Sicheres Nahfeldkommunikationssystem gegen Störungen und Lauschangriffe, basierend auf großflächigen rekonfigurierbaren intelligenten Oberflächen

Zelong CUI ,  

Jun LIU ,  

Gang YANG ,  

Abstract

Aufgrund ihrer Rundfunkeigenschaften sind drahtlose Kommunikationen anfällig für bösartige Störungen und Lauschangriffe. Großflächige rekonfigurierbare intelligente Oberflächen haben gezeigt, dass sie in der Lage sind, die Sicherheit der physikalischen Schicht zu verbessern und schwerwiegende Verluste des Signalwegs auszugleichen. In diesem Artikel wird ein sicheres Nahfeldkommunikationssystem untersucht, das gegen Störungen und Lauschangriffe beständig ist und eine großflächige rekonfigurierbare intelligente Oberfläche verwendet, um sich mit künstlichem Rauschen vor Störungs- und Lauschangriffen zu schützen. Zur Maximierung der geheimen Kapazität schlagen wir einen gemeinsamen Optimierungsalgorithmus vor, der unter Beschränkungen der maximalen Sendeleistung der Basisstation und Unitätsbeschränkungen für die großflächigen rekonfigurierbaren intelligenten Oberflächen den Strahlformer der Basisstation und die Reflexionsmatrix der großflächigen rekonfigurierbaren intelligenten Oberflächen gemeinsam optimiert. Zur Strahlformung der Basisstation und zum Entwurf von künstlichem Rauschen führen wir Hilfsvariablen ein, um die Teilaufgaben in eine leicht handhabbare Form zu transformieren, und lösen sie mithilfe des vorgeschlagenen Algorithmus, der auf einer kontinuierlichen konvexen Annäherung basiert. Für den Entwurf der Reflexionsmatrix der großflächigen rekonfigurierbaren intelligenten Oberflächen schlagen wir einen Algorithmus zur Mannigfaltigkeitsoptimierung vor, um den Herausforderungen bei großen Variablen und Unitätsbeschränkungen zu begegnen. Die numerischen Ergebnisse zeigen, dass auch wenn der Lauscher in derselben Richtung wie der legitime Benutzer positioniert ist und näher an der großflächigen rekonfigurierbaren intelligenten Oberfläche liegt, eine sichere Kommunikation dennoch garantiert werden kann.

Keywords

Nahfeldkommunikation; physikalische Sicherheit; großflächige rekonfigurierbare intelligente Oberflächen; Strahlformung; Reflexionskoeffizientenentwurf

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