硬件损伤下RIS辅助RSMA系统最小安全速率最大化方案

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作者 邓炳光 伍志攀 +1 位作者 冯琳琳 张治中 《电讯技术》 北大核心 2025年第2期302-312,共11页

对于可重构智能表面(Reconfigurable Intelligent Surface, RIS)辅助速率拆分多址接入(Rate Splitting Multiple Access, RSMA)系统,收发机硬件损伤(Hardware Impairments, HIs)极可能大幅降低安全性能。针对此问题,以提高系统资源利用... 对于可重构智能表面(Reconfigurable Intelligent Surface, RIS)辅助速率拆分多址接入(Rate Splitting Multiple Access, RSMA)系统,收发机硬件损伤(Hardware Impairments, HIs)极可能大幅降低安全性能。针对此问题,以提高系统资源利用效率为目标,考虑用户保密速率公平性,提出一种HIs下RIS辅助RSMA系统最小安全速率最大化方案。使用交替优化、辅助变量替换、半定规划及半正定松弛等方法,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,以最大化用户最小安全速率。仿真结果表明,在相同HIs情况下,与基准传输方案相比,所提传输优化方案至少可使系统最小安全速率提升5.65%,且能在保障用户保密速率公平性的同时提升系统抗HIs能力和保密性能。 展开更多

关键词 速率拆分多址接入(rsma) 可重构智能表面(RIS) 硬件损伤 保密速率公平性 物理层安全

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基于RSMA的UAV网络资源分配研究综述

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作者 王正强 任凯 +2 位作者 万晓榆 樊自甫 朱小波 《电讯技术》 北大核心 2025年第6期829-837,共9页

速率分割多址接入(Rate-Splitting Multiple Access,RSMA)技术可以针对各种网络负载和用户信道条件提升频效、能效、用户公平性和服务质量,因此有望成为超5G(Beyond 5G,B5G)和6G中关键的多址接入技术。与此同时,无人机(Unmanned Aerial ... 速率分割多址接入(Rate-Splitting Multiple Access,RSMA)技术可以针对各种网络负载和用户信道条件提升频效、能效、用户公平性和服务质量,因此有望成为超5G(Beyond 5G,B5G)和6G中关键的多址接入技术。与此同时,无人机(Unmanned Aerial Vehicle,UAV)因具有良好的机动性、强视距链路、易于实施且成本低等特点而在无线通信领域中得到了广泛应用。将RSMA技术和UAV相结合成为B5G和6G的一个重要研究方向,基于RSMA的UAV网络资源分配问题成为学术研究的热点。通过梳理相关现有研究文献,从4个方面概述了基于RSMA的UAV网络资源分配研究现状,包括无人机基站的资源分配、无人机中继系统的资源分配、无人机挂载智能反射面的资源分配、无人机辅助边缘计算的资源分配。最后在总结当前研究的基础上,对未来的研究方向进行了展望。 展开更多

关键词 无人机基站 无人机中继 速率分割多址接入(rsma) 资源分配

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基于RSMA的IRS辅助通感一体化系统安全传输方案

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作者 杨晓宇 梁彦 李飞 《信号处理》 北大核心 2025年第7期1264-1274,共11页

在传统的通感一体化(Integrated Sensing and Communication,ISAC)系统中,通信和感知功能之间的频谱共享和信号的广播特性导致ISAC系统容易遭受窃听者的恶意攻击。为了解决ISAC系统中的信息传输安全问题,本文提出了一种速率分割多址(Rat... 在传统的通感一体化(Integrated Sensing and Communication,ISAC)系统中,通信和感知功能之间的频谱共享和信号的广播特性导致ISAC系统容易遭受窃听者的恶意攻击。为了解决ISAC系统中的信息传输安全问题,本文提出了一种速率分割多址(Rate-Splitting Multiple Access,RSMA)传输框架下的智能反射面(Intelligent Reflecting Surface,IRS)辅助ISAC系统的安全传输方案。首先,建立基于RSMA的IRS辅助ISAC系统多用户下行通信传输模型,当窃听者试图窃取合法用户的机密信息时,通过RSMA提供的速率分割特性对公共信息和私有信息的波束成形进行联合设计,使窃听用户解码私有信息时受到来自公共信息的额外干扰,同时利用IRS提供的反射波束成形增益,保障ISAC系统的安全通信。其次,建立以最大化系统保密速率为目标的优化问题,在满足基站功率预算、IRS反射相移约束以及感知目标方向上波束增益约束的前提下,对公共信息和私有信息的波束成形向量、速率分割向量以及IRS的相移矩阵进行联合设计。然后,利用交替优化处理该非凸问题,在采用半正定松弛(SemiDefinite Relaxation,SDR)算法消除非凸秩一约束的基础上,通过连续凸近似(Successive Convex Approximation,SCA)方法将两个非凸的子问题近似成凸优化问题。仿真结果表明,相较于基于传统多址技术的传输方案,该方案能够在满足感知性能要求的同时获得更高的安全性能增益,同时证实了在ISAC系统中优化IRS反射相移的有效性。 展开更多

关键词 通感一体化 速率分割多址 智能反射面 安全通信

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基于RSMA的IRS辅助认知无线网络安全波束成形方案

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作者 吴雪雯 马竟宵 +3 位作者 薛小平 蔡强强 孔槐聪 林敏 《南京邮电大学学报（自然科学版）》 北大核心 2024年第6期25-34,共10页

研究对象为一种结合了认知无线电网络、智能反射面(Intelligent Reflecting Surface,IRS)以及速率分割多址(Rate Splitting Multiple Access,RSMA)技术的IRS辅助的认知无线网络,通过充分利用IRS和RSMA的优势,该网络展现了在提高频谱效... 研究对象为一种结合了认知无线电网络、智能反射面(Intelligent Reflecting Surface,IRS)以及速率分割多址(Rate Splitting Multiple Access,RSMA)技术的IRS辅助的认知无线网络,通过充分利用IRS和RSMA的优势,该网络展现了在提高频谱效率方面的潜在巨大优势。然而,该网络容易受到安全问题的困扰,多用户共享相同频谱会增加干扰和隐私泄露的风险。为实现频谱效率和安全效率的联合考量,提出了基于RSMA的主次网络联合安全波束成形设计方法,以充分利用次用户产生的干扰,来抑制潜在窃听者,并在安全和能效之间取得平衡。在此框架下,研究了考虑多种约束条件下的主用户安全能效优化问题,并通过交替迭代波束成形的设计方案,结合连续凸近似和泰勒展开方法,实现了有效求解。该方法在基于RSMA的IRS辅助的认知无线网络中能充分利用次网络发射机的干扰,以提升主网络的安全性能,最终通过联合安全波束成形设计,实现了传输效率和安全性能的有效权衡。 展开更多

关键词 波束成形 速率分割多址 智能反射面 安全能效

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I/Q不平衡下CR-RSMA网络中断性能分析

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作者 尹沛桐 班嘉阳 +1 位作者 叶迎晖 卢光跃 《电讯技术》 北大核心 2024年第12期2060-2066,共7页

在实际的认知无线电速率分割多址(Cognitive Radio-Rate-Splitting Multiple Access,CRRSMA)通信网络中,射频收发机I/Q支路的幅值与相位通常不平衡。然而,已有关于CR-RSMA网络的研究均忽略了这一事实,导致I/Q不平衡对CR-RSMA网络的影响... 在实际的认知无线电速率分割多址(Cognitive Radio-Rate-Splitting Multiple Access,CRRSMA)通信网络中,射频收发机I/Q支路的幅值与相位通常不平衡。然而,已有关于CR-RSMA网络的研究均忽略了这一事实,导致I/Q不平衡对CR-RSMA网络的影响机理尚不清晰。为此,针对存在I/Q不平衡的CR-RSMA网络,在保障主用户传输性能的前提下,次用户根据干扰门限和自身增益进行自适应速率分割,以实现所允许的传输速率。为了量化分析各传输参数对中断性能的影响,以中断概率作为衡量整个网络中断性能的指标,推导了给定幅值和相位下的中断概率封闭表达式。仿真结果表明,I/Q不平衡会引入更多的干扰导致用户中断性能降低;相对于幅度失配,相位失配会导致更高的系统中断概率。 展开更多

关键词 认知无线电 速率分割多址 I/Q不平衡 中断概率

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全双工中继和速率分割协同的安全传输方案

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作者 魏明生 端思轶 +2 位作者 李世党 高全学 李春国 《西安电子科技大学学报》 北大核心 2025年第2期13-24,共12页

针对传统网络框架存在的诸如覆盖范围受限、系统容量偏低等固有缺陷,考虑具有不可信用户中继与速率分割协作通信中的安全问题,构建了远端用户的平均保密率与公共信息可达速率的加权和的最大化问题。首次将速率分割多址技术与协作中继技... 针对传统网络框架存在的诸如覆盖范围受限、系统容量偏低等固有缺陷,考虑具有不可信用户中继与速率分割协作通信中的安全问题,构建了远端用户的平均保密率与公共信息可达速率的加权和的最大化问题。首次将速率分割多址技术与协作中继技术相结合,同时考虑了公共消息广播特性可能引发的公共信息泄露风险。由于该问题中存在变量的耦合和非线性约束,导致其非凸特性,无法直接求解,因此考虑基站和中继设备的功率预算的约束下,联合优化预编码矩阵、公共信息分割和设备到设备的发射功率,采用连续凸逼近的方法,引入松弛变量,线性化处理非凸约束,将该非凸问题转换为易求解的凸问题,进而设计了一种全双工协作速率分割的迭代优化算法,避免了时间资源的浪费。仿真结果证明了所提方案的优越性:相比已有半双工速率分割多址方案,所提方案具有更良好的收敛性,硬件配置实时性有相应改善;同时相比不协作速率分割多址方案,可以实现更高的安全传输速率,为远端用户提供切实的安全保障。 展开更多

关键词 协作通信 优化算法 安全速率 预编码 速率分割多址

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协作速率分割多址接入辅助的多站通感一体化波束赋形设计

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作者 李若光 王琰 +1 位作者 陈颖玚 韩光洁 《电子学报》 北大核心 2025年第5期1491-1499,共9页

本文提出了一种协作速率分割多址接入(Coordinated Rate-Splitting Multiple Access,CoRSMA)辅助的多站通信感知一体化(Integrated Sensing And Communication,ISAC)波束优化方案,以更为灵活地实现定制化的通信和感知业务.本文建立了各... 本文提出了一种协作速率分割多址接入(Coordinated Rate-Splitting Multiple Access,CoRSMA)辅助的多站通信感知一体化(Integrated Sensing And Communication,ISAC)波束优化方案,以更为灵活地实现定制化的通信和感知业务.本文建立了各基站(Base Station,BS)公有流和私有流的接收信号模型,以及感知回波信号模型,分析波束赋形向量与通信速率和感知信噪比(Signal-to-Noise Ratio,SNR)之间的关系.在保证特定区域感知性能的条件下,以最大化最差情况下用户设备(User Equipment,UE)的通信和速率为优化目标,对所有BS的波束赋形向量进行联合优化.为了有效求解所构建的优化问题,通过引入辅助变量,并结合连续凸逼近(Successive Convex Approximation,SCA)方法对原始优化问题的非凸目标和约束进行松弛转换,进一步利用半正定规划(Semi-Definite Programming,SDP)技术得到最优波束赋形.仿真结果显示,所提出的CoRSMA-ISAC系统在通信和感知性能上均优于基于空分多址接入(Spatial Divi-sion Multiple Access,SDMA)与非正交多址接入(Non-Orthogonal Multiple Access,NOMA)辅助的ISAC系统. 展开更多

关键词 通信感知一体化(ISAC) 速率分割多址接入(rsma) 多站 波束赋形优化 非凸优化 连续凸逼近(SCA) 半正定规划(SDP)

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有源RIS辅助速率分割多址系统的资源分配方案 被引量：1

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作者 周围 黎飞雨 +2 位作者 余明明 向曾 陈黎 《电讯技术》 北大核心 2024年第10期1628-1635,共8页

针对无源智能反射面(Passive Reconfigurable Intelligent Surface,PRIS)所带来的“双衰落”效应及传统多址接入方案在干扰管理上的缺陷,提出了一种有源智能反射面(Active Reconfigurable Intelligent Surface,ARIS)辅助速率分割多址(Ra... 针对无源智能反射面(Passive Reconfigurable Intelligent Surface,PRIS)所带来的“双衰落”效应及传统多址接入方案在干扰管理上的缺陷,提出了一种有源智能反射面(Active Reconfigurable Intelligent Surface,ARIS)辅助速率分割多址(Rate Splitting Multiple Access,RSMA)的系统方案。该方案中,构建了一个以最大化用户最小速率为目标的优化问题。该问题是一个多变量耦合的非凸问题,为此提出了一种具有公平性的资源分配算法,在ARIS硬件约束、公共信息速率约束等条件下,将原优化问题拆分为基站波束赋形矢量和速率分割因子的联合优化、ARIS的预编码矩阵优化两个子问题,随后使用逐次凸逼近、半正定松弛和凸差函数对非凸约束进行转换,并利用交替优化方法迭代求解。理论分析和仿真结果表明,在系统总功率为30 dBm的情况下,所提方案的用户最小速率相比传统PRIS辅助RSMA方案提升了18.6%。 展开更多

关键词 速率分割多址(rsma)系统 有源智能反射面 资源分配

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速率分割多址接入系统安全传输方案的设计与优化

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作者 雷维嘉 谢科 +1 位作者 唐宏 雷宏江 《电子与信息学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期4278-4286,共9页

该文研究基于速率分割多址接入的两用户下行安全传输的方案设计与优化问题。考虑发给两用户的部分消息需要在用户间保密的场景,在保证保密消息传输速率的条件下最大化非保密消息传输和速率。公共流仅传输非保密消息,而私有流分时传输非... 该文研究基于速率分割多址接入的两用户下行安全传输的方案设计与优化问题。考虑发给两用户的部分消息需要在用户间保密的场景,在保证保密消息传输速率的条件下最大化非保密消息传输和速率。公共流仅传输非保密消息,而私有流分时传输非保密消息和保密消息,对各消息流发送预编码矢量,速率分割、私有流非保密和保密消息传输时长分配等进行联合优化。通过将原问题分解为两层优化问题,并利用二分搜索、松弛变量、连续凸逼近等方法将原问题进行转化和求解。仿真结果显示,相较于私有流仅传输保密消息的速率分割多址接入和分时的空分多址接入方案,所提出的方案能获得更高非保密传输速率。 展开更多

关键词 速率分割 多址接入 物理层安全 预编码

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Nakagami-m信道下无人机辅助的速率分拆多址接入协作通信系统性能研究 被引量：2

10

作者 黄海燕 张鸿生 +2 位作者 刘伯阳 梁琳琳 王春丽 《电子与信息学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期3126-3135,共10页

针对多用户通信资源短缺、分配不均衡的问题,该文研究了基于速率分拆多址接入技术(RSMA)的无人机(UAV)辅助多用户下行通信网络。在复杂的实际通信环境中,频率复用所引起的无用信号的干扰不可避免,考虑无人机与各用户节点信息传输受共道... 针对多用户通信资源短缺、分配不均衡的问题,该文研究了基于速率分拆多址接入技术(RSMA)的无人机(UAV)辅助多用户下行通信网络。在复杂的实际通信环境中,频率复用所引起的无用信号的干扰不可避免,考虑无人机与各用户节点信息传输受共道干扰影响,在Nakagami-m衰落信道下推导了该无人机协作通信系统的中断概率和信道容量的精确闭式表达式,证明共道干扰的存在使得高信噪比(SNR)区域系统的分集阶数为0。结果表明,在相同的空间模型下,采用RSMA通信方案的系统性能优于非正交多址(NOMA)方案;无人机飞行速度增大时,地-空通信建立视距链路的概率降低,系统中断性能下降。因此,在满足用户实际通信的需求时需要综合考虑无人机飞行速度、多址接入方式、系统性能以及通信连通性,以实现对无人机通信系统整体的有效权衡。 展开更多

关键词 无人机通信 速率分拆多址接入 共道干扰 视距链路 中断概率

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RIS辅助共生无线电通信的速率分拆多址资源分配方案 被引量：2

11

作者 陈静 邓炳光 +1 位作者 伍志攀 冯彦博 《电讯技术》 北大核心 2024年第2期184-191,共8页

随着通信场景和网络架构的日益复杂,无线电网络频谱资源稀缺与能耗问题是无线通信的关键挑战,为此,提出了一种新的基于速率分拆多址接入技术(Rate Splitting Multiple Access,RSMA)广播信号的可重构智能表面(Reconfigurable Intelligent... 随着通信场景和网络架构的日益复杂,无线电网络频谱资源稀缺与能耗问题是无线通信的关键挑战,为此,提出了一种新的基于速率分拆多址接入技术(Rate Splitting Multiple Access,RSMA)广播信号的可重构智能表面(Reconfigurable Intelligent Surface,RIS)辅助共生无线电(Symbiotic Radio,SR)系统方案。在该方案中主发射机采用RSMA的方式广播信号,并将传统高功耗次发射机用低功耗RIS替代协作信号的后向散射传输。在主发射机发射波束形成,RIS相移系数和公有信息速率分配约束下,构建了最大化主接收最小速率的问题。由于问题的非凸性和变量的耦合性,提出了一种基于逐次凸逼近,凸差函数,罚函数的交替优化方法以求得次优解。仿真结果表明,与空分多址接入和非正交多址接入方案相比,所提RSMA方案能显著提升用户速率。 展开更多

关键词 共生无线电(SR) 可重构智能表面(RIS) 速率分拆多址接入(rsma)

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基于速率分割的可重构智能表面辅助星地融合网络鲁棒安全传输方案 被引量：5

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作者 赵柏 林敏 +3 位作者 肖圣杰 程铭 冯一帆 杨绿溪 《通信学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第12期50-60,共11页

首先,考虑一个可重构智能表面(RIS)辅助的星地融合网络,卫星采用速率分割多址技术服务多个地球站,而地面基站则在RIS的协助下利用多播技术服务多个地面用户,同时还存在多个窃听者企图获取卫星的隐私信号。其次,在仅已知窃听者非完美信... 首先,考虑一个可重构智能表面(RIS)辅助的星地融合网络,卫星采用速率分割多址技术服务多个地球站,而地面基站则在RIS的协助下利用多播技术服务多个地面用户,同时还存在多个窃听者企图获取卫星的隐私信号。其次,在仅已知窃听者非完美信道状态信息的条件下,以所有用户的通信质量要求及最大窃听概率为约束条件,建立一个以最小化系统总发射功率为目标函数的联合优化问题。为了求解该非凸问题,采用S-procedure和连续凸逼近方法将复杂的窃听概率约束转化为可行的凸约束;利用基于核范数的惩罚函数方法提出一种鲁棒联合优化算法以迭代求解波束成形权矢量和发射功率。最后,计算机仿真结果验证了所提传输方案的有效性和优越性。 展开更多

关键词 星地融合网络 可重构智能表面 速率分割多址 鲁棒波束成形 窃听概率约束

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人工噪声在速率分拆多址保密通信中的作用 被引量：1

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作者 夏慧云 韩帅 李成 《信号处理》 CSCD 北大核心 2023年第7期1214-1221,共8页

本文研究速率分拆多址接入(Rate Splitting Multiple Access,RSMA)多输入单输出安全通信中,人工噪声(Artificial Noise,AN)对提升系统保密速率性能的作用以及不同方案下公共流和私有流的功率分配情况。用户消息被分拆并编码为公共流和... 本文研究速率分拆多址接入(Rate Splitting Multiple Access,RSMA)多输入单输出安全通信中,人工噪声(Artificial Noise,AN)对提升系统保密速率性能的作用以及不同方案下公共流和私有流的功率分配情况。用户消息被分拆并编码为公共流和私有流。与传统将多用户干扰视为性能瓶颈的想法不同,通过对MUI部分解码并将其余部分视为噪声,RSMA中的公共流既是合法用户的有用数据,又充当干扰外部窃听者的AN。基于此,本文研究是否需要额外的AN来增强保密性能。考虑用户公平性,提出了有或无AN的发射预编码优化方案最大化最小保密速率,采用基于逐次凸逼近的方法得到最优解。仿真结果表明,完美CSI条件下,单纯依赖RSMA中的公共流充当AN与AN辅助的RSMA安全预编码方案的可达保密速率几乎一致,额外的人工噪声并不能提高系统保密速率性能。 展开更多

关键词 速率分拆多址接入 保密速率 人工噪声 用户公平性

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