为 IRS 辅助安全无线系统引入韧性
信号处理
2025-01-23 v1
摘要
智能反射面（IRS）被视为提升未来通信网络物理层安全性的变革性方法。然而，当前的 IRS 辅助安全无线系统设计在联合优化波束赋形矢量和 IRS 相位 shifts 方面耗时较长，且易受意外干扰。因此，在 IRS 辅助安全系统中引入韧性是必需的。本文首先量化了韧性性能，作为吸收性能和适应性能的组合。其中，吸收性能衡量系统在面对故障时的鲁棒性，而适应性能反映系统从故障中恢复的能力。随后，我们提出了两个时间尺度的传输协议，以提升系统韧性，同时限制最大信息泄露给窃听者。在初始化阶段，基站（BS）波束赋形矢量和 IRS 相位 shifts 通过交替优化（AO）方法进行迭代优化，以提高系统在给定最大可容忍泄露率的前提下，对抗长期信道变化的吸收性能，即最坏情况可达速率。在系统检测到故障时，激活快速系统恢复机制，通过仅调整 BS 波束赋形矢量来恢复运行，从而增强系统的适应性能。我们的数值结果表明，所提出的算法显著提高了系统韧性，包括系统鲁棒性和恢复性能。此外，所提出的设计保证在中等规模 IRS 的长时间间隔内实现无故障传输。
引用
@article{arxiv.2501.12551,
title = {Introducing Resilience to IRS-Assisted Secure Wireless Systems},
author = {Yifei Wu and Mehmet Emin Arslan and Niels Neumann and Wolfgang Gerstacker and Robert Schober},
journal= {arXiv preprint arXiv:2501.12551},
year = {2025}
}