【技术实现步骤摘要】
本公开涉及无线通信，尤其涉及一种多子载波noma辅助通感一体化系统的分级安全通信方法。
技术介绍
1、随着无线通信和雷达技术的融合发展，通感一体化(integrated sensing andcommunication，isac)技术应运而生。isac技术通过在同一系统中同时实现通信和感知功能，提高了频谱利用效率和系统性能。然而，这种融合也带来了新的安全挑战。物理层安全技术利用信道固有特性，从物理层面保障信息传输的安全性，已成为应对量子计算等新兴威胁的重要手段。因此，研究isac系统的物理层安全技术，不仅能够确保通信和感知数据的保密性和完整性，还能提升整个系统的抗干扰和抗窃听能力，对未来无线通信系统的安全性具有重要意义。
2、特别地，非正交多址(non-orthogonal multiple access,noma)技术由于其提升频谱利用效率的优越性，常被用于辅助isac系统以提供多用户isac服务。尽管现有研究已提出了针对单子载波noma辅助的isac系统的安全通信方法，但是对于多子载波(multi-carrier,mc)noma辅助的isac安全研究较少。此外，目前大多数研究只考虑来自窃听者的被动窃听威胁，并没有把窃听者潜在的主动干扰威胁考虑在内，这大大降低了提出安全通信方法的适用性。
3、因此，有必要提出一种方案改善上述相关技术方案中存在的一个或者多个问题。
4、需要说明的是，在上述
技术介绍
部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术
技术实现思路
1、本公开实施例一方面提供一种多子载波noma辅助通感一体化系统的分级安全通信方法，包括以下步骤：
2、构建多子载波noma辅助的通感一体化系统模型；
3、根据不同通信用户各自的安全需求和感知目标的基本感知需求，构建多子载波noma辅助通感一体化系统的优化问题；
4、通过基于内外双层迭代的联合资源分配算法进行所述优化问题的求解，使所述优化问题的总目标函数收敛，输出联合优化策略；
5、其中，内层进行sca算法迭代，外层进行惩罚项系数迭代。
6、本公开的一示例性实施例中，所述多子载波noma辅助的通感一体化系统模型包含一个双功能基站，多个具有不同安全等级需求的通信用户，一个感知目标，一个主动窃听者。
7、本公开的一示例性实施例中，所述优化问题包括：
8、通过联合优化子载波调度变量和双功能基站波束赋形向量来最大化最小用户通信速率。
9、本公开的一示例性实施例中，所述主动窃听者发送的干扰信号表达式为：
10、
11、其中，pe和分别表示窃听者最大发射功率和发射的恶意干扰信号。
12、本公开的一示例性实施例中，所述双功能基站在子载波上发射信号表达式为：
13、
14、其中，子载波数是n，每个子载波带宽是b，所述通信用户数量是k，不同通信用户的安全等级数总共为l，多个所述通信用户和所述感知目标都是单天线，通信用户集和子载波集分别用和表示，每个子载波最多容纳的通信用户数为kn，表示通信用户k在子载波上的波束向量，cn,k表示发射信号符号，并且满足表示人工噪声在子载波的波束向量，并且表示噪声信号，满足|z|2＝1，
15、本公开的一示例性实施例中，所述通信用户的通信速率为：
16、
17、通信用户的泄露sinr为：
18、
19、通信用户的泄露速率为：
20、
21、其中，sinrn,k为用户k在子载波n上的信干噪比，所述双功能基站和所述通信用户k的信道为所述双功能基站和感知目标之间的信道为所述双功能基站和主动窃听者之间的信道为所述主动窃听者和通信用户k之间的信道为信道均建模为瑞利信道，表示v×m的复矩阵空间，表示v×1的复矩阵空间，表示的m×1复矩阵空间，v表示基站天线数，m表示主动窃听者天线数。
22、本公开的一示例性实施例中，所述感知目标的到达角角度估计的克拉美-拉奥下界表达式为：
23、
24、其中，并且
25、本公开的一示例性实施例中，所述优化问题的表达式为：
26、
27、其中，约束c1表示子载波调度变量的二进制约束，c2约束保证了每个子载波最多容纳kn个用户，c3约束是基站最大发射功率约束。c4约束保障了所有通信用户最基本的通信速率需求，c5约束表示任何通信用户k的泄露速率不大于通信用户k的最大容忍泄露速率，实现分级通信安全，c6约束保证了感知目标的感知性能需求的满足。
28、本公开的一示例性实施例中，所述内层进行sca算法迭代中，给定初始可行解，设置惩罚项系数，更新松弛变量和惩罚项系数进行sca算法迭代。
29、本公开的一示例性实施例中，所述外层进行惩罚项系数迭代中，给定初始可行解，设置惩罚项系数，更新惩罚项系数和更新初始可行解进行惩罚项系数迭代。
30、本公开提出的一种多子载波noma辅助通感一体化系统的分级安全通信方法，通过上述方法，一方面，基于窃听者的被动窃听威胁和窃听者发射主动干扰信息的威胁，联合设计了系统的子载波分配和基站安全波束形成，以保障多用户的分级通信安全需求；另一方面，有用信号和an信号联合波束形成优化方案有利于提升isac系统的安全性能；再一方面，采用基于内外双层迭代的联合资源分配的算法在少量迭代内收敛，在不同信道不确定性情况下都保障不同用户的安全通信需求，提升系统安全的鲁棒性。
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1.一种多子载波NOMA辅助通感一体化系统的分级安全通信方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述多子载波NOMA辅助通感一体化系统的分级安全通信方法，其特征在于，所述多子载波NOMA辅助的通感一体化系统模型包含一个双功能基站，多个具有不同安全等级需求的通信用户，一个感知目标，一个主动窃听者。
3.根据权利要求1所述多子载波NOMA辅助通感一体化系统的分级安全通信方法，其特征在于，所述优化问题包括：
4.根据权利要求2所述多子载波NOMA辅助通感一体化系统的分级安全通信方法，其特征在于，所述主动窃听者发送的干扰信号表达式为：
5.根据权利要求2所述多子载波NOMA辅助通感一体化系统的分级安全通信方法，其特征在于，所述双功能基站在子载波上发射信号表达式为：
6.根据权利要求5所述多子载波NOMA辅助通感一体化系统的分级安全通信方法，其特征在于，所述通信用户的通信速率为：
7.根据权利要求6所述多子载波NOMA辅助通感一体化系统的分级安全通信方法，其特征在于，所述感知目标的到达角角度估计的克拉美-拉
8.根据权利要求7所述多子载波NOMA辅助通感一体化系统的分级安全通信方法，其特征在于，所述优化问题的表达式为：
9.根据权利要求1所述多子载波NOMA辅助通感一体化系统的分级安全通信方法，其特征在于，所述内层进行SCA算法迭代中，给定初始可行解，设置惩罚项系数，更新松弛变量和惩罚项系数进行SCA算法迭代。
10.根据权利要求1所述多子载波NOMA辅助通感一体化系统的分级安全通信方法，其特征在于，所述外层进行惩罚项系数迭代中，给定初始可行解，设置惩罚项系数，更新惩罚项系数和更新初始可行解进行惩罚项系数迭代。
...【技术特征摘要】
1.一种多子载波noma辅助通感一体化系统的分级安全通信方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述多子载波noma辅助通感一体化系统的分级安全通信方法，其特征在于，所述多子载波noma辅助的通感一体化系统模型包含一个双功能基站，多个具有不同安全等级需求的通信用户，一个感知目标，一个主动窃听者。
3.根据权利要求1所述多子载波noma辅助通感一体化系统的分级安全通信方法，其特征在于，所述优化问题包括：
4.根据权利要求2所述多子载波noma辅助通感一体化系统的分级安全通信方法，其特征在于，所述主动窃听者发送的干扰信号表达式为：
5.根据权利要求2所述多子载波noma辅助通感一体化系统的分级安全通信方法，其特征在于，所述双功能基站在子载波上发射信号表达式为：
6.根据权利要求5所述多子载波noma辅助...
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