科创中国
一种面向高铁短包隐蔽通信的波束赋形设计方法及系统
成果类型：: 发明专利
发布时间: 2024-12-04 11:35:18
科技成果产业化落地方案
方案提交机构：成果发布人| 徐景新 | 2024-12-04 11:35:18
本发明提出了一种面向高铁短包隐蔽通信的波束赋形设计方法及系统，在窃听者位置不确定的条件下实现系统隐蔽吞吐量最大化的目的。与现有工作不同的是，本发明考虑高铁场景快时变信道的多普勒频移和车载移动中继处的人工噪声，通过对基站发射波束赋形和RIS相移矩阵进行优化，在满足隐蔽性约束的条件下最大化隐蔽吞吐量η，增强高铁隐蔽通信的性能，提高了铁路无线通信的安全传输能力。
本发明公开了一种面向高铁短包隐蔽通信的波束赋形设计方法及系统，属于高铁通信技术领域，包括以下步骤：在高铁隐蔽通信模型上加入智能超表面，构建基于智能超表面的高铁毫米波MIMO隐蔽通信模型；考虑高速场景的多普勒频移和车载移动中继处的干扰噪声推导隐蔽约束条件；将得到的隐蔽吞吐量与隐蔽约束、智能超表面相移约束以及基站最大功率约束条件联立，形成需要优化的最终问题。本发明通过利用交替优化算法、半定松弛技术和内点法对基站发射波束矩阵和智能超表面的相位做了联合优化，保证在一定隐蔽性要求和存在噪声不确定性的情况下仍能够实现可靠的鲁棒隐蔽通信，且低成本、易部署。在窃听者采样数据包长度无限时，本发明同样适用。
保障高铁乘客隐私与行车安全，抵御量子计算等对加密技术的威胁，提升铁路无线通信安全传输能力.
适应高铁快时变信道与车载移动中继场景，优化波束赋形与 RIS 相移，增强隐蔽通信性能，满足智能高铁发展需求.
为高铁数据密集型业务提供安全通信保障，如列控调度数据等传输，推动高铁从信息化向智能化安全迈进.
利用 RIS 技术增加窃听者不确定性，在窃听者位置不确定条件下，实现系统隐蔽吞吐量最大化，提升通信保密性.
谢健骊：男，博士，教授。2014年12月毕业于兰州交通大学，获得轨道交通与智能信息系统工学博士学位，2014-2015年为英国南安普顿大学访问学者。主要从事铁路无线通信、认知无线电网络和车载自组网的研究。主持国家自然科学基金项目1项、省部级项目3项。以第1作者或通信作者发表学术论文20余篇；以第1发明人获授权国家发明专利1项；获中国铁道学会科学技术三等奖1项、甘肃省高校科技进步奖2项；主编教材1部、参编著作5部。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本申请提供了一种面向高铁短包隐蔽通信的波束赋形设计方法及系统，解决了在高速移动场景中存在非法监听者时，系统隐蔽吞吐量低的问题，保证了高铁场景中大容量高速率数据传输的安全性，能够进一步提升通信系统的隐蔽吞吐量，有效地提高高铁通信系统的隐蔽性，且低成本、易部署。
技术转让，许可，合作所需资金需双方协商，此项技术想尽快落地，希望具备此项技术研发的技术方，能够尽快承接此项目。
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