[发明专利]基于智能反射表面通信系统的保密中断概率评估方法

说明书

本发明公开了一种基于智能反射表面通信系统的保密中断概率评估方法，包括：首先，合法用户根据收到的来自智能反射表面的信号，建立合法用户的累积分布函数分析模型；然后，窃听用户根据收到的来自基站和智能反射表面的叠加信号，建立窃听用户的概率密度函数分析模型；最后，根据合法用户的累积分布函数和窃听用户的概率密度函数，建立该智能反射表面通信系统的保密中断概率分析模型，计算保密中断概率的上界和在高信噪比情况下的渐近表达式。本发明适用于实际相位离散的智能反射表面系统，给出的保密中断概率的上界和在高信噪比情况下的渐近表达式运算复杂度低，与实际仿真结果差距相当小，能够有效地评估智能反射表面通信系统的安全性能。

技术领域

本发明涉及无线移动通信技术领域，尤其是一种基于智能反射表面通信系统的保密中断概率评估方法。

背景技术

智能反射表面是一种由大量低功耗无源反射元件构成的超表面，每个反射元件可以单独控制反射幅度和相位，从而实现无源的波束赋形来改善目标用户的接收信号质量。因此，智能反射表面被应用于各种无线通信系统来提高频谱效率和能量效率。

近几年，物理层安全受到广泛的关注。作为传统加密技术的补充，物理层安全可以利用传播信道的动态特性来实现安全通信。由于智能反射表面具有调节传播信道的能力，它们的部署可以使得物理层安全具有额外的设计维度。现有的信号处理方法和安全性能分析结果通常不能直接应用于智能反射表面系统中，相关的通信理论仍需完善。现有的安全性能分析研究通常基于相位连续的智能反射表面系统，该系统在实际实现中具有很高的复杂度。本发明提出一种基于智能反射表面通信系统的保密中断概率评估方法，合法用户根据收到的来自智能反射表面的信号，建立合法用户的累积分布函数分布模型；窃听用户根据收到的来自基站和智能反射表面的叠加信号，建立窃听用户的概率密度函数分析模型；根据合法用户的累积分布函数和窃听用户的概率密度函数，建立该智能反射表面通信系统的保密中断概率分析模型，计算保密中断概率的上界和在高信噪比情况下的渐近表达式。本发明适用于相位离散的智能反射表面系统，给出的保密中断概率的上界和在高信噪比情况下的渐近表达式运算复杂度低，与实际仿真结果差距相当小。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是智能反射表面系统的安全性能分析问题，提供一种基于智能反射表面通信系统的保密中断概率评估方法，直接有效地衡量系统安全性能。

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于智能反射表面通信系统的保密中断概率评估方法，包括如下步骤：

步骤1，设该智能反射表面通信系统中，包含1个基站、1个智能反射表面、1个合法用户和1个窃听用户；智能反射表面配置N个反射元件，相位量化比特数为b，N、b均是大于1的整数；合法用户收到来自智能反射表面的信号r_D；窃听用户收到来自基站和智能反射表面的叠加信号r_E；

步骤2，合法用户根据收到的来自智能反射表面的信号r_D，建立合法用户的累积分布函数F_γD；

步骤3，窃听用户根据收到的来自基站和智能反射表面的叠加信号r_E，建立窃听用户的概率密度函数f_γE；

步骤4，根据合法用户的累积分布函数和窃听用户的概率密度函数，建立该智能反射表面通信系统的保密中断概率SOP，计算保密中断概率的上界和在高信噪比情况下的渐近表达式

优选的，步骤1中，合法用户的接收信号r_D可以表示为：