1.一种多用户无线网络安全能效优化方法,其特征在于,所述多用户无线网络安全能效优化方法包括如下步骤:步骤一、设置多用户无线网络的基站参数和智能反射面的反射系数;步骤二、确定智能反射面的反射系数约束条件、含有抑制窃听者的人工噪声矢量的基站的发射功率约束条件和多用户无线网络的安全能量效率;步骤三、根据多用户无线网络的安全能量效率、基站的发射功率约束条件和智能反射面的反射系数约束条件,构建最大化网络的安全能量效率的非凸优化问题;步骤四、对给定的反射系数下的最大化网络的安全能量效率的非凸优化问题中的波束成形矢量和人工噪声向量进行凸优化转换,得到波束成形矢量和人工噪声向量的第一优化子问题;步骤五、对给定的波束成形矢量和人工噪声向量下的最大化网络的安全能量效率的非凸优化问题中的反射系数进行凸优化转换,得到反射系数的第二优化子问题;步骤六、对第一优化子问题和第二优化子问题进行交错迭代处理,得到最优的主动波束成形矢量、人工噪声矢量和反射系数;步骤二中,所述智能反射面的反射系数约束条件为:其中, 为智能反射面的第m个反射单元的反射系数,m=1,2,…,M,M为反射单元数;步骤二中,所述基站的发射功率约束条件为:其中,P max 为基站的最大发射功率;w k 为第k个合法用户的波束成形矢量,k=1,2,…,K,K为合法用户数;z为人工噪声矢量;步骤二中,所述安全能量效率为:其中,Diag()为对角矩阵; 为安全能量效率; 和 分别多用户无线网络的安全速率和总功率消耗;P c 为基站和所有合法用户的总电路功耗;P RIS (b)为每个反射单元的消耗功率;b为每个反射单元对应的移相器的分辨率; 和 分别为第k个合法用户和窃听者e的信息速率;Γ k 和Γ e 分别为第k个合法用户和窃听者e的信干噪比;w i 为第i个合法用户的波束成形矢量,i=1,2,…,K,i≠k,K为合法用户数;F、g k 、h k 、g e 和h e 分别为基站至反射面、基站至第k个合法用户、反射面至第k个合法用户、基站至窃听者e和反射面至窃听者e的信道矩阵,g k H 、h k H 、g e H 和h e H 分别为g k 、h k 、g e 和h e 的共轭转置, N和M分别为基站的天线数和反射单元数;σ k -1 和σ e -1 分别为第k个合法用户和窃听者e的接收噪声功率的倒数;步骤三中,所述最大化网络的安全能量效率的非凸优化问题为:
2.根据权利要求1所述的多用户无线网络安全能效优化方法,其特征在于,步骤四中,所述第一优化子问题为:其中,r b 和r e 为随机产生的第一类辅助变量;u和v为随机产生的第二类辅助变量;x 1 和x 2 为随机产生的第三类辅助变量; 和ρ k 为随机产生的第四类辅助变量;u=[u 1,1 ,u 1,2 ,…,u 1,K ;u 2,1 ,u 2,2 ,…,u 2,K ;u 3 ] T ,v=[v 1,1 ,v 1,2 ,…,v 1,k ,…,v 1,K ;v 2,1 ,v 2,2 ,…,v 2,k ,…,v 2,K ;v 3 ] T ; 和 分别为w k 和z的迭代值; 和 分别为v 2,k 、v 3 、u 1,k 和u 2,k 的迭代值; 和 分别为r e 和x 2 的迭代值; 为复数的实部;() H 为复数的共轭转置;P RIS (b)表示采b比特分辨率的移相器时,每个反射单元消耗的功率。
3.根据权利要求2所述的多用户无线网络安全能效优化方法,其特征在于,步骤五中,所述第二优化子问题为:其中, 为智能反射面的第m个反射单元的反射系数 的迭代值; 为智能反射面的第m个反射单元的反射系数 的共轭值;a m 为随机产生的惩罚辅助变量;a m ≥0;λ为惩罚系数。
4.根据权利要求3所述的多用户无线网络安全能效优化方法,其特征在于,步骤六的具体实现过程为:步骤61、设置迭代次数i的初始值为1;设置最大化网络的安全能量效率的初始值为 步骤62、设置w k 、z、 r e 、v 2,k 、v 3 、u 1,k 、u 2,k 和x 2 的第i次的初始迭代值分别为 和 步骤63、将 和第一优化子问题输入优化工具箱CVX求解,得到一组w k 、z、 r e 、v 2,k 、v 3 、u 1,k 、u 2,k 和x 2 ;步骤64、将w k 、z、 r e 、v 2,k 、v 3 、u 1,k 、u 2,k 、x 2 和第二优化子问题输入优化工具箱CVX求解,得到一组新的 r e 、v 2,k 、v 3 、u 1,k 和u 2,k ;步骤65、将步骤64中的w k 、z和 代入最大化网络的安全能量效率的非凸优化问题,得到新的最大化网络的安全能量效率;步骤66、计算新的最大化网络的安全能量效率和最大化网络的安全能量效率的初始值之间的差值的绝对值;步骤67、判断绝对值是否小于第一阈值,如是,则得到主动波束成形矢量、人工噪声矢量和反射系数,结束;如否,则进入步骤68;步骤68、令i=i+1;将新的最大化网络的安全能量效率赋给最大化网络的安全能量效率的初始值 并将步骤64中的w k 、z和新的 r e 、v 2,k 、v 3 、u 1,k 和u 2,k 分别赋给 和 返回步骤63。
5.一种多用户无线网络安全能效优化系统,其特征在于,所述多用户无线网络安全能效优化系统包括:设置模块,用于设置多用户无线网络的基站参数和智能反射面的反射系数;确定模块,用于确定智能反射面的反射系数约束条件、含有抑制窃听者的人工噪声矢量的基站的发射功率约束条件和多用户无线网络的安全能量效率;构建模块,用于根据多用户无线网络的安全能量效率的数学表达式、基站的发射功率约束条件和智能反射面的反射系数约束条件,构建最大化网络的安全能量效率的非凸优化问题;第一凸优化转换模块,用于对给定的反射系数下的最大化网络的安全能量效率的非凸优化问题中的波束成形矢量和人工噪声向量进行凸优化转换,得到波束成形矢量和人工噪声向量的第一优化子问题;第二凸优化转换模块,用于对给定的波束成形矢量和人工噪声向量下的最大化网络的安全能量效率的非凸优化问题中的反射系数进行凸优化转换,得到反射系数的第二优化子问题;交错迭代处理模块,用于对第一优化子问题和第二优化子问题进行交错迭代处理,得到最优的主动波束成形矢量、人工噪声矢量和反射系数;所述智能反射面的反射系数约束条件为:其中, 为智能反射面的第m个反射单元的反射系数,m=1,2,…,M,M为反射单元数;所述基站的发射功率约束条件为:其中,P max 为基站的最大发射功率;w k 为第k个合法用户的波束成形矢量,k=1,2,…,K,K为合法用户数;z为人工噪声矢量;所述安全能量效率为:其中,Diag()为对角矩阵; 为安全能量效率; 和 分别多用户无线网络的安全速率和总功率消耗;P c 为基站和所有合法用户的总电路功耗;P RIS (b)为每个反射单元的消耗功率;b为每个反射单元对应的移相器的分辨率; 和 分别为第k个合法用户和窃听者e的信息速率;Γ k 和Γ e 分别为第k个合法用户和窃听者e的信干噪比;w i 为第i个合法用户的波束成形矢量,i=1,2,…,K,i≠k,K为合法用户数;F、g k 、h k 、g e 和h e 分别为基站至反射面、基站至第k个合法用户、反射面至第k个合法用户、基站至窃听者e和反射面至窃听者e的信道矩阵,g k H 、h k H 、g e H 和h e H 分别为g k 、h k 、g e 和h e 的共轭转置, N和M分别为基站的天线数和反射单元数;σ k -1 和σ e -1 分别为第k个合法用户和窃听者e的接收噪声功率的倒数;所述最大化网络的安全能量效率的非凸优化问题为: