双 RIS 辅助的轨道角动量近场安全通信
信号处理
2024-06-11 v1
摘要
为满足日益增长的设备和服务需求，新兴的高频技术推动了近场无线通信的发展。因此，近场物理层安全引起广泛关注，以促进对非法窃听的无线信息安全。然而，现有基于多输入多输出（MIMO）的近场安全技术由于信道高度相关，导致合法收发器与窃听器之间信道高度相关，同时自由度较低，显著限制了安全性能提升。为显著提高近场无线通信的保密率，本文提出双重可重构智能表面（RIS）辅助的轨道角动量（OAM）安全方案。该方案中，RIS 元素数量较少，便于部署，用于重建被障碍物阻挡的合法收发器之间的直接链路，减轻因合法收发器错位引起的模式间干扰，并调整 OAM 波束方向以干扰窃听器。同时，由于 OAM 模式之间的正交性，本文提出基于 OAM 的联合索引调制和人造噪声方案，以降低窃听器的信息获取，同时以低成本提高合法通信的可达率。为最大化本方案的保密率，我们开发了基于黎曼流形共轭梯度（RMCG）的替代优化（AO）算法，联合优化 OAM 模态的发射功率分配和双 RIS 的相位移。数值结果表明，我们提出的双 RIS 辅助 OAM 近场安全方案在保密率和窃听器的比特错误率方面均优于现有工作。
引用
@article{arxiv.2406.05799,
title = {Double-RIS-Assisted Orbital Angular Momentum Near-Field Secure Communications},
author = {Liping Liang and Minmin Wang and Wenchi Cheng and Wei Zhang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2406.05799},
year = {2024}
}