空间随机窃听者下 Rician 信道 RIS 辅助 MISO 系统的保密性能研究

可重构智能表面 (RIS) 技术正成为提升下一代无线网络性能的一项极具前景的技术。本文研究了在空间随机分布窃听者存在的情况下，RIS 辅助多天线通信系统的物理层安全。假设 RIS 到地面的信道经历 Rician 衰落。利用随机几何，推导了合法用户与根据泊松点过程 (PPP) 分布的窃听者的接收信噪比 (SNR) 的精确分布，并得到了保密中断概率 (SOP) 和遍历保密容量 (ESC) 的闭式表达式，为系统设计提供了深刻的指导。首先，保密分集阶数求得为 $\frac{2}{\alpha_2}$，其中 $\alpha_2$ 表示 RIS 到地面链路的路径损耗指数。然后，研究表明保密性能主要受 RIS 反射单元数量 $N$ 的影响，而基站发射天线数量和发射功率的影响微乎其微。此外，当随机分布窃听者的位置未知时，将 RIS 部署在更靠近合法用户而非基站处被证明更为高效。而且，研究还发现随机分布窃听者的密度 $\lambda_e$ 对由 $\log_2{\left({1}/{\lambda_e}\right)}$ 给出的渐近 ESC 性能具有加性效应。最后，进行了数值仿真以验证这些理论观察的准确性。