面向下一代无线网络的流体天线 enabled 物理层密钥生成
信号处理
2025-09-03 v1 人工智能
密码学与安全
信息论
math.IT
摘要
作为一种有前景的物理层安全技术，物理层密钥生成（PLKG）使合法用户能够从无线信道中获取密钥，而无需安全基础设施。然而，在恶劣的传播环境中，信道特征变得不理想，密钥生成速率（KGR）显著恶化。为此，本文提出一种新型流体天线（FA） enabled PLKG 系统以解决此挑战。具体而言，我们首先推导了 FA 阵列的 KGR 闭式表达式，然后联合优化波束成形矩阵和天线位置，通过粒子群优化（PSO）算法实现。随后，为进一步降低优化过程的计算复杂度，我们开发了一种交替优化（AO）算法，将投影梯度下降（PGD）与 PSO 结合。仿真结果表明，通过利用额外的空间自由度（DoF），我们的 FA enabled PLKG 系统优于基准系统，包括传统固定位置天线（FPA）阵列和可重构智能表面（RIS）。值得注意的是，与传统均匀平面天线（UPA）相比，FA enabled PLKG 在 PSO 算法下实现了 35.42% 的 KGR 性能提升，在 AO 算法下实现了 67.73% 的 KGR 性能提升。
引用
@article{arxiv.2509.00018,
title = {A Fluid Antenna Enabled Physical Layer Key Generation for Next-G Wireless Networks},
author = {Jiacheng Guo and Ning Gao and Yiping Zuo and Hao Xu and Shi Jin and Kai Kit Wong},
journal= {arXiv preprint arXiv:2509.00018},
year = {2025}
}