检索结果-内蒙古大学图书馆

作者：李静洁重庆邮电大学

学位级别：硕士

随着第五代移动通信系统的大规模商用,第六代移动通信系统(6th Generation Mobile Communication System,6G)的研究已逐步展开。可重构智能表面(Reconfigurable Intelligent Surface,RIS)作为6G的潜力技术之一,引起了学术界的广泛关注。... 详细信息

随着第五代移动通信系统的大规模商用,第六代移动通信系统(6th Generation Mobile Communication System,6G)的研究已逐步展开。可重构智能表面(Reconfigurable Intelligent Surface,RIS)作为6G的潜力技术之一,引起了学术界的广泛关注。RIS由大量可控相移元件组成,可重新配置无线信道,并将入射电磁波反射到所需方向。RIS具有克服阻塞、提高信道容量和降低未来通信发射功率的潜力。为实现RIS系统的最佳性能增益,需要联合主被动波束赋形和高效资源分配等技术,而这些技术依赖于精确的信道状态信息(Channel State Information,CSI)。由于RIS中包含大量的反射元件,因此在该系统中需要估计更多的信道参数,如何以较低的计算复杂度获得系统的CSI是一个挑战。本文主要研究RIS系统中低复杂度的信道估计问题,主要工作如下:1.针对RIS辅助的大规模多输入多输出(Multiple Input Multiple Output,MIMO)系统中信道估计复杂度高的问题,提出了一种基于二维快速傅里叶变换(TwoDimensional Fast Fourier Transform,2D-FFT)的低复杂信道估计方案。在所提方案中,将RIS部分元件连接射频(Radio Frequency,RF)链,分离估计用户-RIS和RIS-基站之间的信道,分开获取信道有助于提升用户移动性场景下信道估计的灵活性。在所考虑的系统中,将接收信号进行补零处理,再使用2D-FFT算法得到角度估计值,最后利用信号二维空间谱的谱峰和其对应的辐角得到路径增益估计。仿真结果表明,在保证信道估计性能的前提下,所提方案能大幅降低计算复杂度,具有显著的低复杂度优势。2.针对RIS辅助的大规模MIMO系统中用户端可能出现的突然变化和信道角度参数的缓慢变化,提出了一种基于牛顿算法的信道追踪方案。在所提方案中,仍将RIS部分元件连接RF链。首先,使用所提基于2D-FFT算法的信道估计方案初始化估计角度参数,并且使用最大似然算法估计路径增益参数。其次,在后续时隙的信道估计过程中,将角度参数估计问题转化为求极值点的问题,使用牛顿算法估计每个时隙中的角度参数。每个时隙中,所提信道估计方案在角度估计值收敛时停止迭代。最后,由于新障碍物的出现可能使信道矩阵发生突变,若检测到发生突变,则初始化信道参数,否则仍使用牛顿算法估计信道参数。仿真结果表明,所提信道估计方案可在计算复杂度和信道估计性能和之间取得良好的折中。本文在RIS辅助无线通信系统的信道估计研究中作出了上述的研究成果,对该方向的研究具有重要的意义。

关键词：可重构智能表面大规模MIMO 信道估计低复杂度

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可重构智能表面辅助的数据传输系统研究

可重构智能表面辅助的数据传输系统研究

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作者：张钊沈阳工业大学

学位级别：硕士

可重构智能表面(reconfigurable intelligent surface,RIS)因其具有调控无线信道的能力而受到广泛关注,这使得其可以与现有通信系统集成以进一步提高通信系统的性能。针对RIS辅助通信系统中由于RIS的无源特性和信道的高维特性导致传统... 详细信息

可重构智能表面(reconfigurable intelligent surface,RIS)因其具有调控无线信道的能力而受到广泛关注,这使得其可以与现有通信系统集成以进一步提高通信系统的性能。针对RIS辅助通信系统中由于RIS的无源特性和信道的高维特性导致传统信道估计精度下降及导频开销过大的问题,设计了高效且低消耗的信道估计算法。针对传统RIS辅助的空移键控(space shift keying,SSK)系统存在频谱效率与天线成本相矛盾及离散性RIS反射相位导致系统误码率性能降低的问题,设计了一种基于RIS-SSK中RIS反射相位优化(phase optimization RIS-SSK,Ph-RIS-SSK)的算法。完成了RIS辅助通信系统的信道估计及RIS-SSK系统中RIS反射相位优化,具体研究内容如下: (1)针对RIS辅助多输入单输出(multi input single output,MISO)系统的信道估计问题,构建级联信道矩阵,将信道估计问题通过压缩感知原理转变为稀疏矩阵恢复问题。分析级联信道矩阵稀疏性的双结构(double structure,DS)特性,包括基站和RIS之间具有公共信道带来的公共列稀疏性和级联信道具有联合缩放特性的行稀疏性,将信道矩阵降维以减小导频开销。将DS稀疏性、交替优化(alternating optimization,AO)和迭代重加权最小二乘(iteratively reweighted least squares,IRLS)结合,提出了DS-AO-IRLS算法对信道进行估计。研究表明,在使用相同的导频进行信道估计时,DS-AO-IRLS的算法相比较传统的正交匹配追踪算法估计性能提升了11.2d B以上。 (2)针对RIS辅助多输入多输出(multi input multi output,MIMO)系统的信道估计问题,结合RIS反射相移矩阵的优化选择,利用平行因子分解将张量信号矩阵进行降维,将高维信道矩阵估计问题转化为独立的二维信道估计子问题。利用优化的相移矩阵,结合AO和LS算法进行信道估计。研究表明,使用优化后的相移矩阵进行信道估计时估计性能提高了约1d B,且提出的算法在RIS反射单元的相位配置状态数量较少时性能提升明显,相比较基于近似消息传递的信道估计算法的估计性能提高了2.3d B以上。 (3)通过信道估计获取准确的信道状态信息后,通过对发射端SSK信号附加相位调制及对RIS反射相位进行Alamouti编码,实现更高的频谱效率。使用RIS连续性反射相位取代离散性反射相位,采用改进遗传算法(genetic algorithm,GA)对RIS反射相位进行优化。以随机生成的反射相位作为改进GA的初始种群,其对应的编码增益为适应度值,设计了锦标赛精英选择与自适应进化策略以提高改进GA的迭代效率,寻求全局最优的反射相位配置。研究表明,采用相同频谱效率传输信息时,PhRIS-SSK系统优于传统RIS-SSK系统,其误码率性能方面可产生4d B以上的增益,且极大降低了发射端天线成本。

关键词：可重构智能表面信道估计张量分解空移键控相位优化

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可重构智能表面辅助的协作通信网络性能研究

可重构智能表面辅助的协作通信网络性能研究

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作者：李翔兰州交通大学

学位级别：硕士

如今是一个高度信息化的时代,无线移动通信技术作为一种信息传递的高效手段,极大地促进了社会的发展,使人们生活越来越便捷。随着第五代移动通信技术(the Fifth Generation Mobile Communication Technology,5G)工业化的不断推进以及对... 详细信息

如今是一个高度信息化的时代,无线移动通信技术作为一种信息传递的高效手段,极大地促进了社会的发展,使人们生活越来越便捷。随着第五代移动通信技术(the Fifth Generation Mobile Communication Technology,5G)工业化的不断推进以及对于超五代通信技术(Beyond the Fifth Generation Mobile Communication Technology,B5G)的不断探索,未来无线传输网络对于高速率、低时延、大连接、高频谱利用率以及绿色通信方面提出了更高的要求。未来无线传输网络在保证传输速率与覆盖率的同时,如何实现频谱资源的有效利用以及能量消耗的合理控制是值得关注的重要问题。可重构智能表面(Reconfigurable Intelligent Surface,RIS)是由大量低成本无源反射元件组成的平面,每个元件能够独立地诱导入射信号的振幅和相位变化,从而协同实现精细的三维反射波束形成。与现有的发射机/接收机无线链路适配技术形成鲜明对比,RIS通过高度可控和智能信号反射主动地修改它们之间的无线信道。这为进一步提高无线链路的性能提供了新的自由度,为实现智能可编程无线环境铺平了道路。此外,非正交多址接入技术(Non-orthogonal multiple access,NOMA)因其在多用户场景下对系统频谱效率的有效提升近年来被认为是一项极具潜力的技术。与传统的正交多址接入技术(Orthogonal multiple access,OMA)相比,NOMA技术利用较为复杂的接收机设计来换取更高的频谱效率,随着芯片处理能力的增强,将使非正交传输技术在实际系统中的应用成为可能。本文研究了RIS辅助的协作通信网络,并同时在网络中引入了NOMA技术以进一步提升网络的频谱利用率。具体研究内容如下: 本文在下行网络中研究了RIS辅助NOMA系统在协作场景中的性能,其中远用户因严重的衰落无法与基站建立直接链路用以传输信号,需要通过RIS与近用户的辅助来建立稳定的传输。为了定量分析所提网络的可靠性,分别推导了Nakagami-m衰落下近用户和远用户中断概率的精确闭式表达式。此外,为了更好地了解系统性能,在高信噪比(Signal to Noise Ratio,SNR)条件下获得了渐近中断概率。结果表明,近用户可以实现的分集阶数为m,而远用户的分集阶数与变量m与a有关。其中,m表示Nakagami-m分布的形状参数,a是有关于m和反射元件数量N的函数。仿真结果验证了理论分析的正确性。此外,通过在上行协作传输场景中应用NOMA技术和RIS,构建一个RIS辅助的上行协作NOMA传输网络。在所提网络中,近用户可通过直连链路与基站建立传输,远用户由于强衰落无法通过直连链路向基站传输信号。为了建立远用户与基站之间的可靠传输链路,在远用户与基站间设置解码转发中继,然后部署RIS辅助建立远用户与基站之间的连接。特别地,为了避免RIS辅助链路与中继辅助传输链路同时参与传输造成严重的无线资源浪费,采用了一种增量式协作传输方案。在基站接收端,使用连续干扰消除技术(Successive Interference Cancellation,SIC)解码近用户和远用户传输的信号。为了使结果更具普遍性,综合考虑不同用户之间的信道差异以及中继与RIS的使用对于信道质量的影响,在设置近用户为NOMA传输方案强用户与设置远用户为NOMA传输方案强用户两种方案下推导了上行网络的中断概率精确表达式。研究结果表明,RIS与递增式协作传输方案的使用明显提高了所提出的上行网络传输的可靠性,同时降低了功率分配方案对于网络性能的影响,为网络的扩展提供了便利。

关键词：可重构智能表面非正交多址接入协作技术增量式协作上行通信网络中断概率

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可重构智能表面协助的无线通信安全技术研究

可重构智能表面协助的无线通信安全技术研究

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作者：韩毅北京邮电大学

学位级别：硕士

第六代移动通信技术(6th Generation Mobile Networks,6G)具有更高的空口安全需求。协作干扰、人工噪声(Artificial Noise,AN)等无线物理层安全(Physical Layer Security,PLS)技术可以为6G提供高效的安全防护。然而传统PLS技术十分依赖... 详细信息

第六代移动通信技术(6th Generation Mobile Networks,6G)具有更高的空口安全需求。协作干扰、人工噪声(Artificial Noise,AN)等无线物理层安全(Physical Layer Security,PLS)技术可以为6G提供高效的安全防护。然而传统PLS技术十分依赖无线信道的随机扰动特征,而不可控的无线传播环境制约了传统PLS技术性能。作为6G关键使能技术的可重构智能表面(Reconfigurable Intelligent Surface,RIS)能够按照需求智能、主动地调整无线传播信道,有望增强物理层安全能力。如何利用RIS赋能物理层安全传输是本领域备受关注的重要问题之一。本文从协作干扰、AN等典型物理层安全模型出发,研究可重构智能表面辅助的物理层安全通信。具体的研究如下:(1)协作干扰与RIS协助的物理层安全通信研究为增强无线通信安全,提出联合使用RIS和协作干扰的新型物理层安全通信方法,使用成功保密传输概率作为性能分析指标,并推导出其闭合表达式,揭示了安全性能与通信距离、发送功率、反射面数量等关键系统参数之间的量化关系,并作出渐进分析。仿真验证了理论分析的准确性,结果表明,合理设置干扰距离和干扰功率时,可显著提高保密性能。并且,当发射功率较大或RIS单元较多时,干扰功率的选取几乎不受窃听者位置的影响。(2)人工噪声与STAR-RIS协助的安全NOMA通信同时传输与反射的可重构智能表面(Simultaneously Transmitting And Reflecting RIS,STAR-RIS)可有效提升合法用户的通信性能且增强覆盖,但同时也会提升窃听者的窃听性能,针对此问题,提出了一种将AN与STAR-RIS相结合的安全通信策略。通过联合优化基站的波束形成和AN向量以及STAR-RIS的反射相位,最大化合法用户安全速率之和。提出了一种基于交替优化的迭代算法,该算法利用经典连续凸逼近和半定松弛技术来求解最优人工噪声模型和RIS参数。仿真发现,所提方案相较基准方案提升了 17.3%左右的安全速率,同时降低了 8%左右的AN功率消耗。(3)非完美信道估计下STAR-RIS协助的无线安全通信在前述研究的基础上,进一步考虑无法获取完美信道状态信息(Channel State Information,CSI)、STAR-RIS 的反射相位和透射相位具有相关性等实际问题,研究STAR-RIS与AN联合协助的鲁棒无线安全通信方案。通过联合优化基站处的主动波束形成和AN向量以及STAR-RIS处的被动波束形成向量,以最小化基站发射功率。针对此问题,首先利用Bernstein型不等式引理简化问题中的概率约束,然后提出了一种基于交替优化的优化算法。仿真结果表明,所提方案在给定中断概率约束下可实现安全通信,而不考虑信道估计误差的优化方案最终无法达成所需的中断概率约束,证明了所提鲁棒方案的有效性。

关键词：可重构智能表面物理层安全协作干扰非正交多址资源分配

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可重构智能表面在智慧工厂中的部署方案与位置优化

可重构智能表面在智慧工厂中的部署方案与位置优化

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作者：陈泽华南理工大学

学位级别：硕士

随着第五代(Fifth-Generation,5G)无线通信网络在全球范围内的部署,智能化无线业务的普及,无线网络对数据传输速率的要求也不断提高,作为未来智能信息社会的关键驱动力,新一代无线通信系统(Sixth-Generation,6G)预计将提供比现有的系统... 详细信息

随着第五代(Fifth-Generation,5G)无线通信网络在全球范围内的部署,智能化无线业务的普及,无线网络对数据传输速率的要求也不断提高,作为未来智能信息社会的关键驱动力,新一代无线通信系统(Sixth-Generation,6G)预计将提供比现有的系统增加1000倍的网络容量。为了应对未来无线网络容量的可持续增长,实现超可靠通信,并降低成本、复杂性和能源消耗,我们迫切需要开发具有颠覆性的创新技术。近年来,伴随着人工智能、新兴材料和集成天线相关技术的驱动,特别是信息超材料等相关研究的进一步发展,一种面向6G的新型无线传输技术,可重构智能表面(Reconfigurable Intelligent Surface,RIS)技术应运而生。RIS技术是一种实现无线传输网络中无线信号优化的技术,通过大量低成本的无源反射元件能够巧妙地调整信号反射,从而智能化的配置无线传播环境以提高通信系统性能。与传统的主动节点部署相比,RIS作为无线网络中的辅助设备,可以灵活的集成到网络中,把现有的只有有源组件的异构网络转变为一种由有源和无源组件以智能方式协同工作的新型混合架构,提供了极大的灵活性和与现有无线系统(如蜂窝或WiFi)的兼容性,是一种更有前景的技术方案。在本文中,我们介绍了 RIS辅助的无线通信路径损耗模型,硬件架构和一些实际约束,以及RIS在无线网络中潜在的应用,并着重探讨了 RIS部署问题。在本文中,我们使用基于电磁理论的RIS路径损耗模型(以下简称综合路损模型),通过优化RIS的部署位置来提升多种场景中的无线通信系统性能。首先,在单用户的通信场景中,本文探讨了综合路损模型中影响用户信道条件的关键因素,并提出了两种新型部署方案——天花板部署和垂式部署。推导了不同部署方案下使得用户速率最大化的最优部署位置。并在一些特定场景中基于波束展宽技术对RIS元表面进行相位设计,提高了部署方案的覆盖范围,并通过增加元表面个数的方式对阵列增益进行了补偿。其次,在多用户的通信场景中,本文通过联合优化(Access Point,AP)有源波束成形、RIS无源波束成形和RIS部署位置,解决多用户加权和率(Weighted Sum-Rate,WSR)最大化问题。在天花板部署方案的中提出二阶段优化,第一阶段联合优化AP有源波束成形和RIS部署位置。在确定RIS部署位置后,第二阶段进一步联合优化AP有源波束成形和RIS无源波束成形。在垂式部署方案中,充分利用该部署方案的空间几何特性简化信道模型,提出一种高效的算法,该算法利用块坐标下降(Block Coordinate Descent,BCD)及连续凸逼近(Successive Convex Approximation,SCA)技术联合优化AP有源波束成形及RIS部署位置,获得WSR的收敛解。仿真结果表明,RIS辅助的通信网络信道模型与辐射模式、距离、反射系数等诸多因素相关,仅以距离为考量的自由空间路径损耗模型不再适用。在单用户系统中,三种部署方案均有各自的优势,本文在分析沿墙部署的优缺点后,创新性的提出了天花板部署和垂式部署两种方案,前者解决了沿墙部署需要长距离移动的问题,后者进一步解决了天花板部署覆盖范围小的问题。特定部署场景中,采用波束展宽技术和增加元表面的方式可以为一定覆盖范围内的用户提供稳定的链路支持。在多用户系统中,本文提出了基于BCD和SCA技术的垂式优化算法,求解了 AP有源波束成形和RIS位置联合优化问题,找到部署RIS的最优位置,仿真结果表明我们提出的算法可以大大提高系统性能。

关键词：可重构智能表面块坐标下降连续凸逼近技术位置优化加权和速率

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可重构智能表面辅助毫米波大规模MIMO系统的优化设计

可重构智能表面辅助毫米波大规模MIMO系统的优化设计

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作者：戈忠义大连海事大学

学位级别：硕士

随着无线通信技术的快速发展,人们对数据传输速率和高质量通信的需求越来越高,但是现存可用的频谱已不能满足日益增长的通信需求,因此迫切需要能够提供更大带宽的毫米波频段。毫米波技术可以提供更高的传输速率和容量,实现更加低延迟的... 详细信息

随着无线通信技术的快速发展,人们对数据传输速率和高质量通信的需求越来越高,但是现存可用的频谱已不能满足日益增长的通信需求,因此迫切需要能够提供更大带宽的毫米波频段。毫米波技术可以提供更高的传输速率和容量,实现更加低延迟的通信。不过,毫米波频段容易产生较大的传播损耗,而大规模多输入多输出(Mutiple-Input Mutiple-Output,MIMO)技术具有较高的波束成形增益和信噪比。然而,毫米波大规模MIMO系统很容易受到遮挡物的影响而不能正常通信。为了克服以上困难,可考虑采用最近提出的一种可重构智能表面(Reconfigurable Intelligent Surface,RIS)技术。RIS是一个装有大量可编程被动反射元件的超表面,每个反射元件都可以独立地反射具有可重新配置幅度和相移的入射信号,从而有助于为大容量和高传输速率的毫米波大规模MIMO系统提供有利的传播信道。因此,本文主要对基于数字预编码和混合预编码的RIS辅助毫米波大规模MIMO系统展开研究。首先介绍了一个基于RIS辅助的毫米波大规模MIMO系统模型。假设基站和用户之间的视距线路被阻塞,通过协同优化RIS相移矩阵、功率分配、预编码矩阵以及合并矩阵来最大化系统和速率。仿真结果表明,与最小均方误差方案和随机相位方案相比,所采用的流形优化算法方案在多种变量的条件下都能获得更好的性能,而且计算复杂度相对更低。另外,随着发射天线个数的增加,基于流形优化算法方案的平均运行时间曲线较为平稳,而最小均方误差方案的平均运行时间曲线却是急剧上升。根据仿真实验还发现,基于流形优化算法的方案仅仅通过5次迭代便可收敛,这也从侧面说明了该方案的优越性。考虑现实场景,需将全数字预编码方案推广到更实际可行的混合预编码方案。因此,考虑一个基于RIS辅助的毫米波大规模MIMO混合预编码系统。关键思想是在之前利用流形优化算法设计信道矩阵的基础上,采用块对角化预编码技术求解数字预编码矩阵,然后继续利用流形优化算法设计模拟预编码矩阵。实验结果表明,基于流形优化算法的混合预编码设计方案可以近似达到与全数字预编码设计方案相同的性能。然后,将基于流形优化算法的混合预编码方案与现有的空时分组编码方案,基于正交匹配追踪的空间稀疏预编码方案所能达到的性能进行了对比。仿真结果显示,基于流形优化算法的混合预编码方案在多种情况下都能获得更好的性能,而且复杂度也更低。另外,相较于另外两种方案,基于流形优化算法的混合预编码方案的平均耗时更短,曲线变化幅度更小。

关键词：毫米波大规模MIMO 可重构智能表面混合预编码流形优化

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基于可重构智能表面的6G通信技术

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信号处理 2022年第8期38卷 1555-1567页

作者：姚嘉铖许威黄永明肖华华鲁照华东南大学移动通信国家重点实验室、移动信息通信与安全前沿科学中心江苏南京210096 网络通信与安全紫金山实验室江苏南京211111 移动网络和移动多媒体技术国家重点实验室广东深圳518057 中兴通讯股份有限公司广东深圳518057

可重构智能表面技术是面向下一代6G无线通信网络的关键技术之一。通过在天线阵列上集成大量无源反射超材料的天线元件,可重构智能表面能动态调整入射信号相位,重构信号的传播环境,实现人工可控的无线电磁环境。然而,可重构智能表面的引... 详细信息

可重构智能表面技术是面向下一代6G无线通信网络的关键技术之一。通过在天线阵列上集成大量无源反射超材料的天线元件,可重构智能表面能动态调整入射信号相位,重构信号的传播环境,实现人工可控的无线电磁环境。然而,可重构智能表面的引入也使无线通信系统的设计变得复杂,传统技术面临诸多新挑战。针对可重构智能表面的特性与6G新应用场景,需要创新设计新的传输技术,充分发挥可重构智能表面的优势。本文基于可重构智能表面6G通信技术,首先对其基本技术原理与常见应用场景展开介绍。接着,从信道建模与信道估计、混合波束赋形,以及与基于人工智能的融合设计三个方面阐述技术的研究现状,探讨了当前面临的技术瓶颈。最后,对该技术的未来发展进行了展望。

关键词：可重构智能表面 6G移动通信人工智能

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毫米波通信系统中可重构智能表面辅助多用户信道估计方案

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南京邮电大学学报（自然科学版） 2024年第3期44卷 8-16页

作者：陈发堂蒋天宇龚自豪重庆邮电大学通信与信息工程学院重庆400065

为了解决可重构智能表面(Reconfigurable Intelligent Surface,RIS)辅助的多用户毫米波通信系统中级联信道的信道估计问题,提出了一种新的基于压缩感知(Compressive Sensing,CS)的两阶段级联信道估计方案,该方案在传统的压缩感知信道估... 详细信息

为了解决可重构智能表面(Reconfigurable Intelligent Surface,RIS)辅助的多用户毫米波通信系统中级联信道的信道估计问题,提出了一种新的基于压缩感知(Compressive Sensing,CS)的两阶段级联信道估计方案,该方案在传统的压缩感知信道估计上引入级联信道双时间尺度性质和行列稀疏邻近结构,同时利用信道特性和双结构正交匹配追踪算法(Double-Structured Orthogonal Matching Pursuit,DS-OMP)在节约导频开销的同时也提高了信道估计的精度和性能。通过仿真分析各变量对所提方案归一化均方误差(Normalized Mean Square Error,NMSE)的影响,相较于传统基于压缩感知的信道估计算法,所提方案具有较好性能,同时有较小的导频开销。

关键词：可重构智能表面信道估计压缩感知双时间尺度行列稀疏邻近结构

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窃听CSI未知场景下基于可重构智能表面的物理层安全传输方案

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信号处理 2022年第9期38卷 1872-1880页

作者：韩帅王金明孟维晓徐赛李静涛哈尔滨工业大学电子与信息工程学院黑龙江哈尔滨150000 西北工业大学网络空间安全学院陕西西安710000 中国空间技术研究院通信与导航卫星总体部北京100830

近些年来,人们一直在开发可重构智能表面(Reconfigurable Intelligent Surface,RIS),它是一种由许多无源反射器组成的低成本结构,可以自由地改变每个元素的反射系数,并重新配置无线传输环境以改变入射信号的传播。由于具有若干新型和独... 详细信息

近些年来,人们一直在开发可重构智能表面(Reconfigurable Intelligent Surface,RIS),它是一种由许多无源反射器组成的低成本结构,可以自由地改变每个元素的反射系数,并重新配置无线传输环境以改变入射信号的传播。由于具有若干新型和独特的优势,RIS应用场景广泛,关于其在物理层安全中应用的研究蓬勃发展。与此同时,物理层安全研究中窃听者的信道状态信息(Channel State Information,CSI)一直是人们讨论的热点,实际通信场景中窃听CSI通常是不易获取或未知的。因此本文考虑了一个更接近现实的情况,即针对窃听CSI未知的场景,考虑存在一个合法接收者以及多个非法窃听者,从功率分配的角度出发,结合波束成形,设计一种多RIS辅助的人工噪声与功率分配方案,通过对基站波束成形矩阵和RIS反射系数的交替优化,并应用二分法,使得在合法接收用户信号质量不变的前提下,降低基站处发送保密信息至合法用户所需的功率,降低其接收信号的信干噪比,进而提高系统的保密容量。同时考虑到了多个RIS协作辅助保密通信不一定最优,并可能增加系统优化的复杂度,设计了多个RIS的选择方案,在保证通信系统保密性的同时,进一步提高了能量效率。通过对所设计算法进行复杂度分析,证明了所设计方案的可行性和有效性。接着对联合波束成形RIS辅助的人工噪声方案进行了仿真分析。最后得出结论,即窃听CSI未知时,通过合理联合优化RIS和基站波束成形进行功率分配,并结合多RIS选择技术,可以降低窃听者处信号质量,同时提高通信系统的能量效率,最终实现保密通信。

关键词：物理层安全可重构智能表面人工噪声波束成形保密容量

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双可重构智能表面辅助的联合主被动干扰方法

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南京邮电大学学报（自然科学版） 2022年第3期42卷 14-21页

作者：郭海燕周飞冯蕴天电子信息系统复杂电磁环境效应国家重点实验室河南洛阳471003 南京邮电大学通信与信息工程学院江苏南京210003 华为技术有限公司广东深圳518129

提出布设双可重构智能表面(Reconfigurable Intelligent Surface,RIS),对非法通信系统实施联合主被动干扰。具体地,在干扰机侧布设一个RIS,以增强非法接收端接收的主动干扰信号功率;在非法发送端侧布设一个RIS,以减弱非法接收端接收的... 详细信息

提出布设双可重构智能表面(Reconfigurable Intelligent Surface,RIS),对非法通信系统实施联合主被动干扰。具体地,在干扰机侧布设一个RIS,以增强非法接收端接收的主动干扰信号功率;在非法发送端侧布设一个RIS,以减弱非法接收端接收的有用信号功率。在此基础上,以最小化非法通信系统的接收信干噪比为目标,构建双RIS反射系数矩阵的联合优化问题,并将此联合优化问题转化为两个单RIS反射系数矩阵的子优化问题。针对发送端侧RIS反射系数矩阵优化复杂度高的问题,设计快速算法求解。仿真结果表明,文中提出的双RIS辅助的联合主被动干扰方法性能明显优于基于单RIS的被动干扰方法、单RIS辅助的主动干扰方法和不采用RIS的传统主动干扰方法。

关键词：可重构智能表面干扰反射系数

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