【技术实现步骤摘要】
基于RIS使能的上行随机扰动对齐预编码空间调制方法
[0001]本专利技术属于通信
,进一步涉及无线通信中的物理层信息安全技术,具体为一种基于可重构智能表面(Reconfigurable Intelligent Surface,RIS)使能的上行随机扰动对齐预编码空间调制方法,可用于提高可重构智能表面使能的上行预编码空间调制的传输安全性。
技术介绍
[0002]可重构智能表面RIS由大量无源反射元件组成,受与其连接的控制器调节,其中每个反射单元可对入射电磁波产生独立的幅度和相位调节作用。可重构智能表面具有成本低、耗能小、反射波束可控管理等诸多技术优势,其合理布设可为未来复杂电磁环境中的可靠通信提供高效解决方案。
[0003]空间调制(Spatial Modulation,SM)技术利用被激活天线索引调制传输附加信息比特,可辅助多输入多输出(Multiple
‑
Input Multiple
‑
Output,MIMO)系统实现空间复用和空间分集增益获取方面的折中,同时可克服传统MIMO技术中存在的天线间同步、信道间干扰及多射频链路消耗等固有缺陷。预编码空间调制(Precoding aided Spatial Modulation,PSM)是通过设计发射机预编码方案,使得发射信号能量汇聚到某根接收天线上完成天线激活,利用被激活接收天线索引编码传输附加信息。PSM辅助MIMO传输可有效提高单数据流传输效率,明显降低多天线接收机的检测复杂度。
[0004]可重构智能表面 ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于可重构智能表面RIS使能的上行随机扰动对齐预编码空间调制方法,其特征在于,包括以下步骤:1)设系统中用户端配置有单根发射天线、基站端D具有N
r
根接收天线、窃听端Eve配置有N
e
根接收天线、可重构智能表面RIS具有N个反射阵元,N为2的非负整数幂,用户端通过控制器对RIS进行控制;2)用户端向基站端D发送导频信息,得到用户端到RIS与RIS到基站的信道矩阵和且两个信道矩阵中的元素均服从瑞利衰落;窃听端Eve窃取导频信息后,得到用户端到窃听端的窃听信道矩阵和RIS到窃听端的反射信道矩阵分别为和其中表示复数域;3)用户端对保密信息进行处理得到混合信号并发送,步骤如下:(3.1)用户端将每个发送时隙的信息比特拆分为空间比特和基带比特两部分;(3.2)随机选用相位扰动因子w:其中,θ1表示在(0,2π]区间内的随机数,j表示虚部;(3.3)在基带比特中加入相位扰动因子w,即注入乘性随机扰动,得到附加有相位随机性的混合信号wx
k
,其中x
k
为映射的相移键控PSK的第k个保密信号;(3.4)用户端通过发射天线向RIS发送混合信号wx
k
;4)设合法通信双方均已知理想衰落信道状态信息,用户端根据信道矩阵h和G计算基站端第i根接收天线所对应的级联信道幅度累加和Z
i
:其中,i=1,2,...,N
r
;l=1,2,...,N表示RIS中第l个反射阵元,h
l
表示用户端到RIS第l个反射阵元的信道矩阵h中的元素,g
il
表示RIS第l个反射阵元到基站端第i根接收天线的信道矩阵G中的元素;5)将计算得到的基站端每根接收天线所对应的级联信道幅度累加和按照从大到小的顺序排序,并根据排序结果对接收天线索引进行重新编码,得到索引编码;6)构建按RIS反射阵元相位对齐策略:(6.1)根据下式得到RIS第l个反射阵元引入的相移:Φ
l
=
‑
θ1+∠h
l
+∠g
il
,其中,∠h
l
表示用户端到RIS第l个反射阵元的信道对应信道系数的相位参量,∠g
il
表示RIS第l个反射阵元到基站端第i根接收天线的信道对应信道系数的相位参量;(6.2)令RIS中相邻阵元之间的间距不小于信号波长的一半,根据下式得到RIS反射系数对角阵Θ
i
:其中,Φ
l
∈(0,2π]为由RIS第l个反射阵元引入的相移,diag(
·
)表示以矢量
·
中的元素为对角元的对角阵;7)构建按RIS反射子集相位对齐策略:
(7.1)将RIS的所有反射阵元平均分为L个子集,s=1,2,...,L表示第s个子集,每个子集包含A=N/L个阵元,L为2的非负整数次幂;(7.2)根据下式计算RIS各子集中反射阵元使用的反射系数相位Fω
s
:其中,为RIS第s个子集到基站端第i根接收天线的信道中第t个阵元分量,为用户端到RIS第s个子集的信道中第t个阵元分量,t=1,2,...,A;(7.3)利用反射系数相位,按照下式得到...
【专利技术属性】
技术研发人员:刘超文,刘超,马季,万鹏武,刘伯阳,王瑾,
申请(专利权)人:西安邮电大学,
类型:发明
国别省市:
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