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系统工程与电子技术 2024年第4期46卷 1431-1439页

作者：寇弘恺傅友华南京邮电大学电子与光学工程学院江苏南京210023 南京邮电大学柔性电子(未来技术)学院江苏南京210023 南京邮电大学射频集成与微组装技术国家地方联合工程实验室江苏南京210023

针对频谱资源短缺和传统的智能反射面无法实现全空间覆盖的问题,研究了同时透射和反射的可重构智能表面(simultaneously transmitting and reflecting reconfigurable intelligent surface, STAR-RIS)辅助通信感知一体化系统。通过分配... 详细信息

针对频谱资源短缺和传统的智能反射面无法实现全空间覆盖的问题,研究了同时透射和反射的可重构智能表面(simultaneously transmitting and reflecting reconfigurable intelligent surface, STAR-RIS)辅助通信感知一体化系统。通过分配功率和子载波资源并优化STAR-RIS系数矩阵,使得在保证感知功能的前提下,最大化通信和速率。设计了一种交替优化算法,将多变量之间相互耦合的非凸问题解耦转化为3个凸的子问题。首先,松弛子载波选择变量后使用惩罚函数和逐次凸逼近算法;然后,直接求解功率分配变量的凸子问题;最后,使用半正定规划并把秩一约束改写为核范数与谱范数之差,将其作为惩罚函数,使用逐次凸逼近以优化STAR-RIS系数矩阵。仿真结果表明,与传统RIS相比,所提方案的性能取得了显著提升。

关键词：同时透射和反射的可重构智能表面通信感知一体化资源分配通信和速率

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STAR-RIS辅助的CR-SWIPT系统安全波束成形算法

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电子学报 2024年

作者：李国权胡航王玥涛谢宗霖林金朝重庆邮电大学通信与信息工程学院光电信息感测与微系统重庆市重点实验室

为解决认知无线电（Cognitive Radio, CR）系统动态开放性带来的信息传输安全问题，本文提出了一种同时透射和反射的可重构智能表面（Simultaneously Transmitting And Reflecting Reconfigurable Intelligent Surface,STAR-RIS）辅助CR系统安全波束成形算法.在考虑认知基站（Cognitive Base Station, CBS）发射功率、次用户（Secondary User, SU）能量收集等约束下，联合优化SU功率分配（Power Splitting, PS）系数等耦合变量，以最大化SU最差保密率.通过连续凸逼近（Successive Convex Approximation, SCA）算法将其转化为凸问题，利用半定松弛（Semi-Definite Relaxation, SDR）等算法求解耦合变量.仿真结果表明，所提出的联合优化算法相较于其他方案具有更高的SU保密率，且引入人工噪声（Artificial Noise, AN）可以进一步提升系统的安全性.

关键词：同时透射和反射的可重构智能表面认知无线电无线携能通信物理层安全保密率

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友好干扰协助的隐蔽通信方案研究

友好干扰协助的隐蔽通信方案研究

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作者：余飞西安邮电大学

学位级别：硕士

随着无线通信技术的发展,新型窃听和攻击方法不断涌现,无线通信正面临愈趋严峻的安全威胁。与传统注重保护内容安全的上层加密技术不同,隐蔽通信的目的在于掩盖合法传输行为的存在,使其在敌对监听方无法被察觉。隐蔽通信通过采用各种技... 详细信息

随着无线通信技术的发展,新型窃听和攻击方法不断涌现,无线通信正面临愈趋严峻的安全威胁。与传统注重保护内容安全的上层加密技术不同,隐蔽通信的目的在于掩盖合法传输行为的存在,使其在敌对监听方无法被察觉。隐蔽通信通过采用各种技术手段,保护通信网络中的安全性和隐私性问题。此外,传统通信网络面临着严重的信道衰落,且固定位置的发射方也限制了网络的可扩展性。为了解决该问题,一种同时透射和反射的可重构智能表面(Simultaneously Transmitting and Reflecting Reconfigurable Intelligent Surface,STAR-RIS)被提出。但STAR-RIS辅助的通信系统中仍存在隐蔽问题。因此,本文以保障隐蔽通信为目标,首先研究了友好干扰协助的隐蔽通信系统,并进一步将STAR-RIS与友好干扰隐蔽通信模型结合,探究STAR-RIS对系统性能的影响。具体研究工作可以概述如下:(1)针对隐蔽通信系统中敌对监听节点易于检测到合法传输行为的问题,首先提出一种友好干扰协助的隐蔽通信方案。在该方案中,为了给监听节点引入更多的不确定性,考虑了友好干扰节点与监听节点之间的信道不确定性。致力于研究友好干扰节点和信道不确定性对隐蔽性能的联合影响。然后,推导得到了监听节点的平均最小检测错误概率以及合法接收节点与发送节点之间的传输中断概率闭式解析表达式。通过联合设计友好干扰节点的传输功率和合法收发节点之间的传输速率,在满足隐蔽性能的条件下,最大化系统的隐蔽吞吐量。研究结果表明,通过引入友好干扰节点可以增强通信系统的隐蔽性能。(2)针对无线网络中通信覆盖范围有限的问题,在前一项研究内容基础上,提出了一种友好干扰协助的STAR-RIS多用户隐蔽通信方案,并建立了一个系统隐蔽总传输速率的最大化问题。具体而言,通过联合优化发送方的透射功率和反射功率,以及STAR-RIS的透射系数矩阵和反射系数矩阵,在满足一定的隐蔽性能约束、中断约束和STAR-RIS的反射系数和透射系数约束下,实现系统隐蔽总传输速率的最大化。由于优化变量之间相互耦合,使得原始优化问题是非凸的。为了求解该问题,采用交替迭代和半正定松弛等算法,将非凸优化问题转化为可求解的凸优化问题。仿真结果表明,提出的STAR-RIS辅助隐蔽通信方案在满足隐蔽性能和中断概率的同时,可以实现更大的系统传输速率。

关键词：隐蔽通信友好干扰同时透射和反射的可重构智能表面检测错误概率凸优化算法

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STAR-RIS辅助的安全通信系统的波束形成设计

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无线通信技术 2023年第4期32卷 1-6页

作者：许浩钱慕君南京邮电大学电子与光学工程学院、柔性电子(未来技术)学院江苏南京210023 南京邮电大学射频集成与微组装技术国家地方联合工程实验室江苏南京210023

传统的可重构智能表面(Reconfigurable Intelligent Surface, RIS)仅服务与信源在同一侧的用户。与传统RIS不同,同时透射和反射的可重构智能表面(Simultaneously Transmitting and Reflecting RIS, STAR-RIS)可以在全空间内为用户提供服务,在无线通信领域有着广阔的应用前景。文中研究了STAR-RIS辅助安全通信系统的波束形成方案,针对STARRIS的时间切换协议,建立了STAR-RIS辅助安全通信系统中功率最小化的优化问题。该优化问题通过交替优化的方法,将其解耦为三个子问题,然后再分别对基站的发射波束形成矢量、STAR-RIS的反/透射相移矩阵和时间切换系数进行设计,从而使基站的发射功率最小。仿真结果表明,所提方案的性能优于现有方案。

关键词：同时透射和反射的可重构智能表面安全通信波束形成时间切换交替优化

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