西北工業大學閔令通獲國家專利權
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龍圖騰網獲悉西北工業大學申請的專利一種短包編碼通信的性能評估方法獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN120321695B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-08-26發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202510815866.6,技術領域涉及:H04W24/06;該發明授權一種短包編碼通信的性能評估方法是由閔令通;劉桐;王大偉;李立;靳一;楊偉超設計研發完成,并于2025-06-18向國家知識產權局提交的專利申請。
本一種短包編碼通信的性能評估方法在說明書摘要公布了:本申請提出一種短包編碼通信的性能評估方法,屬于短包通信技術領域。本方法包括以下步驟:構建短包編碼通信的系統模型,系統模型包括通信連接的地面基站、無人機、合法用戶端和非目標用戶端,無人機上配置有可重構智能表面;根據系統模型的所有信道狀態信息,依次對系統模型進行平均可達保密率分析、平均譯碼錯誤概率分析和保密中斷概率分析,根據所有分析結果實現對系統模型的性能評估。本申請能夠提高對短包編碼通信進行性能評估的安全性和可靠性。
本發明授權一種短包編碼通信的性能評估方法在權利要求書中公布了:1.一種短包編碼通信的性能評估方法,其特征在于,該方法包括以下步驟: 構建短包編碼通信的系統模型,所述系統模型包括通信連接的地面基站、無人機、合法用戶端和非目標用戶端,所述無人機上配置有可重構智能表面; 根據所述系統模型的所有信道狀態信息,依次對所述系統模型進行平均可達保密率分析、平均譯碼錯誤概率分析和保密中斷概率分析; 根據所述系統模型的所有所述信道狀態信息,對所述系統模型進行所述平均可達保密率分析的步驟包括: 根據所述合法用戶端的接收信號調整所述可重構智能表面達到最佳相移,并分別獲得所述合法用戶端的最佳信噪比和所述非目標用戶端的瞬時信噪比; 將所述合法用戶端的最佳信噪比建模為伽馬函數的隨機分布變量,并利用矩匹配方法分別推導所述合法用戶端的概率密度函數和累積分布函數; 將所述非目標用戶端的瞬時信噪比建模為伽馬函數的指數分布變量,并利用矩匹配方法分別推導所述非目標用戶端的概率密度函數和累積分布函數; 利用所述系統模型的可達保密率、所述合法用戶端的概率密度函數和所述非目標用戶端的概率密度函數,確定所述系統模型的平均可達保密率的封閉式; 所述合法用戶端的概率密度函數的表達式為: 4 其中,表示合法用戶端在接收信號的信噪比為時的概率密度函數,表示地面基站的信號發射功率,表示合法用戶端的接收信號的信噪比,表示合法用戶端的最佳信噪比,,,表示可重構智能表面的第個反射元件,表示可重構智能表面的所有反射元件的數量,表示地面基站到無人機上的可重構智能表面的復信道增益,,表示地面基站到無人機上的可重構智能表面的第個反射元件的信道相移系數,,表示虛數單位,表示無人機上的可重構智能表面到合法用戶端的復信道增益,,表示無人機上的可重構智能表面的第個反射元件到合法用戶端的信道相移系數,,,表示地面基站到無人機的信道信號的路徑損耗系數,表示無人機到合法用戶端的信道信號的路徑損耗系數,表示地面基站到無人機的信道距離,表示無人機到合法用戶端的信道距離,,表示地面基站到合法用戶端的信道距離,表示地面基站到合法用戶端的信道信號的路徑損耗系數,表示地面基站到合法用戶端的復信道增益,,表示地面基站到合法用戶端的信道相移系數,,表示形狀參數,表示指數函數,表示尺度參數,表示伽馬函數; 所述合法用戶端的累積分布函數的表達式為: 5 其中,表示合法用戶端在接收信號的信噪比為時的累積分布函數; 所述非目標用戶端的概率密度函數的表達式為: 6 其中,表示非目標用戶端在接收信號的信噪比為時的概率密度函數,表示非目標用戶端的接收信號的信噪比,表示指數分布的速率參數,表示非目標用戶端的瞬時信噪比,,,表示無人機到非目標用戶端的信道信號的路徑損耗系數,表示無人機到非目標用戶端的信道距離,表示無人機上的可重構智能表面到非目標用戶端的復信道增益,,表示無人機上的可重構智能表面的第個反射元件到非目標用戶端的信道相移系數,,表示非目標用戶端的凈相位差,,表示地面基站到非目標用戶端的信道距離,表示地面基站到非目標用戶端的信道信號的路徑損耗系數,表示地面基站到非目標用戶端的復信道增益,,表示地面基站到非目標用戶端的信道相移系數,; 所述非目標用戶端的累積分布函數的表達式為: 7 其中,表示非目標用戶端在接收信號的信噪比為時的累積分布函數; 所述利用所述系統模型的可達保密率、所述合法用戶端的概率密度函數和所述非目標用戶端的概率密度函數,確定所述系統模型的平均可達保密率的封閉式的步驟包括: 當所述地面基站的信道塊的長度恒定,且所述合法用戶端的譯碼錯誤概率小于等于譯碼錯誤概率閾值,且所述合法用戶端的信息泄露率小于等于信息泄露率閾值時,若,則所述可達保密率為0,所述可達保密率用表示,表示地面基站的信道塊的長度,表示合法用戶端的譯碼錯誤概率,表示合法用戶端的信息泄露率; 若,則所述可達保密率的封閉式表達式為: 8 其中,表示系統模型的可達保密率的封閉式,表示合法用戶端的可達保密率,,表示非目標用戶端的可達保密率,,表示長包編碼通信時的保密率,,表示合法用戶端的信道色散,,表示非目標用戶端的信道色散,,表示函數的反函數,,表示函數的反函數,,表示積分變量; 所述平均可達保密率的封閉式的表達式為: 9 其中,表示平均可達保密率的封閉式,表示Meijer’G函數,表示Fox-H函數,,,表示累加變量,當時,,當時,; 根據所述系統模型的所有所述信道狀態信息,對所述系統模型進行所述平均譯碼錯誤概率分析的步驟包括: 當時,所述譯碼錯誤概率等于1; 當時,所述譯碼錯誤概率的表達式為: 10 其中,表示標準正態分布的右尾函數,,表示的變量,表示地面基站的發射信號的比特數; 利用線性近似理論,令近似于線性函數以簡化公式10的計算復雜度,即滿足,所述線性函數的表達式為: 11 其中,,,表示可達保密率的下界,,表示可達保密率的上界,,表示線性函數的變量; 令,將重新表示為后,將所述線性函數代入公式10,并計算所有所述譯碼錯誤概率的平均值,得到所述平均譯碼錯誤概率; 所述平均譯碼錯誤概率的表達式為: 12 其中,表示平均譯碼錯誤概率,表示輔助變量,表示合法用戶端在可達保密率的下界時的累積分布函數,表示合法用戶端在可達保密率的上界時的累積分布函數,表示當變量等于時的線性函數; 利用分布積分法求解,同時使用黎曼積分將進行重寫,得到所述平均譯碼錯誤概率的封閉式; 所述平均譯碼錯誤概率的封閉式的表達式: 13 其中,表示平均譯碼錯誤概率的封閉式,,表示合法用戶端的累積分布函數; 根據所述系統模型中所有所述信道狀態信息,對所述系統模型進行所述保密中斷概率分析的步驟包括: 當所述地面基站的信道塊的長度為,且所述可達保密率的閾值為,且時,利用矩匹配方法計算保密中斷概率的封閉式; 計算所述系統模型在大信噪比條件時,所述合法用戶端的累積分布函數; 利用所述系統模型在大信噪比條件時,所述合法用戶端的累積分布函數,分別推導漸進保密中斷概率的封閉式,以及正保密漸進容量; 根據所述平均可達保密率分析的結果、所述平均譯碼錯誤概率分析的結果和所述保密中斷概率分析的結果,對所述系統模型的性能進行評估。
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