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高速场景下RIS辅助被动MIMO的信道处理方法及装置

成果类型：: 发明专利

发布时间: 2024-12-04 11:37:36

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 11:37:37
成果简介 技术亮点 应用前景 团队概括 产生的效益 转化方式

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。

提升高速场景下通信系统的频谱效率，满足未来无线通信对服务用户增加、能量效率提高等可持续发展要求.

借助 RIS 优势，扩大通讯覆盖范围，为基站讯号视野外用户服务，同时构成安全无线电通道，实现可靠安全通讯.

降低硬件安装费用与能耗，通过优化信道处理，在不增加额外功率下提升通信性能，适应 5G 及未来 6G 网络发展.

灵活部署 RIS 于多种场所，如车辆表面等，与物联网结合，拓展应用场景，为高速移动用户提供更优质的通信体验.

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。