CN117202171A - 一种ris辅助rsma***最小安全速率资源分配方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种RIS辅助RSMA***最小安全速率资源分配方法，属于网络安全领域。现实通信***存在的收发机硬件损伤和窃听者极可能大幅降低通信***安全性能。针对此问题，以提高***资源利用效率为目标，考虑用户速率公平性，提出一种HIs下RIS辅助RSMA***最小安全速率最大化方案。通过变量替换将原问题简化后，使用交替优化、连续凸近似、惩罚函数等凸优化方法，联合优化发射预编码向量、公有信息安全速率分配及RIS相移，最大化用户最小安全速率，从而有效保障用户速率公平性，并提升***抗HIs能力和保密性能。

Description

一种RIS辅助RSMA***最小安全速率资源分配方法

技术领域

本发明属于网络安全领域，涉及一种RIS辅助RSMA***最小安全速率资源分配方法。

背景技术

随着5G商用落地，人们越发依赖无线网络传输重要信息或私人信息，然而信息泄露事件频发，无线安全通信已然成为当前及未来无线网络的重要问题。物理层安全(Physical Layer Security,PLS)作为无线安全通信的一种有效解决方案，成为业界研究热点。PLS技术利用信道的随机性和差异性，通过引入人工噪声(Artificial Noise,AN)或协同***等削弱窃听者(Eavesdropper,Eve)信号接收强度，实现信息安全传输。但这些方法要求收发机对信号进行复杂处理，使传输信号适应无线环境变化，这会使***安全传输性能受限。

因此为了应对未来灵活复杂的通信场景以及维护通信安全，下一代通信技术必然得寻找新的突破点，最近，速率拆分多址接入(Rate Splitting Multiple Access,RSMA)作为一种强大的无线网络传输策略受到学术界广泛关注。RSMA通过将干扰部分解码、部分视为噪声处理，软桥接完全视干扰为噪声的空分多址接入(Space Division MultipleAccess,SDMA)和完全解码干扰的非正交多址接入(Non-Orthogonal Multiple Access,NOMA)。在RSMA无线安全通信***中，公有信息既是用户有用信息，又能作为AN干扰窃听者，从而提高***安全性并降低硬件成本。现有研究表明，通过联合设计速率拆分和波束成形，RSMA可显著提升无线通信***安全性能，相比于SDMA方案和协作NOMA方案的可达安全和速率更高。

目前关于RIS辅助RSMA***研究较少，且集中于可达速率和能效方面，经检索，现有研究未涉及HIs下RIS辅助RSMA***用户速率公平性和安全性的优化问题。专利申请号CN202210798645.9，申请日期为2022年7月7日，公开了一种无线携能RSMA网络的RIS辅助安全通信方法，但未考虑实际通信***中硬件损伤对***安全性能的影响，无法应对收发机硬件损伤导致***安全性能低的情况；专利申请号CN202011211297.8，申请日期为2020年11月3日，公开了一种硬件损伤下协作NOMA网络最大化和速率的功率分配方法，未考虑将资源在用户间公平分配，无法满足各用户服务质量需求。综上所述，本文提出一种硬件损伤下RIS辅助RSMA***用户最小安全速率最大化资源分配方法。

本发明考虑实际通信***中收发机HIs影响，为进一步保证***中用户速率公平性，提升***抗HIs能力和物理层安全性，设计合理的资源分配策略来最大化***的性能，并且通过对国内外相关研究的分析和整理得到，目前对RIS辅助RSMA***的研究多集中于可达速率和能效方面，且已有研究未涉及HIs下RIS辅助RSMA***用户速率公平性和安全性的优化问题，而实际无线通信***中收发机HIs和链路窃听均可大幅降低***安全性能。此外，用户速率公平性作为***重要性能指标，不仅能保证无线通信***用户间资源公平分配，还能提高***传输安全性。因此，本发明设计一个RIS辅助RSMA传输优化方案，建立RIS辅助RSMA的多输入单输出(Multi-Input Single-Output,MISO)单窃听无线通信***模型，以最大化最小安全速率为目标，考虑收发机HIs，并将其建模为高斯失真噪声。同时考虑窃听者对***安全的影响，以公有流作为AN削弱窃听者信号接收强度，在基站最大发射功率、用户最小安全速率、RIS相移约束下，构建关于发射预编码向量、公有信息安全速率分配、RIS相移的联合优化问题。最后仿真了硬件损伤对***安全性能的影响以及改变RIS反射单元数量对最小安全速率的影响。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种RIS辅助RSMA***最小安全速率资源分配方法。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种RIS辅助RSMA***最小安全速率资源分配方法，该方法包括以下步骤：

***模型由一个基站，一个RIS及K个单天线合法用户组成，同时，一个单天线窃听者试图窃听传输给合法用户的信息，考虑收发端硬件损伤对***安全性能的影响。其包括如下步骤：

101、考虑一种硬件损伤条件下RIS辅助RSMA***最小安全速率最大化资源分配模型，构建优化问题，判断所构建问题是否有可行解；

102、通过变量替换(即即引入辅助变量将原目标函数简化替代)将原问题简化后，基于交替优化算法将问题分解为两个子问题进行优化，同时增加含引入变量的约束；具体地，通过连续凸近似求解发射预编码向量和公有信息安全速率分配优化子问题，使用连续凸近似和惩罚函数法求解RIS相移优化子问题；

103、然后求解步骤102等价转化后的凸优化问题，求解出发射预编码向量w、公有信息安全速率和RIS相移向量e，得出基于所有约束条件下的最大最小安全速率。

对于RSMA通信***下行链路，发射端将用户k的消息W_k拆分为公有部分W_c,k和私有部分W_p,k，并将所有用户公有部分W_c,1,…,W_c,k封装为公有消息W_c。随后，W_c被编码为公有数据流s_c，用户k的私有消息W_p,k被编码为私有数据流s_k，其中，用户k除解码s_k外，均需解码s_c。为便于计算，将这些数据流组合为s，s＝s_c,s₁,s₂,…,s_K ^T，且满足E{ss^H}＝I_K+1。考虑基站受HIs影响，发射信号表示为

其中，w＝w_c；w₁；…；w_K是集成预编码向量，分别是公有数据流s_c、用户k私有数据流s_k的预编码向量，w应满足功率约束w^Hw≤P^max，P^max为基站最大发射功率。令/>是基站HIs引起的高斯失真噪声，由于各天线失真噪声功率与其发射信号功率成正比，可将其进一步表示为/>其中，μ_t≥0为发送端HIs因子，表示发射失真噪声功率与发射信号功率的比值。

考虑RIS辅助传输方案及接收端HIs影响，用户k的接收信号y_k可表示为

其中，表示RIS反射模型的相位矩阵，e_m为RIS第m个单元的反射系数；n_k是用户k处加性高斯白噪声，满足/>δ_k是接收端HIs导致的高斯失真噪声，其分布为/>μ_r≥0为接收端HIs因子，即接收失真噪声功率与未失真接收信号功率的比值。

将级联信道和直接信道的等效反射系数向量和等效用户k信道增益矩阵/>代入公式(5)，接收信号y_k重新表示为

本文考虑假设***不能获得窃听者全部状态信息，考虑最坏情况，即窃听者使用高质量窃听设备，不受接收端HIs影响，窃听者接收信号y_e表示为

y_e＝e^HY_ef+n_e (4)

其中，是等效窃听者信道增益矩阵，窃听者AWGN满足

在接收端，用户k恢复其原始信息的步骤是：首先，将所有私有数据流视为噪声解码公有数据流s_c得到公有信息从/>中提取专属自己的部分/>后使用串行干扰消除技术将/>消除；随后，将其他用户私有数据流s_j,j≠k视为噪声解码私有数据流s_k得到私有信息/>最后，将/>与/>合并为/>于是，用户k解码公有数据流的信干噪比表示为

其中，Φ_c,k(w,e)是用户k解码公有数据流的总干扰信号，表示为

公式第一项为所有用户私有数据流干扰，第二项为基站处HIs噪声干扰，第三、四、五项分别为接收信号、基站处HIs噪声、用户处AWGN因接收端HIs产生的接收端HIs噪声干扰，第六项为AWGN。

用户k成功解码公有数据流s_c后从y_k中减去重构项e^HY_kw_cs_c。于是，用户k解码私有数据流s_k的信干噪比表示为

其中，Φ_p,k(w,e)为用户k解码私有数据流的总干扰信号，表示为

因此，单位带宽下，用户k解码公有数据流和私有数据流的可达速率分别为

为确保公有数据流被各用户成功解码，公有信息实际可达速率R_c满足每个用户k都将分配R_c的一部分r_c,k作为其公有信息可达速率，r_c,k满足经上述信号处理步骤，用户k公有信息可达速率为r_c,k，私有信息可达速率为R_p,k。

为阻止窃听者顺利解码公有数据流，各用户解码公有数据流速率不能低于窃听者解码公有数据流速率，令R_c,e表示窃听者公有信息可达速率，则R_c≥R_c,e成立。公有数据流可作为AN，以降低窃听者解码合法用户私有数据流的可达速率，且窃听者解码公有数据流和用户k私有数据流的信干噪比分别表示为

其中，Φ_c,e(w,e)、Φ_e,k(w,e)分别为窃听者解码公有数据流和用户k私有数据流的总干扰信号，表示为

于是，窃听者解码公有数据流的可达速率和用户k私有数据流的可达速率分别为

R_c,e＝log₂(1+γ_c,e) (15)

最终，用户k的可达安全速率为

其中，x⁺＝max{x,0}，表示分配给用户k的公有信息安全速率，/>非负，所以R_c,e≤R_c依然成立。

考虑用户速率公平性，在基站最大发射功率、用户最小安全速率及RIS相移约束下，优化发射预编码向量、公有信息安全速率分配、RIS相移，以最大化用户最小可达安全速率，所述优化问题表示为

C3:w^Hw≤P^max,

C5:e∈S,

其中，是公有信息安全速率分配向量，确定分配给各用户的公有信息安全速率；约束C1确保公有数据流能被所有合法用户成功解码而不能被窃听者解码；约束C2保证每个用户私有信息速率大于窃听者私有信息速率；C3为基站最大发射功率约束；约束C4保证分配给每个用户的公有信息安全速率非负；C5是RIS相移约束，其中，e中前M个元素是RIS各反射单元反射系数，满足模1约束，末尾元素e_M+1表示直接链路反射系数，固定为1，因此，/>

由于P1中优化变量w、e耦合，且目标函数、约束C1、约束C2非凸，该问题难以直接求解，因此，本文采用AO方法，将P1中优化变量w、e解耦合，划分P1为2个凸的子问题求解。首先，引入松弛变量和/>松弛约束(5)、(7)、(9)、(10)、(11)、(12)、(15)、(16)

然后，引入辅助变量t和私有信息安全速率向量将原优化问题P1转化为P2，即

s.t.C3,C5,(18)-(21)

P2仍然非凸，采用AO方法将P2转为两个子问题。首先固定e，优化发射预编码向量w、公有信息安全速率分配向量私有信息安全速率向量/>P2重新表述为P3，即

s.t.C3,C6,C7,C8,C9,(18)-(21)

此时，非凸约束(18)、(20)、(21)致使P3仍然非凸，可采用基于SCA的迭代优化算法，使用一阶泰勒展开线性近似该非凸约束，以使P3可解。为便于在公式(18)、(21)的变量w处进行一阶泰勒展开，利用公式(22)进行简单变换，令 代入做进一步变换，再在变量处进行一阶泰勒展开。得到公式(23)、(24)、(25)。

因此，使用第n-1次迭代得到的解求解P4：

s.t.C3,C6,C7,C8,C9,(19),(23)-(25)

至此，可使用CVX工具箱求解凸问题P4。

给定w、引入残余变量/>以获得相移优化子问题的收敛解，并提升优化算法收敛性能。相移优化子问题P5表述为

s.t.C5,(19)-(21)

同样地，P5非凸。令W_T＝W_c+W_S代入(18)、(21)，再进行一阶泰勒展开，可得公式(26)、(27)。同时，对(21)进行一阶泰勒展开可得公式(28)：

对于模1约束C5，本文采用惩罚函数法：(1)将C5重写为C14；(2)引入惩罚项至P5目标函数。于是，P5转化为P6：

s.t.(19),(26)-(28),C10,C11,C12,C13

其中，Q＞＞1是惩罚因子，但P6目标函数中存在凸项|e_m|²，需将P6目标函数在处进行一阶泰勒展开，P6重新表述为P7：

s.t.(19),(26)-(28),C10,C11,C12,C13,C14

P7是凸问题，可使用CVX工具箱求解。

根据上述两个子问题输出每一轮的最优发射预编码向量w^opt，最优RIS相移向量e^opt，最优公有信息安全速率分配代入P2得最小安全速率t^opt直到收敛求出问题的解。

本发明的有益效果在于：

本发明考虑了现实通信***中存在收发机硬件损伤和窃听者的情况，在硬件损伤条件下研究RIS辅助RSMA***最小安全速率最大化问题。由于原问题是一个非凸问题，如何给出最优解是一个难题。

本发明考虑收发机硬件损伤及窃听者对实际通信***安全性能的影响，并使用RSMA作为传输策略的条件下，以最大化最小安全速率为目标，考虑收发机HIs，并将其建模为高斯失真噪声。同时考虑窃听者对***安全的影响，以公有流作为AN削弱窃听者信号接收强度，在基站最大发射功率、用户最小安全速率、RIS相移约束下，构建关于发射预编码向量、公有信息安全速率分配、RIS相移的联合优化问题，通过辅助变量替换、AO交替优化方法将原非凸问题转为两个凸的子问题并进行求解，优化发射预编码向量、公有信息安全速率分配向量、以及RIS相移，得出基于所有约束条件下***的最小安全速率。

使得本发明相比于其他传统的基于RIS辅助RSMA***具有解法简单，复杂度低的优点。从物理层角度上保障了用户速率公平性，提升***抗硬件损伤能力和保密性能。创新地同时考虑实际通信***中收发机硬件损伤和窃听者对***安全性能的影响，使得本发明更加符合实际情况，具有良好的可行性。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：

图1为本发明提供的硬件损伤条件下RIS辅助RSMA通信***模型；

图2为本发明与对比方案，在不同的基站发射功率下，***的最小安全速率；

图3为本发明与对比方案，在不同RIS反射单元数量下，***的最小安全速率；

图4是本发明提供优选实施例一种硬件损伤下RIS辅助RSMA***最小安全速率最大化资源分配方法流程图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

本发明解决上述技术问题的技术方案是：

硬件损伤条件下的基于RIS辅助RSMA***的最小安全速率最大化资源分配方法。其包括以下步骤：

第一步：计算所述问题可行性，在问题约束下保证该问题必有可行解；

第二步：信道服从Rician衰落，假设信道状态信息已知，发送端和合法用户接收端受硬件损伤影响，考虑最坏情况，即窃听者不受接收端硬件损伤影响。

第三步：硬件损伤条件下RIS辅助RSMA***最小安全速率最大化问题表述为：

C3:w^Hw≤P^max,

其中，是公有信息安全速率分配向量，确定分配给各用户的公有信息安全速率；约束C1确保公有数据流能被所有合法用户成功解码而不能被窃听者解码；约束C2保证每个用户私有信息速率大于窃听者私有信息速率；C3为基站最大发射功率约束；约束C4保证分配给每个用户的公有信息安全速率非负；C5是RIS相移约束，其中，e中前M个元素是RIS各反射单元反射系数，满足模1约束，末尾元素e_M+1表示直接链路反射系数，固定为1，因此，/>

第四步：引入辅助变量t和私有信息安全速率向量将原优化问题P1转化为P2，即

s.t.C3,C5,(18)-(21)

第五步：对发射预编码向量w、公有信息安全速率分配向量私有信息安全速率向量/>进行优化，固定e，P2重新表述为P3，即

s.t.C3,C6,C7,C8,C9,(18)-(21)

在将非凸约束转凸后，问题P3转为凸优化问题P4：

s.t.C3,C6,C7,C8,C9,(19),(23)-(25)

第六步：对RIS相移e进行优化，固定发射预编码向量w、公有信息安全速率分配向量私有信息安全速率向量/>问题P3转为P5：

s.t.C5,(19)-(21)

对于模1约束C5，本文采用惩罚函数法，将C5重写为C14后引入惩罚项至P5目标函数。于是，P5转化为P6：

s.t.(19),(26)-(28),C10,C11,C12,C13

将P6目标函数在处进行一阶泰勒展开，P6重新表述为P7：

s.t.(19),(26)-(28),C10,C11,C12,C13,C14

第七步：对最小安全速率t进行更新，具体步骤为：根据前两个子问题优化得出的发射预编码向量w、公有信息安全速率分配向量私有信息安全速率向量/>RIS相移向量e，交替迭代得到***最小安全速率t^opt。/>

在本实施例中，图1是本发明提供优选实施例基于RIS辅助RSMA***模型，图中基站通过无线传输将信号直接传输给合法用户，也可以通过RIS反射信号给合法用户。同时***中存在的单天线窃听者会窃听合法用户信息。图2给出不同HIs下各方案最小安全速率与最大发射功率的关系，参数N＝2，M＝20，K＝2，用户1、用户2位于(0,20)、(50,0)。仿真结果表明，各方案最小安全速率均随发射功率增加而增大，这是由于发射功率增加，基站可提供更多功率用于信息发送，从而提升最小安全速率。相反，各方案最小安全速率均随HIs因子增大而降低，这是因为HIs引起的失真噪声功率与收发机信号功率成正比，基站发射功率越高，收发机HIs失真噪声功率迅速升高致使译码干扰增大、用户接收SINR减小。从图2可知，在-5dBm～20dBm功率范围内，SDMA方案的最小安全速率首先趋于该上限，而得益于RSMA灵活的干扰管理策略与RIS重新配置无线环境的特性，其余三种方案均未趋于该上限。此外，当发射功率足够大时(P^max＞＞20dBm)，由于本文假设窃听者不受接收端HIs影响，所以，HIs对合法用户接收SINR的影响远高于窃听者，***最小安全速率也将趋近于上限。与预期相同的是，相同HIs下本文方案明显优于其他方案。具体地，RSMA传输方案的可达最小安全速率高于SDMA传输方案的可达最小安全速率，RIS辅助方案的可达最小安全速率高于无RIS辅助方案的可达最小安全速率，这是因为基于RSMA对发射预编码进行设计优化，可实现灵活有效的干扰管理，即用户公有信息既可降低窃听者SINR又能提升合法用户信号接收质量，从而提高***PLS。再者，通过调整RIS反射单元相移可有效提高无线信道质量，增强合法用户信号接收功率并削弱窃听者信号强度。数值结果表明，在相同HIs情况下，相比于RSMA方案、SDMA-RIS方案，本文所提方案在提高***抗HIs能力和保密性能上优势明显。图3为不同HIs下各方案最小安全速率与RIS反射单元数量的关系，其中，P^max＝20dBm。从图3可知，随着RIS反射单元数量增加，RIS辅助***的最小安全速率也随之增加。这是因为增加RIS反射单元数量能为信号提供更多传输路径，且通过调节RIS反射单元相移使波束的指向性更强，减少泄露给窃听者的信息，进一步提升***最小安全速率。尽管收发机HIs失真噪声会降低RIS带来的反射波束赋形增益，但无论在何种HIs下，RSMA-RIS方案的可达最小安全速率均优于SDMA-RIS方案。图4是本发明提供优选实施例一种硬件损伤下RIS辅助RSMA***最小安全速率最大化资源分配方法流程图。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种RIS辅助RSMA***最小安全速率资源分配方法，所述***由一个基站，一个RIS及多个单天线合法用户组成，其中，基站通过直接链路和级联链路将信息传输给单天线合法用户，同时，一个单天线窃听者试图窃听传输给合法用户的信息；其中，RIS反射单元集M＝{1,…,M}，M≥1，用户集κ＝{1,…,K},K≥2，其特征在于，该方法包括以下步骤：

101、初始化基站最大发射功率、用户最小安全速率、发送端和接收端HIs系数、用户数量，将原有对安全速率优化问题建立数学模型，得知原优化问题是非凸问题；

102、通过变量替换将原问题简化后，基于交替优化算法将问题分解为两个子问题进行优化，变量替换即引入辅助变量将原目标函数简化替代，同时增加含引入变量的约束；具体地，通过连续凸近似求解发射预编码向量和公有信息安全速率分配优化子问题，使用连续凸近似和惩罚函数法求解RIS相移优化子问题；

103、然后运用内点法，求解步骤102等价转化后的凸优化问题，求解出发射预编码向量w、公有信息安全速率和RIS相移向量e，得出基于所有约束条件下的最大安全速率，并进行资源分配。

2.根据权利要求1所述的一种RIS辅助RSMA***最小安全速率资源分配方法，其特征在于，所述***的信道状态信息已知，将BS-RIS、BS-用户k、BS-窃听者、RIS-用户k、RIS-窃听者的信道增益分别表示为

对于RSMA通信***下行链路，发射端将用户k的消息W_k拆分为公有部分W_c,k和私有部分W_p,k，并将所有用户公有部分W_c,1,…,W_c,k封装为公有消息W_c；随后，W_c被编码为公有数据流s_c，用户k的私有消息W_p,k被编码为私有数据流s_k，其中，用户k除解码s_k外，均需解码s_c；为便于计算，将这些数据流组合为s，s＝s_c,s₁,s₂,…,s_K ^T，且满足E{ss^H}＝I_K+1；考虑基站受HIs影响，发射信号表示为/>其中，w＝w_c；w₁；…；w_K是集成预编码向量，/>分别是公有数据流s_c、用户k私有数据流s_k的预编码向量，w应满足功率约束w^Hw≤P^max，P^max为基站最大发射功率；令/>是基站HIs引起的高斯失真噪声，各天线失真噪声功率与其发射信号功率成正比，将表示为其中，μ_t≥0为发送端HIs因子，表示发射失真噪声功率与发射信号功率的比值。

3.根据权利要求2所述的一种RIS辅助RSMA***最小安全速率资源分配方法，其特征在于，针对所述用户最小安全速率建立最大化问题的数学模型，最大化目标函数为：

P1:

s.t.C1:

C2:

C3:w^Hw≤P^max,

C4:

C5:

其中，为用户的安全速率，R_c为用户间解码公有信息的最小安全速率，R_c,e为窃听者解码公有信息的安全速率，R_p,k为用户k解码私有信息的安全速率，R_k,e为窃听者解码用户k私有信息安全速率；/>是公有信息安全速率分配向量，确定分配给各用户的公有信息安全速率；约束C1确保公有数据流能被所有合法用户成功解码而不能被窃听者解码；约束C2保证每个用户私有信息速率大于窃听者私有信息速率；C3为基站最大发射功率约束；约束C4保证分配给每个用户的公有信息安全速率非负；C5是RIS相移约束，其中，e中前M个元素是RIS各反射单元反射系数，满足模1约束，末尾元素e_M+1表示直接链路反射系数，固定为1，/>

4.根据权利要求3所述的一种RIS辅助RSMA***最小安全速率资源分配方法，其特征在于，所述变量替换即引入辅助变量将原目标函数简化替代具体为：引入松弛变量和/>松弛问题约束：

其中，γ_c,k、γ_p,k、γ_c,e、γ_k,e分别为用户k解码其公有信息、用户k解码其私有信息、窃听者解码公有信息，窃听者解码用户k私有信息的信干噪比；然后，引入辅助变量t和私有信息安全速率向量将原优化问题转化为以下优化问题：

P2:

s.t.C3,C5,(1)-(4)

C6:

C7:

C8:

C9:

P2仍然非凸，采用AO方法求解P2，求解步骤为：固定e，优化发射预编码向量w、公有信息安全速率分配向量私有信息安全速率向量/>固定w、/>优化相移向量e；交替执行直至t收敛并获得问题的解。

5.根据权利要求4所述的一种RIS辅助RSMA***最小安全速率资源分配方法，其特征在于，所述优化发射预编码向量w、公有信息安全速率分配向量私有信息安全速率向量具体为：

固定相移向量e，P2重新表述为P3，即

P3:

s.t.C3,C6,C7,C8,C9,(1)-(4)

非凸约束(1)、(3)、(4)致使P3非凸，采用基于SCA的迭代优化算法，使用一阶泰勒展开线性近似该非凸约束，为便于在约束(1)、(3)处进行一阶泰勒展开，以如下等式进行变换

于是，非凸问题P3转为凸问题P4：

P4:

s.t.C3,C6,C7,C8,C9,(2),(5)-(10)

在给定e的情况下，P4是一个凸问题，通过凸优化工具箱CVX求解。

6.根据权利要求5所述的一种RIS辅助RSMA***最小安全速率资源分配方法，其特征在于，所述优化相移向量e，具体为：

给定w、的情况下，引入残余变量/>以获得相移优化子问题的收敛解，提升优化算法收敛性能；相移优化子问题P5表述为

P5:

s.t.C5,(1)-(4)

C10:

C11:

C12:

C13:

同样地，P5非凸；令 W_T＝W_c+W_S代入再对约束(1)、(3)、(4)进行一阶泰勒展开：

对于模1约束C5，则采用惩罚函数法，将C5重写为C14后引入惩罚项至P5目标函数将P5转化为P6：

P6:

000000000000-(16),C10,C11,C12,C10

C14:

其中，Q＞＞1是惩罚因子，P6目标函数中存在凸项|e_m|²，将P6目标函数在处进行一阶泰勒展开，P6转为P7：

P7:

s.t.(2),(11)-(16),C10,C11,C12,C13,C14

使用CVX工具箱求解凸问题P7；

根据所述P4和P5，输出最优发射预编码向量w^opt，最优RIS相移向量e^opt，最优公有信息安全速率分配更新最小安全速率直到收敛则求出问题的解t^opt。