借助可重构智能表面的物理层组密钥生成

可重构智能表面（RIS）能够通过改变入射信号来改变无线环境。虽然RIS已被广泛研究用于增强无线通信，但其在促进组密钥生成（GKG）方面的潜力仍未得到探索。在本研究中，我们利用RIS使不同用户终端（UT）的聚合反射信道尽可能相似，以便能够从其信道中提取共同的组秘密密钥。具体来说，RIS将调整其参数，以基于UT的物理信道为GKG铺平道路。我们的方法利用RIS中已收集的信道状态信息（CSI）来有益地设计相移，并且不会给网络带来额外的探测负担。我们考虑了无源RIS（PRIS）和有源RIS（ARIS）来生成组密钥。PRIS因其使用无源元件而在物理层密钥生成（PLKG）研究中被广泛采用，而ARIS在GKG场景中展现出在节点间对齐聚合反射信道的卓越能力，正如本研究所示。我们将利用各种优化方法，如连续凸逼近（SCA）和高斯随机化的半定松弛（SDR-GR）来解决所提出的优化问题。与文献中的大多数研究不同，我们的方案在静态环境中也能实现高GKG速率。最后，我们将通过归一化均方误差（NMSE）、密钥错误率（KER）、密钥生成速率（KGR）和密钥随机性指标来检验所提出方法的性能。我们的数值结果验证了在相同可用功率预算下，ARIS在NMSE和KER方面显著优于PRIS，实现了超过四倍的KGR。