CN112954690A - 基于空基可重构智能表面的抗干扰方法及*** - Google Patents

Abstract

本发明属于无线通信技术领域，公开了一种基于空基可重构智能表面的抗干扰方法及***，具有单天线的发射节点和接收节点间在地面进行合法传输时，地面还存在着窃听节点进行攻击，通过灵活部署一种在空中的可重构智能表面，以减轻干扰攻击和增强合法的传输。针对合法信道、窃听信道的瞬时信道状态信息，构造了部署空中可重构智能表面与无源波束成形的联合优化问题。通过交替优化框架进行求解，本发明通过利用连续凸逼近法确定空中可重构智能表面的最优位置，通过利用流形优化法获得最优反射波束成形。本发明与传统方法相比，可以在增强合法传输的同时有效抑制来自窃听者的干扰攻击，从而提升***的抗干扰通信性能。

Description

基于空基可重构智能表面的抗干扰方法及***

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，尤其涉及一种基于空基可重构智能表面的抗干扰方法及***。

背景技术

在目前的军用和民用无线通信当中，抗干扰传输是一个解决信息安全问题的一个关键。通信过程中总是存在着恶意节点的干扰攻击或某些发射机的无意干扰从而严重危害合法传输，降低性能，并威胁无线信息安全。因此，抗干扰通信一直吸引着学术界和工业界的研究，并且针对抗干扰通信已经提出了各种策略，如扩频、跳频、功率控制、协作传输和基于机器学习的设计等等。

传统无线网络的抗干扰方法一般是借用现代密码学，利用其中的加密算法与密钥对通信过程中的信息进行加密，保护信息不受到窃听、攻击，从而达到安全通信的目的。然而随着计算机技术的高速发展，计算能力相比以往已经有了非常大的提升，传统的保密方法很容易就被破解。因此人们开始将研究方向转向物理层安全，利用无线网络信道的信道状态信息(Channel State Information，CSI)来实现信息安全传输。

近年来，可重构智能表面(Reconfigurable Intelligent Surface,RIS)作为一种新兴的无线技术在无线通信领域中掀起了一股浪潮。RIS通常由小尺寸、低成本、近乎无源的元件组成，它可以通过软件控制，使无线环境可编程化。 RIS可以根据需要从而改变入射信号的电磁特性来改善信号的接收，因此RIS在无线领域有各种应用。例如，RIS已被用于提高无线传输的***吞吐量、能源效率、信息安全、网络覆盖等。由于RIS可以影响无线传播，它也为抵御干扰攻击铺平了新的道路，其中干扰信号可以在反射后被减轻，而合法信号可以通过适当调整反射来增强。

现有的大部分关于RIS增强通信安全的研究都致力于发射端的策略设计。相比之下，接收端的安全问题确很少得到解决。在实际中，在上行链路传输过程中增强接收端的安全性也尤为重要，因为在上行链路传输中发射端通常是一些功率较小的用户设备，因此其通信安全会受到更大的威胁，接收端的通信安全无法得到有效保障。此外对于针对于RIS的优化，大部分研究往往只关注于RIS本身的波束成形问题，而忽略了RIS的部署对于通信***的安全也有着很大的影响。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种基于空基可重构智能表面的抗干扰方法及***，通过部署AIRS来抵御干扰，同时增强接收端的合法接收，相比于传统方案较大提升了无线通信的抗干扰性能。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种基于空基可重构智能表面的抗干扰方法，包括以下步骤：

S101、以工作在地面的多个合法收发节点、部署在空中的ARIS以及底面的窃听节点构建安全通信***模型，并确定安全通信***模型的瞬时信噪比和安全传输速率；

S102、根据瞬时信噪比和安全传输速率，构造最大化安全传输速率为目标的优化问题；

S103、通过固定ARIS的部署，采用流形优化对最大化安全传输速率为目标的优化问题进行求解，得到ARIS波束成形局部最优策略；

S104、基于步骤S103得到的ARIS波束成形局部最优策略，通过连续凸逼近的优化方法得到ARIS部署的局部最优策略；

S105、基于步骤S103的ARIS波束成形优化策略和步骤S104的ARIS 部署的局部最优策略，通过交替优化框架重复执行步骤S103-S104，迭代更新直至ARIS波束成形优化策略和ARIS部署的局部最优策略的变量以及***安全传输速率收敛，得到通信网络模型的最优安全传输策略。

优选的，步骤S101中首先通过安全通信***模型分析各节点间的信道增益模型，根据信道增益模型确定安全通信***模型的瞬时信噪比，根据瞬时信噪比确定安全传输速率。

优选的，所述瞬时信噪比的表达式如下：

其中，P_S是发射功率，P_J是干扰功率，h_SD,h_JD,h_RD,h_SR,h_JR表示相对应的信道状态矩阵，

是背景噪声功率，Θ是ARIS的反射系数矩阵；

所述安全传输速率的表达式如下：

C＝log(1+η)

优选的，步骤S102中最大化安全传输速率为目标的优化问题的表达式如下：

其中，C为安全传输速率，θ为反射元件的相移，w是ARIS部署的水平位置，全部节点都位于由

定义的区域内，

和

表示在x轴和y轴的刻度。

优选的，步骤S103中得到ARIS无源波束成形的局部最优策略的方法如下：

采用最小化瞬时信噪比倒数的优化问题取代最大化安全传输速率为目标的优化问题，采用流形优化求解最小化瞬时信噪比倒数的优化问题，得到 ARIS无源波束成形的局部最优策略。

优选的，步骤S103中得到ARIS无源波束成形的局部最优策略，包括以下步骤：

步骤S1031、采用最小化瞬时信噪比倒数的优化问题取代最大化安全传输速率为目标的优化问题，将最大化安全传输速率为目标的优化问题改写为如下表达式：

步骤S1032、利用流形优化找到局部最优解，用单位模量约束表示流形为

对于

中的任意一点

切线空间被定义为所有切线向量的集合，表示为

步骤S1033、对于

收缩的迭代过程，首先得到初始化的

χ_i，ρ_i，

其中，χ_i+1是Polak-Ribière参数，ρ_i和ζ_i是

在迭代过程中的收缩方向和步长，ξ_i表示欧几里得空间中的搜索方向，

是欧几里得空间梯度；

将无源波束成形

更新为

通过如下公式进行更新：

其中，

代表标准化过程，步长ρ_i可以通过Armijo回溯线搜索得到；

步骤S1034、然后更

新黎曼梯度、Polak-Ribière参数、

到

的切线空间转化过程，以及共轭搜索方向；

黎曼梯度的更新公式如下：

Polak-Ribière的更新公式如下：

到

的切线空间转化过程如下：

共轭搜索方向更新公式如下：

步骤S1035、在得到更新后的

χ_i，ρ_i，

参数后不断重复上述步骤S1032-步骤S1034进行迭代，直至黎曼梯度小于预定的阈值

即可得到在固定ARIS部署时，ARIS无源波束成形局部最优策略。

优选的，步骤S104中得到ARIS部署的局部最优策略的方法如下：

根据得到的ARIS波束成形局部最优策略，将最大化***瞬时信噪比问题的目标函数表示为一个ARIS部署的显式函数，并且通过引入变量将其转换成拟凸的函数，并对原约束以及后引入的约束中的非凸约束继续凸化，得到拥有拟凸目标函数以及凸约束的优化问题，对拥有拟凸目标函数以及凸约束的优化问题进行求解，得到ARIS部署的局部最优策略。

优选的，所述拥有拟凸目标函数以及凸约束的优化问题的表达式如下：

φ≥0

u≥0，v≥0

定义：

其中，变量u，v和φ为引入的参数，L₀为参考距离为1m时的路径损耗，

是地面无线传输的路径损耗指数，

是空地信道的路径损耗指数，

表示其中的小尺度衰落，d是反射元件之间的间距，λ是波长，φ_ZR表示到达角的余弦，φ_RD表示到达角的余弦。

优选的，步骤S105中所述得到通信网络模型的最优安全传输策略的方法如下：

首先，利用交替优化框架以迭代方式更新ARIS波束成形优化策略和它的部署，首先随机选取满足约束条件的

和w_i，更新i←i+1，根据步骤S103中当ARIS部署在w_i-1位置的情况下，将无源波束成形更新为

然后，在AIRS无源波束成形为

的情况下，更新ARIS的部署位置为 w_i，根据

和w_i得到更新后的目标函数δ_i；重复步骤S103-S104不断迭代更新目标函数直至收敛

从而得到通信网络模型最大安全传输速率。

一种基于空基可重构智能表面的抗干扰方法的***，包括，

安全通信***模块，用于根据构建的安全通信***模型，确定安全通信***模型的瞬时信噪比和安全传输速率；

安全传输速率优化模块，用于根据瞬时信噪比和安全传输速率，构造最大化安全传输速率为目标的优化问题；

ARIS波束成形局部最优策略模块，用于通过固定ARIS的部署，采用流形优化对最大化安全传输速率为目标的优化问题进行求解，得到ARIS波束成形局部最优策略；

ARIS部署的局部最优策略模块，用于根据ARIS波束成形局部最优策略，通过连续凸逼近的优化方法得到ARIS部署的局部最优策略；

最优安全传输策略模块，用于采用交替优化框架对ARIS波束成形优化策略和ARIS部署的局部最优策略迭代求解，得到通信网络模型的最优安全传输策略。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明提供的一种基于空基可重构智能表面的抗干扰方法，具有单天线的发射节点和接收节点间在地面进行合法传输时，地面还存在着窃听节点进行攻击，通过灵活部署一种在空中的可重构智能表面，以减轻干扰攻击和增强合法的传输。针对合法信道、窃听信道的瞬时信道状态信息，在通信网络中部署空中可重构智能表面在接收端通过优化AIRS的无源波束成形以及AIRS的部署来减轻来自窃听节点的干扰，构造了部署空中可重构智能表面与无源波束成形的联合优化问题。通过交替优化框架进行求解，通过利用连续凸逼近法确定空中可重构智能表面的最优位置，通过利用流形优化法获得最优反射波束成形。本发明与传统方法相比，可以在增强合法传输的同时有效抑制来自窃听者的干扰攻击，从而提升***的抗干扰通信性能。

附图说明

图1是本发明构建的无线通信***模型图。

图2是本发明提出的一种基于空基可重构智能表面的抗干扰方法的流程图。

图3是本发明实施例提供的基于空基可重构智能表面的抗干扰方法与传统方法(没有部署ARIS)在不同发射功率和干扰功率条件下的安全传输性能对比图；

图4本发明实施例提供的基于空基可重构智能表面的抗干扰方法与传统方法(没有部署ARIS)在接收端位于不同位置以及AIRS位于不同高度情况下的安全传输性能对比图；

图5本发明实施例提供的基于空基可重构智能表面的抗干扰方法与传统方法(没有部署ARIS)在不同反射元件个数以及不同空-地路径损耗指数情况下的安全传输性能对比图；

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

请参阅图1～图5，图1为本发明构建的无线通信***模型图，其中合法的无线传输中，源节点和目标节点分别表示为S和D。同时存在恶意***，以J表示，意图中断合法的传输。

节点S、D、J位于地面上，具有二维水平坐标w_Z＝[x_Z,y_z],Z∈{S,D,J}，各节点位于由

定义的区域内，其中，

和

表示在x轴和y轴的刻度。为了对抗干扰攻击，将部署ARIS，例如，通过派遣UAV或气球携带RIS 到预定位置，以增强合法信号，同时减轻干扰信号。ARIS的部署高度为H，横坐标为w＝[x,y]，用R表示。从几何上看，地面节点间的距离分别为 d_ZD＝||w_Z-w_D||,Z∈{S,J}，地面节点和ARIS之间的距离分别为

参阅图2，一种基于空基可重构智能表面的抗干扰方法，包括以下步骤：

S101：对通信***进行建模，以工作在地面的两个合法收发节点进行合法传输，部署在空中的ARIS在增强合法传输的同时，抑制来自地面窃听节点的干扰攻击，形成的安全通信***为***模型；

根据网络模型分析各节点间的信道增益模型，具体为：

其中，L₀为参考距离为1m时的路径损耗,

是地面无线传输的路径损耗指数，

是空地信道的路径损耗指数,

表示其中的小尺度衰落,d是反射元件之间的间距，λ是波长，φ_ZR表示到达角的余弦,φ_RD表示到达角的余弦，同时，ARIS由N个反射元素组成。

***模型无线通信的瞬时信噪比的表达式如下：

其中，P_S是发射功率，P_J是干扰功率，

是背景噪声功率。Θ是ARIS 的反射系数矩阵，将它定义为

θ＝[θ₁,θ₂,…,θ_N]^T，

其中θ表示反射元件的相移。

S102：根据通信网络模型得到***的瞬时信噪比和安全传输速率，构造最大化安全传输速率为目标的优化问题；

具体的，根据S102求得的***瞬时信噪比，无线通信的安全传输速率为：

C＝log(1+η)

这里为不失一般性，本发明考虑单位单宽。进一步构造最大化安全传输速率为目标的优化问题，具体为：

其中，w是ARIS部署的水平位置。此外，全部节点都位于由

定义的区域内，其中

和

表示在x轴和y轴的刻度，且各地面节点位置为 w_Z＝[x_Z,y_Z],Z∈{S,D,J}。为不失一般性，本发明考虑单位带宽。

即一个联合优化ARIS部署w，ARIS波束成形

以最大化无线通信***的安全传输速率的模型。通过将安全传输优化模型分解，并分别以w 和

为优化变量的两个子优化模型，通过AO框架进行交替优化可求得原模型的安全传输方案。

S103：通过固定ARIS的部署，通过流形优化得到ARIS无源波束成形的局部最优策略，具体包括以下步骤：

步骤S1031、考虑到安全传输速率和瞬时信噪比之间的单调性，可以用最小化瞬时信噪比倒数的优化问题取代原优化问题，首先引入δ：

其中定义：

b_J＝P_Jh_JDh_JRD,b_S＝P_Sh_SDh_SRD

因此，ARIS无源波束成形的优化问题即可改写为:

步骤S1032、改写的优化问题目标函数和可行域都不是凸的，但是优化问题中的单位模约束构成黎曼流形。因此，本发明利用流形优化来高效地找到局部最优解，用单位模量约束表示流形为

对于

中的任意一点

切线空间被定义为所有切线向量的集合，表示为

步骤S1032、对于

收缩的迭代过程，首先得到初始化的

χ_i，ρ_i，

其中χ_i+1是Polak-Ribière参数，ρ_i和ζ_i是

在迭代过程中的收缩方向和步长，ξ_i表示欧几里得空间中的搜索方向，

是欧几里得空间梯度。

将无源波束成形

更新为

通过如下公式进行更新：

其中，

代表标准化过程，步长ρ_i可以通过Armijo回溯线搜索得到，表示为

ξ_i的迭代过程为

步骤S1034、然后更

新黎曼梯度、Polak-Ribière参数、

到

的切线空间转化过程，以及共轭搜索方向；

黎曼梯度的更新公式如下：

Polak-Ribière的更新公式如下：

到

的切线空间转化过程如下：

最后更新共轭搜索方向

并且更新i←i+1。

步骤S1035、在得到更新后的

χ_i，ρ_i，

等参数后不断重复上述步骤进行迭代，直至黎曼梯度小于预定的阈值

即可得到在固定ARIS部署时，ARIS无源波束成形局部最优策略。

S104：基于步骤S103得到的ARIS无源波束成形局部最优策略，通过连续凸逼近的优化方法得到ARIS部署的局部最优策略；

具体的，根据得到的ARIS无源波束成形局部最优策略，将***瞬时信噪比改写为与ARIS部署相关的显式函数，表示为：

其中

定义：

对于部署优化问题，原问题可以改写为：

进一步考虑利用连续凸逼近的方法解决ARIS部署的优化问题，具体为：

首先引入变量u和v，将目标函数改写为

同时增加约束u≥0,v≥0，

在通过引入变量φ将二次分式的目标函数改写为最小化等价形式，表示为：

φ≥0

α_Su²+β_Su+γ_S≥φ

u≥0，v≥0

此时得到拟凸的目标函数，接着对于优化问题中的非凸约束进行一阶近似将其凸化，得到：

因此将原部署问题近似为在(w₀，u₀)处拥有拟凸目标函数以及凸约束的优化问题，表示为：

φ≥0

u≥0，v≥0

从而可以很容易地解决ARIS部署优化问题：

首先随机选择满足约束的

更新

更新i←i+1；

将w₀和u₀带入重构后的优化问题，通过最小化目标函数

求解出优化变量

以及

进一步重复上述步骤，不断迭代更新ARIS部署优化问题的参数直至

收敛，即可得到ARIS部署的局部最优策略。

S105：基于步骤S103的ARIS无源波束成形优化策略和步骤S104的 ARIS部署的优化策略，通过交替优化框架重复执行步骤S103-S104，迭代更新直至ARIS无源波束成形策略、ARIS部署策略的变量以及***安全传输速率收敛，得到通信网络模型的最优安全传输策略。

具体的，通过交替优化框架以迭代方式更新AIRS无源波束成形和它的部署，首先随机选取满足约束条件的

和w_i，更新i←i+1；根据步骤S103,在 ARIS部署在w_i-1位置的情况下，将无源波束成形更新为

接着根据步骤 S104，在AIRS无源波束成形为

的情况下，更新ARIS的部署位置为w_i；根据

和w_i得到更新后的目标函数δ_i；重复步骤S103-S104不断迭代更新目标函数直至收敛

从而得到通信网络模型最大安全传输速率，以实现抗干扰通信。

本发明提供的一种基于空基可重构智能表面的抗干扰方法，能够在无线通信网络中，存在窃听节点对合法传输进行干扰攻击时，为网络合法用户提供可靠的安全传输保障。针对现有技术存在的问题，在通信网络中部署空中可重构智能表面在接收端通过优化AIRS的无源波束成形以及AIRS的部署来减轻来自窃听节点的干扰，同时改善合法传输，可有效提高网络的安全传输速率，该方法与传统安全传输方法相比，更有效地提高了网络地传输安全。

下面结合仿真对本发明的技术效果作详细的描述。

本发明对基于空基可重构智能表面的抗干扰方法进行仿真，验证本发明方法的优越性。具体的步骤如下：本发明设定一个400×400(m)的区域，其中合法的发射端、接收端和窃听者在地面的水平位置分别为(0，400)、 (200，0)和(400，200)，假设它们都具有单天线。ARIS部署在200米的高度，由50个反射元件组成。ARIS反射元件间距和波长的比值为0.5。参考距离为1m时的路径损耗为20dB。地面信道的路径损耗指数为4.0，而空地信道为2.3。背景噪声功率为-140dBW。合法发射功率和干扰功率均为1W。

在图3～5中，显示了在考虑各种因素时***抑制干扰的性能。总的来说，从所有结果来看，有ARIS的情况明显优于没有AIRS的情况。具体地，图 3描绘了在不同发射和干扰功率情况下的***安全传输速率。可以清楚地看到，***的安全传输速率随着发射功率的增加而增加，而随着干扰功率的增加而降低。还可以看到，与干扰功率相对较低的情况相比，干扰功率较高的情况下ARIS将带来更高的抗干扰性能增益。因此，本发明提出的抗干扰方法通过减轻干扰和增强合法传输的组合对无线***的益处显而易见。在图4 中，显示了在接收端在不同位置下和以及ARIS部署在不同高度下的安全传输速率。如图所示，当接收端更靠近发射端时，或者ARIS通过部署得更低，从而更靠近合法传输节点时，***的合法传输可以得到显著改善。此外，当接收端位于更远的地方或者ARIS上升得更高时，反射链路对其他参数的变化更敏感，当其他参数超过某个阈值时，会引起传输速率的剧烈变化。图5 展示了在考虑不同的空对地路径损耗指数和反射元件个数时的性能。其中反射链路的路径损耗会显著影响***的安全性能。此外，当大规模路径损耗高时，增加反射元件的个数可以有效地补偿。此外，在较小的路径损耗下，通过增加ARIS反射元件的个数所带来的传输速率的改善更加明显。

由于现有的抗干扰机制依赖于加密技术，随着设备数量增长，密钥的分发和管理变得愈加困难。且随着设备计算能力的提升，也增加了加密被破解的风险，其次，现有物理层安全策略主要依赖于人工噪声或者波束成形技术，对于传输环境的利用欠佳，技术遇到瓶颈，另外，现有基于可重构智能表面增强接收端通信安全技术较少，在上行通信链路中接收端的通信安全无法得到有效保障。

现有的物理层安全技术主要是基于传输波束成形的研究，而在物理层安全中引入可重构智能表面增强通信安全是新型的解决方案；在本发明考虑的场景中，发射端天线和接收端都只具有单天线，使得发射端缺乏足够的空间自由度，从而发射端传输波束成形技术效果甚微。因此，需要引入ARIS辅助信号传输，提供额外的传输波束成形，增强接收端的合法接收。此外，ARIS还能抑制窃听者的干扰攻击，从而最大化通信***的抗干扰性。

本发明采用物理层安全方案，其无需密钥且复杂度较低；通过引入 ARIS辅助信号传输，增强接收端的合法接收的同时，对窃听者的干扰攻击进行抑制，所提方案实现了一种基于空基可重构智能表面的抗干扰方法，相比于传统方案较大提升了无线通信的抗干扰性能。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于空基可重构智能表面的抗干扰方法，其特征在于，包括以下步骤：

S101、以工作在地面的多个合法收发节点、部署在空中的ARIS以及底面的窃听节点构建安全通信***模型，并确定安全通信***模型的瞬时信噪比和安全传输速率；

S102、根据瞬时信噪比和安全传输速率，构造最大化安全传输速率为目标的优化问题；

S103、通过固定ARIS的部署，采用流形优化对最大化安全传输速率为目标的优化问题进行求解，得到ARIS波束成形局部最优策略；

S104、基于步骤S103得到的ARIS波束成形局部最优策略，通过连续凸逼近的优化方法得到ARIS部署的局部最优策略；

S105、基于步骤S103的ARIS波束成形优化策略和步骤S104的ARIS部署的局部最优策略，通过交替优化框架重复执行步骤S103-S104，迭代更新直至ARIS波束成形优化策略和ARIS部署的局部最优策略的变量以及***安全传输速率收敛，得到通信网络模型的最优安全传输策略。

2.根据权利要求1所述的一种基于空基可重构智能表面的抗干扰方法，其特征在于，步骤S101中首先通过安全通信***模型分析各节点间的信道增益模型，根据信道增益模型确定安全通信***模型的瞬时信噪比，根据瞬时信噪比确定安全传输速率。

3.根据权利要求2所述的一种基于空基可重构智能表面的抗干扰方法，其特征在于，所述瞬时信噪比的表达式如下：

其中，P_S是发射功率，P_J是干扰功率，h_SD,h_JD,h_RD,h_SR,h_JR表示相对应的信道状态矩阵，

是背景噪声功率，Θ是ARIS的反射系数矩阵；

所述安全传输速率的表达式如下：

C＝log(1+η)

4.根据权利要求3所述的一种基于空基可重构智能表面的抗干扰方法，其特征在于，步骤S102中最大化安全传输速率为目标的优化问题的表达式如下：

其中，C为安全传输速率，θ为反射元件的相移，w是ARIS部署的水平位置，全部节点都位于由

定义的区域内，

和

表示在x轴和y轴的刻度。

5.根据权利要求1或4所述的一种基于空基可重构智能表面的抗干扰方法，其特征在于，步骤S103中得到ARIS无源波束成形的局部最优策略的方法如下：

采用最小化瞬时信噪比倒数的优化问题取代最大化安全传输速率为目标的优化问题，采用流形优化求解最小化瞬时信噪比倒数的优化问题，得到ARIS无源波束成形的局部最优策略。

6.根据权利要求5所述的一种基于空基可重构智能表面的抗干扰方法，其特征在于，步骤S103中得到ARIS无源波束成形的局部最优策略，包括以下步骤：

步骤S1031、采用最小化瞬时信噪比倒数的优化问题取代最大化安全传输速率为目标的优化问题，将最大化安全传输速率为目标的优化问题改写为如下表达式：

步骤S1032、利用流形优化找到局部最优解，用单位模量约束表示流形为

对于

中的任意一点

切线空间被定义为所有切线向量的集合，表示为

步骤S1033、对于

收缩的迭代过程，首先得到初始化的

χ_i，ρ_i，

其中，χ_i+1是Polak-Ribière参数，ρ_i和ζ_i是

在迭代过程中的收缩方向和步长，ξ_i表示欧几里得空间中的搜索方向，

是欧几里得空间梯度；

将无源波束成形

更新为

通过如下公式进行更新：

其中，

代表标准化过程，步长ρ_i可以通过Armijo回溯线搜索得到；

步骤S1034、然后更

新黎曼梯度、Polak-Ribière参数、

到

的切线空间转化过程，以及共轭搜索方向；

黎曼梯度的更新公式如下：

Polak-Ribière的更新公式如下：

到

的切线空间转化过程如下：

共轭搜索方向更新公式如下：

步骤S1035、在得到更新后的

χ_i，ρ_i，

参数后不断重复上述步骤S1032-步骤S1034进行迭代，直至黎曼梯度小于预定的阈值

即可得到在固定ARIS部署时，ARIS无源波束成形局部最优策略。

7.根据权利要求1或6所述的一种基于空基可重构智能表面的抗干扰方法，其特征在于，步骤S104中得到ARIS部署的局部最优策略的方法如下：

根据得到的ARIS波束成形局部最优策略，将最大化***瞬时信噪比问题的目标函数表示为一个ARIS部署的显式函数，并且通过引入变量将其转换成拟凸的函数，并对原约束以及后引入的约束中的非凸约束继续凸化，得到拥有拟凸目标函数以及凸约束的优化问题，对拥有拟凸目标函数以及凸约束的优化问题进行求解，得到ARIS部署的局部最优策略。

8.根据权利要求7所述的一种基于空基可重构智能表面的抗干扰方法，其特征在于，所述拥有拟凸目标函数以及凸约束的优化问题的表达式如下：

φ≥0

u≥0，v≥0

定义：

其中，变量u，v和φ为引入的参数，L₀为参考距离为1m时的路径损耗,

是地面无线传输的路径损耗指数，

是空地信道的路径损耗指数,

表示其中的小尺度衰落,d是反射元件之间的间距，λ是波长，φ_ZR表示到达角的余弦,φ_RD表示到达角的余弦。

9.根据权利要求8所述的一种基于空基可重构智能表面的抗干扰方法，其特征在于，步骤S105中所述得到通信网络模型的最优安全传输策略的方法如下：

首先，利用交替优化框架以迭代方式更新ARIS波束成形优化策略和它的部署，首先随机选取满足约束条件的

和w_i，更新i←i+1，根据步骤S103中当ARIS部署在w_i-1位置的情况下，将无源波束成形更新为

然后，在AIRS无源波束成形为

的情况下，更新ARIS的部署位置为w_i，根据

和w_i得到更新后的目标函数δ_i；重复步骤S103-S104不断迭代更新目标函数直至收敛

从而得到通信网络模型最大安全传输速率。

10.一种基于权利要求1-9任一项所述的基于空基可重构智能表面的抗干扰方法的***，其特征在于，包括，

安全通信***模块，用于根据构建的安全通信***模型，确定安全通信***模型的瞬时信噪比和安全传输速率；

安全传输速率优化模块，用于根据瞬时信噪比和安全传输速率，构造最大化安全传输速率为目标的优化问题；

ARIS波束成形局部最优策略模块，用于通过固定ARIS的部署，采用流形优化对最大化安全传输速率为目标的优化问题进行求解，得到ARIS波束成形局部最优策略；

ARIS部署的局部最优策略模块，用于根据ARIS波束成形局部最优策略，通过连续凸逼近的优化方法得到ARIS部署的局部最优策略；

最优安全传输策略模块，用于采用交替优化框架对ARIS波束成形优化策略和ARIS部署的局部最优策略迭代求解，得到通信网络模型的最优安全传输策略。

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