本技术方案专注于提升HIs环境下IRS辅助太赫兹通信系统的保密传输速率,旨在增强网络安全。考虑到实际通信系统中可能存在的硬件损伤和窃听风险,该方法通过优化策略显著提高通信安全性,减少潜在的安全威胁。
背景技术
随着5G商用落地,第六代移动通信已经逐渐成为世界范围内新一轮的研究热点。太赫兹通信作为6G的热门技术,具有频谱资源充足、有较强的抗干扰和抗截获能力等优点。但在实际应用中还会面临一些严峻的技术挑战。太赫兹波的路径损耗和分子吸收损耗较为严重,有效的通信距离被限制在很小的范围内。此外,太赫兹波束更窄,方向性更强,这也导致太赫兹通信很容易被障碍物遮挡。而IRS技术为具有造价低、易部署、可主动智能地调控无线传播环境等优点,能够有效弥补太赫兹通信的缺点。具体地,IRS通过数字编码对电磁波进行智能调控,形成幅度、相位、极化可控制的电磁场,突破传统无线信道不可控特性,在三维空间中实现信号传播方向调控、增强和消除,抑制干扰并增强信号。
随着无线网络传输的发展,人们越发依赖无线网络传输重要信息或私人信息,然而信息泄露事件频发,无线安全通信已然成为当前及未来无线网络的重要问题。物理层安全(Physical LayerSecurity,PLS)作为无线安全通信的一种有效解决方案,成为业界研究热点。PLS技术利用信道的随机性和差异性,通过引入人工噪声AN或协同干扰器等削弱窃听者(Eavesdropper,Eve)信号接收强度,实现信息安全传输。但这些方法要求收发机对信号进行复杂处理,使传输信号适应无线环境变化,这会使系统安全传输性能受限。
目前IRS在无线通信中的应用被广泛研究。但关于IRS辅助太赫兹通信系统的研究却较少,且集中于信道。经检索,未搜索到涉及HIs下IRS辅助太赫兹系统物理层安全的研究。专利申请号CN202010162635.7,公开了一种智能反射表面辅助的太赫兹安全通信系统设计方法,但未考虑实际通信系统中硬件损伤对系统安全性能的影响,无法应对收发机硬件损伤导致系统安全性能低的情况;综上所述,本文提出一种HIs下IRS辅助太赫兹通信系统保密速率最大化方法。
本发明考虑实际通信系统中收发机HIs影响,为进一步保证系统中用户速率公平性,提升系统抗HIs能力和物理层安全性,设计合理的资源分配策略来最大化系统的性能,因此,本发明设计一个IRS辅助太赫兹通信系统传输优化方案,建立IRS辅助太赫兹系统的多输入单输出(Multi-Input Single-Output,MISO)单窃听无线通信系统模型,以最大化系统保密速率为目标,考虑收发机HIs,并将其建模为高斯失真噪声。同时考虑窃听者对系统安全的影响,以人工噪声削弱窃听者信号接收强度,在基站最大发射功率、用户最小安全速率、IRS相移约束下,构建关于波束成形向量、人工噪声、IRS相移的联合优化问题。
实现思路