西北工业大学闵令通获国家专利权
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龙图腾网获悉西北工业大学申请的专利一种短包编码通信的性能评估方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN120321695B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-08-26发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202510815866.6,技术领域涉及:H04W24/06;该发明授权一种短包编码通信的性能评估方法是由闵令通;刘桐;王大伟;李立;靳一;杨伟超设计研发完成,并于2025-06-18向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种短包编码通信的性能评估方法在说明书摘要公布了:本申请提出一种短包编码通信的性能评估方法,属于短包通信技术领域。本方法包括以下步骤:构建短包编码通信的系统模型,系统模型包括通信连接的地面基站、无人机、合法用户端和非目标用户端,无人机上配置有可重构智能表面;根据系统模型的所有信道状态信息,依次对系统模型进行平均可达保密率分析、平均译码错误概率分析和保密中断概率分析,根据所有分析结果实现对系统模型的性能评估。本申请能够提高对短包编码通信进行性能评估的安全性和可靠性。
本发明授权一种短包编码通信的性能评估方法在权利要求书中公布了:1.一种短包编码通信的性能评估方法,其特征在于,该方法包括以下步骤: 构建短包编码通信的系统模型,所述系统模型包括通信连接的地面基站、无人机、合法用户端和非目标用户端,所述无人机上配置有可重构智能表面; 根据所述系统模型的所有信道状态信息,依次对所述系统模型进行平均可达保密率分析、平均译码错误概率分析和保密中断概率分析; 根据所述系统模型的所有所述信道状态信息,对所述系统模型进行所述平均可达保密率分析的步骤包括: 根据所述合法用户端的接收信号调整所述可重构智能表面达到最佳相移,并分别获得所述合法用户端的最佳信噪比和所述非目标用户端的瞬时信噪比; 将所述合法用户端的最佳信噪比建模为伽马函数的随机分布变量,并利用矩匹配方法分别推导所述合法用户端的概率密度函数和累积分布函数; 将所述非目标用户端的瞬时信噪比建模为伽马函数的指数分布变量,并利用矩匹配方法分别推导所述非目标用户端的概率密度函数和累积分布函数; 利用所述系统模型的可达保密率、所述合法用户端的概率密度函数和所述非目标用户端的概率密度函数,确定所述系统模型的平均可达保密率的封闭式; 所述合法用户端的概率密度函数的表达式为: 4 其中,表示合法用户端在接收信号的信噪比为时的概率密度函数,表示地面基站的信号发射功率,表示合法用户端的接收信号的信噪比,表示合法用户端的最佳信噪比,,,表示可重构智能表面的第个反射元件,表示可重构智能表面的所有反射元件的数量,表示地面基站到无人机上的可重构智能表面的复信道增益,,表示地面基站到无人机上的可重构智能表面的第个反射元件的信道相移系数,,表示虚数单位,表示无人机上的可重构智能表面到合法用户端的复信道增益,,表示无人机上的可重构智能表面的第个反射元件到合法用户端的信道相移系数,,,表示地面基站到无人机的信道信号的路径损耗系数,表示无人机到合法用户端的信道信号的路径损耗系数,表示地面基站到无人机的信道距离,表示无人机到合法用户端的信道距离,,表示地面基站到合法用户端的信道距离,表示地面基站到合法用户端的信道信号的路径损耗系数,表示地面基站到合法用户端的复信道增益,,表示地面基站到合法用户端的信道相移系数,,表示形状参数,表示指数函数,表示尺度参数,表示伽马函数; 所述合法用户端的累积分布函数的表达式为: 5 其中,表示合法用户端在接收信号的信噪比为时的累积分布函数; 所述非目标用户端的概率密度函数的表达式为: 6 其中,表示非目标用户端在接收信号的信噪比为时的概率密度函数,表示非目标用户端的接收信号的信噪比,表示指数分布的速率参数,表示非目标用户端的瞬时信噪比,,,表示无人机到非目标用户端的信道信号的路径损耗系数,表示无人机到非目标用户端的信道距离,表示无人机上的可重构智能表面到非目标用户端的复信道增益,,表示无人机上的可重构智能表面的第个反射元件到非目标用户端的信道相移系数,,表示非目标用户端的净相位差,,表示地面基站到非目标用户端的信道距离,表示地面基站到非目标用户端的信道信号的路径损耗系数,表示地面基站到非目标用户端的复信道增益,,表示地面基站到非目标用户端的信道相移系数,; 所述非目标用户端的累积分布函数的表达式为: 7 其中,表示非目标用户端在接收信号的信噪比为时的累积分布函数; 所述利用所述系统模型的可达保密率、所述合法用户端的概率密度函数和所述非目标用户端的概率密度函数,确定所述系统模型的平均可达保密率的封闭式的步骤包括: 当所述地面基站的信道块的长度恒定,且所述合法用户端的译码错误概率小于等于译码错误概率阈值,且所述合法用户端的信息泄露率小于等于信息泄露率阈值时,若,则所述可达保密率为0,所述可达保密率用表示,表示地面基站的信道块的长度,表示合法用户端的译码错误概率,表示合法用户端的信息泄露率; 若,则所述可达保密率的封闭式表达式为: 8 其中,表示系统模型的可达保密率的封闭式,表示合法用户端的可达保密率,,表示非目标用户端的可达保密率,,表示长包编码通信时的保密率,,表示合法用户端的信道色散,,表示非目标用户端的信道色散,,表示函数的反函数,,表示函数的反函数,,表示积分变量; 所述平均可达保密率的封闭式的表达式为: 9 其中,表示平均可达保密率的封闭式,表示Meijer’G函数,表示Fox-H函数,,,表示累加变量,当时,,当时,; 根据所述系统模型的所有所述信道状态信息,对所述系统模型进行所述平均译码错误概率分析的步骤包括: 当时,所述译码错误概率等于1; 当时,所述译码错误概率的表达式为: 10 其中,表示标准正态分布的右尾函数,,表示的变量,表示地面基站的发射信号的比特数; 利用线性近似理论,令近似于线性函数以简化公式10的计算复杂度,即满足,所述线性函数的表达式为: 11 其中,,,表示可达保密率的下界,,表示可达保密率的上界,,表示线性函数的变量; 令,将重新表示为后,将所述线性函数代入公式10,并计算所有所述译码错误概率的平均值,得到所述平均译码错误概率; 所述平均译码错误概率的表达式为: 12 其中,表示平均译码错误概率,表示辅助变量,表示合法用户端在可达保密率的下界时的累积分布函数,表示合法用户端在可达保密率的上界时的累积分布函数,表示当变量等于时的线性函数; 利用分布积分法求解,同时使用黎曼积分将进行重写,得到所述平均译码错误概率的封闭式; 所述平均译码错误概率的封闭式的表达式: 13 其中,表示平均译码错误概率的封闭式,,表示合法用户端的累积分布函数; 根据所述系统模型中所有所述信道状态信息,对所述系统模型进行所述保密中断概率分析的步骤包括: 当所述地面基站的信道块的长度为,且所述可达保密率的阈值为,且时,利用矩匹配方法计算保密中断概率的封闭式; 计算所述系统模型在大信噪比条件时,所述合法用户端的累积分布函数; 利用所述系统模型在大信噪比条件时,所述合法用户端的累积分布函数,分别推导渐进保密中断概率的封闭式,以及正保密渐进容量; 根据所述平均可达保密率分析的结果、所述平均译码错误概率分析的结果和所述保密中断概率分析的结果,对所述系统模型的性能进行评估。
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