CN112367106B - 6g ris辅助的noma系统中物理层安全联合优化方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于无线通信技术领域，公开了一种6G RIS辅助的NOMA系统中物理层安全联合优化方法，在一个具有一个基站BS和两用户U₁(近端用户)和U₂(远端用户)的下行MISO通信网络中，其中两用户位于基站的通信“死区”，使用RIS进行辅助传输，用户U₁的解调顺序优先于U₂，得出用户端U₁和U₂的解调信噪比；定义系统的安全速率；构造联合优化方程；将联合优化方程分为波束成形和功率分配两步进行求解。系统包括：功率分配模块；安全速率定义模块；联合优化方程构造模块；联合优化方程求解模块。本发明在RIS技术和NOMA结合的基础上，建立了联合优化方程，提出了一种联合波束成形算法和功率分配方案来求解方程，极大的提升系统的安全速率。

Description

6G RIS辅助的NOMA系统中物理层安全联合优化方法

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，尤其涉及一种6G RIS辅助的NOMA系统中物理层安全联合优化方法。

背景技术

目前：随着社会、经济和工业的快速发展，人们对数据流量的需求呈爆炸式增长，第六代移动通信(6G)将会是未来研究者们的研究热点，而RIS作为一种6G可行的通信技术之一受到了广泛的关注。RIS由大量低成本的无源反射面组成，它可以反射来自基站的信号，并通过控制反射信号的幅值或相位，来实现无源的波束形成，使信号增强或者减弱。

而作为5G的关键技术之一，NOMA技术也受到了广泛的关注。尤其是功率域复用的NOMA技术，它使用串行干扰技术(SIC)来实现多用户的检测，极大程度上节省了系统的频谱效率。

“M.Fu,Y.Zhou,and Y.Shi,“Intelligent Reflecting Surface for DownlinkNon-Orthogonal Mmultiple Access Networks,”in 2019 IEEE Globecom Workshops(GCWkshps),pp.1–6,2019.”中将RIS和NOMA技术结合在一起，在多用户的场景下，通过优化基站的波束成形矩阵和RIS的相位偏移矩阵，在满足所有用户速率的需求下，最小化系统的发送总功率，面对非凸的优化问题，作者提出了一系列算法来对问题进行求解。

安全性一直是评价通信系统质量好坏的关键指标之一，不依赖于上层加密算法的物理层安全越来越受到重视，与传统密码学相比，物理层安全不需要密钥和复杂的加密处理。

“Q.Wu and R.Zhang.“Towards smart and reconfigurable environment:Intelligent reflecting surface aided wireless network.”IEEE Commun.Mag.,vol.58,no.1,pp.106–112,2020.”一文提出了许多RIS在通信系统中的应用场景，其中在包含窃听者的通信网络中，RIS可以被部署在窃听端附近，通过调整反射信号来抵消窃听者窃听的信号，从而防止信息的泄露，达到提高系统物理层安全的目的。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：有部分相关从业者将RIS与NOMA技术结合起来进行研究，也有部分研究者研究了RIS在物理层安全方面的应用，但在基于RIS辅助传输的NOMA系统的物理层安全方面却几乎没有相关的研究成果。

解决以上问题及缺陷的难度为：在RIS辅助传输的NOMA系统中，需要进行联合的波束成形和功率分配来构造优化方程，达到提升系统物理层安全的目的，然而大多数解决此类问题的优化方程大都是非凸的，且复杂度较高，需要通过设计相应算法来对优化方程进行化简和求解，此类方法还没有重要的相关专利与相关文献。

解决以上问题及缺陷的意义为：本发明不仅将RIS和NOMA技术进行了结合，不仅能够提高通信系统频谱效率，解决了用户的“死区”问题，还通过联合的波束成形技术改善了NOMA远端用户的信道条件，并对传统的功率分配方式进行改变，从而交换SIC的解调信号的顺序，来提高系统的安全速率，从而防止近端用户对远端用户的恶意窃听。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种6G RIS辅助的NOMA系统中物理层安全联合优化方法。

本发明是这样实现的，一种6G RIS辅助的NOMA系统中物理层安全联合优化方法，所述6G RIS辅助的NOMA系统中物理层安全联合优化方法包括：

在一个具有一个基站BS和两用户U₁(近端用户)和U₂(远端用户)的下行MISO通信网络中，其中两用户位于基站的通信“死区”，使用RIS进行辅助传输，用户U₁的解调顺序优先于U₂，得出用户端U₁和U₂的解调信噪比；

定义系统的安全速率；

构造联合优化方程；

将联合优化方程分为波束成形和功率分配两步进行求解。

进一步，所述6G RIS辅助的NOMA系统中物理层安全联合优化方法引入RIS辅助的NOMA系统下行链路系统模型，模型包括一个多天线基站BS和两单天线用户U₁和U₂，基站BS同时给两个用户发送不同的信息X₁和X₂，X₁和X₂分别为用户U₁和U₂所需的信息，U₁为内部窃听的不可信用户；RIS由许多低成本的无源反射元素构成，每个反射元素都可以独立地反射来自基站的信号并调整反射信号的相位偏移，用户接受来自RIS反射的信号，两用户在基站和RIS之间共用一个信道；基站BS到RIS的信道增益为

而RIS到用户U₁和U₂的信道增益分别为

和

其中Ns和Nr分别为BS的天线数和RIS反射元素的数量，基站的总功率为P，给用户U₂分配的功率为αP，其中α∈(0,1)为功率分配因子，接收端的噪声皆为均值为零、噪声功率谱密度为N₀的加性高斯白噪声，为n₁和n₂。

进一步，所述得出用户端U₁和U₂的解调信噪比具体包括：基站BS反射的信号为

w为基站发送信号的波束成形向量，RIS将接收到的信号进行相位偏移后反射给两用户，U₁和U₂接收的信号分别为

和

为RIS对信号的相位偏移矩阵，其中

为每个RIS反射元素对反射信号的相位偏移，系统会给U₁提供更多的功率，使得X₁为SIC解调顺序的第一位，此时用户端U₁和U₂的信噪比分别为

和

而U₁会恶意窃听U₂的信息，所以U₁的窃听信噪比为

其中

是用户U_i(i＝1,2)的综合信道增益。

进一步，定义系统的安全速率

进一步，用户U₁和U₂的传输速率要大于指定的门限值，设为R_1,th和R_2,th，构造联合优化方程：

进一步，求解联合优化方程拆分为波束成形和功率分配两步进行求解；

波束成形：为了使用户U₂的安全速率大于零，需要h₂＞h₁，使用波束成形技术提高用户U₂的信道条件，即通过修改Φ和w的值最大化h₂的值，构造一个优化方程：

采用交替迭代的算法来求解方程的次优解，在设计算法之前，定义

其中a_i,b_kj∈[0,∞)，β_i,θ_kj∈[0,2π](i,j＝1,2,…,Nr；k＝0,1,2...)分别是对应向量的幅度和相位信息，交替迭代算法步骤如下：

1)第一步赋初值：设置算法误差精度ε的值，令h₂＝0,k＝0,

i＝1,2…,Nr，后依次计算

和

2)第二步误差判断：判断|h_2k-h₂|≥ε，即误差是否小于精度，如果小于设置的精度，则输出结果h₂并退出算法，若大于精度，则执行第三步；

3)第三步交替迭代：令h₂＝h_2k；k＝k+1；

其中i＝1,2,…,Nr，使得w＝w_k，后依次计算

和

然后执行第二步。

经过波束成形后，用户U₂的信道条件在极大程度上被增强，在某些极端条件下，h₂＜h₁依然会成立，此时的安全速率为零，系统发生中断；所以在后面的操作中，h₂＞h₁恒成立，系统的安全中断概率会在后面的仿真中给出；

功率分配：将Φ和w的值代入联合优化方程得：

其中

i＝1，2；

求解方程可得到一个基站总功率P的门限值，即当

时，优化方程才有最优解，且最优解为：

本发明的另一目的在于提供一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如下步骤：

在一个具有一个基站BS和两用户U₁和U₂的下行MISO通信网络中，使用RIS进行辅助传输，用户U₁的解调顺序优先于U₂，得出用户端U₁和U₂的解调信噪比；

定义系统的安全速率；

构造联合优化方程；

将联合优化方程分为波束成形和功率分配两步进行求解。

本发明的另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行如下步骤：

在一个具有一个基站BS和两用户U₁和U₂的下行MISO通信网络中，使用RIS进行辅助传输，用户U₁的解调顺序优先于U₂，得出用户端U₁和U₂的解调信噪比；

定义系统的安全速率；

构造联合优化方程；

将联合优化方程分为波束成形和功率分配两步进行求解。

本发明的另一目的在于提供一种信息数据处理终端，所述信息数据处理终端用于实现所述的6G RIS辅助的NOMA系统中物理层安全联合优化方法。

本发明的另一目的在于提供一种实施所述的6G RIS辅助的NOMA系统中物理层安全联合优化方法的物理层安全联合波束成形和功率分配系统，所述物理层安全联合波束成形和功率分配系统包括：

功率分配模块，用于在一个具有一个基站BS和两用户U₁和U₂的下行MISO通信网络中，使用RIS进行辅助传输，并对U₁分配更多的功率，使得用户U₁的解调顺序优先于U₂；

安全速率定义模块，用于定义系统的安全速率；

联合优化方程构造模块，用于构造联合优化方程；

联合优化方程求解模块，用于将联合优化方程分为波束成形和功率分配两步进行求解。

本发明的另一目的在于提供一种第六代移动通信系统，所述第六代移动通信系统用于实现所述的6G RIS辅助的NOMA系统中物理层安全联合优化方法。

结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：本发明在RIS技术和NOMA结合的基础上，建立了联合优化方程，提出了一种联合波束成形算法和功率分配方案来求解方程，极大的提升系统的安全速率。首先对RIS辅助的NOMA系统的下行MISO通信网络进行建模，构造联合优化方程，将方程分为波束成形和功率分配两步进行求解，在波束成形中得出了基站的波束成形向量和RIS的相位偏移矩阵，在功率分配中得出了系统达到正安全速率的最低基站总功率，并得出系统的最优功率分配方法。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的6G RIS辅助的NOMA系统中物理层安全联合优化方法流程图。

图2是本发明实施例提供的物理层安全联合波束成形和功率分配系统的结构示意图；

图2中：1、功率分配模块；2、安全速率定义模块；3、联合优化方程构造模块；4、联合优化方程求解模块。

图3是本发明实施例提供的RIS辅助的NOMA系统下行链路系统模型图。

图4是本发明实施例提供的交替迭代的算法流程图。

图5是本发明实施例提供的RIS辅助的NOMA系统下行链路系统仿真图。

图6是本发明实施例提供的通信系统按不同波束成形算法实施的安全中断概率对比图。

图7是本发明实施例提供的通信系统按不同方案实施的归一化的系统安全速率对比图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种6G RIS辅助的NOMA系统中物理层安全联合优化方法，下面结合附图对本发明作详细的描述。

如图1所示，本发明提供的6G RIS辅助的NOMA系统中物理层安全联合优化方法包括以下步骤：

S101：在一个具有一个基站BS和两用户U₁(近端用户)和U₂(远端用户)的下行MISO通信网络中，其中两用户位于基站的通信“死区”，使用RIS进行辅助传输，并对U₁分配更多的功率，使得用户U₁的解调顺序优先于U₂；

S102：定义系统的安全速率；

S103：构造联合优化方程；

S104：将联合优化方程分为波束成形和功率分配两步进行求解。

本发明提供的6G RIS辅助的NOMA系统中物理层安全联合优化方法业内的普通技术人员还可以采用其他的步骤实施，图1的本发明提供的6G RIS辅助的NOMA系统中物理层安全联合优化方法仅仅是一个具体实施例而已。

如图2所示，本发明提供的物理层安全联合波束成形和功率分配系统包括：

功率分配模块1，用于在一个具有一个基站BS和两用户U₁(近端用户)和U₂(远端用户)的下行MISO通信网络中，其中两用户位于基站的通信“死区”，使用RIS进行辅助传输，并对U₁分配更多的功率，使得用户U₁的解调顺序优先于U₂；

安全速率定义模块2，用于定义系统的安全速率；

联合优化方程构造模块3，用于构造联合优化方程；

联合优化方程求解模块4，用于将联合优化方程分为波束成形和功率分配两步进行求解。

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的描述。

本发明提供的6G RIS辅助的NOMA系统中物理层安全联合优化方法包括以下步骤：

首先引入RIS辅助的NOMA系统下行链路系统模型。该模型包括一个多天线基站BS和两单天线用户U₁和U₂，基站BS同时给两个用户发送不同的信息X₁和X₂，X₁和X₂分别为用户U₁和U₂所需的信息，假设U₁为内部窃听的不可信用户；因为基站BS和用户U₁和U₂之间有阻碍物的遮挡，导致BS与用户之间没有直射路径，所以系统引入RIS进行辅助传输，RIS是由许多低成本的无源反射元素构成，每个反射元素都可以独立地反射来自基站的信号并调整反射信号的相位偏移，然后用户接受来自RIS反射的信号，两用户在基站和RIS之间共用一个信道。基站BS到RIS的信道增益为

而RIS到用户U₁和U₂的信道增益分别为

和

其中Ns和Nr分别为BS的天线数和RIS反射元素的数量，基站的总功率为P，给用户U₂分配的功率为αP，其中α∈(0,1)为功率分配因子，假设接收端的噪声皆为均值为零、噪声功率谱密度为N₀的加性高斯白噪声，设为n₁和n₂。

本发明分为两步进行：模型的建立和模型的仿真。

1、模型的建立，基站BS反射的信号为

w为基站发送信号的波束成形向量，RIS将接收到的信号进行相位偏移后反射给两用户，U₁和U₂接收的信号分别为

和

为RIS对信号的相位偏移矩阵，其中

为每个RIS反射元素对反射信号的相位偏移，系统会给U₁提供更多的功率，使得X₁为SIC解调顺序的第一位，此时用户端U₁和U₂的信噪比分别为

和

而U₁会恶意窃听U₂的信息，所以U₁的窃听信噪比为

其中

是用户U_i(i＝1,2)的综合信道增益。

定义系统的安全速率

为了满足用户的服务需求，用户U₁和U₂的传输速率要大于指定的门限值，设为R_1,th和R_2,th，构造联合优化方程：

由于求解联合优化方程的复杂度过高，求解不易，所以将其拆分为波束成形和功率分配两步进行求解，虽然不是最优解，但也能极大的增强系统的安全性能。

波束成形：为了使用户U₂的安全速率大于零，需要h₂＞h₁，所以需要使用波束成形技术提高用户U₂的信道条件，即通过修改Φ和w的值最大化h₂的值，于是可以构造一个优化方程：

而求解此方程的复杂度依然过高，而且目标函数是未知量的非凸函数，本发明采用交替迭代的算法来求解方程的次优解，在设计算法之前，定义

其中a_i,b_kj∈[0,∞)，β_i,θ_kj∈[0,2π](i,j＝1,2,…,Nr；k＝0,1,2...)分别是对应向量的幅度和相位信息，算法流程如图4所示，算法的搜索效率很高，很少的循环次数就能得出较为精确的解，经过仿真可知，与最优解相比，相对误差以94％的概率不超过0.5％，以99％的概率不超过5％。经过波束成形后，用户U₂的信道条件在极大程度上被增强，然而，在某些极端条件下，h₂＜h₁依然会成立，此时的安全速率为零，系统发生中断；所以在后面的操作中，假设h₂＞h₁恒成立，系统的安全中断概率会在后面的仿真中给出。

功率分配：将Φ和w的值代入联合优化方程可得：

其中

求解方程可得到一个基站总功率P的门限值，即当

时，优化方程才有最优解，且最优解为：

2、系统模型的仿真：

如图5所示，为了方便系统的仿真，系统对各个节点的相对位置进行归一化处理，以基站BS为圆心做一个笛卡尔坐标系，其中U₁和U₂分布在x的正半轴上，RIS分布在坐标系的第一象限；进行系统的求解仿真，取

P＝25dBm，N₀＝0dBm，R_1,th＝R_2,th＝1bps/Hz，Ns＝Nr＝16，按照不同的算法和方案分别对比系统的安全中断概率和安全速率。

具体实验仿真：

首先，确定U₁和RIS的位置，即令

和

而U₂从

开始每隔0.1的距离向右移动，按照本发明提出的交替迭代算法(算法一)对U₂的信道进行优化，然后求出相应的安全中断概率，为了证明算法一的优越性，使用算法二对系统进行仿真，其中算法二为令Φ为单位矩阵，且w为全一向量单位化后的向量，即RIS不对反射信号进行相位偏移，基站也不进行波束成形操作，然后求出相应的安全中断概率作对比，为了探究基站天线和RIS反射元素的数量对系统性能影响，分别修改基站天线和RIS反射元素的数量，做对比仿真实验。

然后，确定U₁和U₂的位置，即令

和

而RIS从

开始每隔0.1的距离向右移动，按照本发明提出的方案对系统进行仿真，即使用算法一的波束成形算法和功率分配方案，求出相应的安全速率，为了证明本发明优越性，使用不同的方案对系统进行仿真，其中方案一使用了本发明提出的功率分配方案，使用算法二对信道进行处理，即未使用联合波束成形算法；而方案二则使用了本发明使用的联合波束成形算法，但功率是以α＝0.05而固定分配的。

注：每个距离点循环30000次，每次循环的信道都是随机产生的高斯随机信道，信道的方差与距离的平方成反比，为了便于对不同算法下系统性能进行对比，系统的仿真的安全速率为仿真得到的平均安全速率，并对速率进行了归一化的处理。

图6所示为系统仿真实验的系统安全中断概率对比图，一条线为按本发明提供的波束成形算法仿真所得出来的安全中断概率曲线，而另一条线则为算法二所做的对比仿真安全中断概率曲线，其它曲线则为两个算法分别修改基站天线和RIS反射元素的数量所得出的曲线，观察曲线可知本发明所提出波束成形算法对系统有着明显的增益，可见在算法二的中断概率有54％的情况下，本发明所提供的算法中断概率几乎为零，当本发明的中断概率有17％的时候，算法二已经有88％的中断概率，可见，在算法二情况下基站天线和RIS反射元素的数量对系统并没有很明显的增益，而经过联合波束成形算法后，增加基站天线和RIS反射元素的数量都可以提升系统的性能，而且增加RIS反射元素的数量对系统的性能提升效果比增加基站天线数要更加明显。

图7所示为系统仿真实验的系统安全速率对比图，一条线为按本发明提供的波束成形算法和功率分配方式仿真所得出来的安全速率曲线，而还有两条为不同的对比方案所仿真而得出来的安全速率曲线。曲线对比可知本发明提出的优化算法和功率分配方式远远优于其它两个方案的安全性能，并且观察出曲线为下凸的特性，可以为RIS的部署提供一定的指导意见。

应当注意，本发明的实施方式可以通过硬件、软件或者软件和硬件的结合来实现。硬件部分可以利用专用逻辑来实现；软件部分可以存储在存储器中，由适当的指令执行系统，例如微处理器或者专用设计硬件来执行。本领域的普通技术人员可以理解上述的设备和方法可以使用计算机可执行指令和/或包含在处理器控制代码中来实现，例如在诸如磁盘、CD或DVD-ROM的载体介质、诸如只读存储器(固件)的可编程的存储器或者诸如光学或电子信号载体的数据载体上提供了这样的代码。本发明的设备及其模块可以由诸如超大规模集成电路或门阵列、诸如逻辑芯片、晶体管等的半导体、或者诸如现场可编程门阵列、可编程逻辑设备等的可编程硬件设备的硬件电路实现，也可以用由各种类型的处理器执行的软件实现，也可以由上述硬件电路和软件的结合例如固件来实现。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种6G RIS辅助的NOMA系统中物理层安全联合优化方法，其特征在于，所述6G RIS辅助的NOMA系统中物理层安全联合优化方法包括：

在一个具有一个基站BS和近端用户U₁和远端用户U₂的下行MISO通信网络中，其中两用户位于基站的通信盲区，使用RIS进行辅助传输，用户U₁的解调顺序优先于U₂，得出用户端U₁和U₂的解调信噪比；

定义系统的安全速率；

构造联合优化方程；

将联合优化方程分为波束成形和功率分配两步进行求解；

所述6G RIS辅助的NOMA系统中物理层安全联合优化方法引入RIS辅助的NOMA系统下行链路系统模型，模型包括一个多天线基站BS和两单天线用户U₁和U₂，基站BS同时给两个用户发送不同的信息X₁和X₂，X₁和X₂分别为用户U₁和U₂所需的信息，U₁为内部窃听的不可信用户，U₂为内部窃听的可信用户；RIS由许多无源反射元素构成，每个反射元素都可以独立地反射来自基站的信号并调整反射信号的相位偏移，用户接受来自RIS反射的信号，两用户在基站和RIS之间共用一个信道；基站BS到RIS的信道增益为

而RIS到用户U₁和U₂的信道增益分别为

和

其中Ns和Nr分别为BS的天线数和RIS反射元素的数量，基站的总功率为P，给用户U₂分配的功率为αP，其中α∈(0,1)为功率分配因子，接收端的噪声皆为均值为零、噪声功率谱密度为N₀的加性高斯白噪声分别为n₁和n₂。

2.如权利要求1所述的6G RIS辅助的NOMA系统中物理层安全联合优化方法，其特征在于，所述得出用户端U₁和U₂的解调信噪比具体包括：基站BS反射的信号为

w为基站发送信号的波束成形向量，RIS将接收到的信号进行相位偏移后反射给两用户，U₁和U₂接收的信号分别为

和

为RIS对信号的相位偏移矩阵，其中

为每个RIS反射元素对反射信号的相位偏移，系统会给U₁提供更多的功率，使得X₁为SIC解调顺序的第一位，此时用户端U₁和U₂的信噪比分别为

和

而U₁会恶意窃听U₂的信息，所以U₁的窃听信噪比为

其中

是用户U_i的综合信道增益，其中i＝1,2；

定义系统的安全速率

3.如权利要求1所述的6G RIS辅助的NOMA系统中物理层安全联合优化方法，其特征在于，用户U₁和U₂的传输速率要大于指定的门限值，设为R_1,th和R_2,th，构造联合优化方程：

4.如权利要求1所述的6G RIS辅助的NOMA系统中物理层安全联合优化方法，其特征在于，求解联合优化方程拆分为波束成形和功率分配两步进行求解；

波束成形：为了使用户U₂的安全速率大于零，需要h₂＞h₁，使用波束成形技术提高用户U₂的信道条件，即通过修改Φ和w的值最大化h₂的值，构造一个优化方程：

采用交替迭代的算法来求解方程的次优解，在设计算法之前，定义

其中a_i,b_kj∈[0,∞)，β_i,θ_kj∈[0,2π]分别是对应向量的幅度和相位信息，其中i,j＝1,2,…,Nr；k＝0,1,2...，交替迭代算法步骤如下：

1)第一步赋初值：设置算法误差精度ε的值，令h₂＝0,k＝0,

后依次计算

和

2)第二步误差判断：判断|h_2k-h₂|≥ε，即误差是否小于精度，如果小于设置的精度，则输出结果h₂并退出算法，若大于精度，则执行第三步；

3)第三步交替迭代：令h₂＝h_2k；k＝k+1；

其中i＝1,2,…,Nr，使得w＝w_k，后依次计算

和

然后执行第二步；

经过波束成形后，用户U₂的信道条件在极大程度上被增强，在极端条件下，h₂＜h₁依然会成立，此时的安全速率为零，系统发生中断；所以在后面的操作中，h₂＞h₁恒成立，系统的安全中断概率会在后面的仿真中给出；

功率分配：将Φ和w的值代入联合优化方程得：

其中

求解方程可得到一个基站总功率P的门限值，即当

时，优化方程才有最优解，且最优解为：

5.一种计算机设备，其特征在于，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行权利要求1～4任意一项所述6G RIS辅助的NOMA系统中物理层安全联合优化方法的步骤。

6.一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行权利要求1～4任意一项所述6G RIS辅助的NOMA系统中物理层安全联合优化方法的步骤。

7.一种实施权利要求1～4任意一项所述的6G RIS辅助的NOMA系统中物理层安全联合优化方法的物理层安全联合波束成形和功率分配系统，其特征在于，所述物理层安全联合波束成形和功率分配系统包括：

功率分配模块，用于在一个具有一个基站BS和近端用户U₁和远端用户U₂的下行MISO通信网络中，其中两用户位于基站的通信盲区，使用RIS进行辅助传输，并对U₁分配更多的功率，使得用户U₁的解调顺序优先于U₂；

安全速率定义模块，用于定义系统的安全速率；

联合优化方程构造模块，用于构造联合优化方程；

联合优化方程求解模块，用于将联合优化方程分为波束成形和功率分配两步进行求解。

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