智能反射表面辅助的全双工通信系统的物理层安全设计

来源：电子与信息学报杂志2023年第6期北京时间：

作者：齐本胜, 饶星楠, 邓志祥, 苗红霞

单位：1.河海大学物联网工程学院 常州 2130222.江苏省输配电装备技术重点实验室 常州 213022

摘要：带内全双工技术可以缓解无线通信系统中频谱资源紧张的问题。为有效保障全双工通信系统的信息安全，针对全双工接入点(FD-AP)与上行用户、下行用户同时同频通信的系统模型，该文提出一种智能反射表面(IRS)辅助的物理层安全方案。考虑以最大化下行用户的安全速率为目标，在满足AP发射功率、AP信干噪比(SINR)以及IRS反射相移单位模的约束下，构建一个AP发射波束赋型和IRS反射相移联合优化问题。针对该变量耦合的非凸优化问题，该文采用交替优化(AO)算法迭代优化AP发射波束赋型和IRS反射相移，并提出一种基于精确罚函数法的黎曼流形优化算法，将反射相移优化子问题转换成黎曼流形上的无约束最小化问题进行求解。仿真结果表明，所提方案可以明显提升全双工通信系统的安全性能；并且相较于当前常用的半正定松弛(SDR)算法，所提算法有更低的计算复杂度。

关键词：全双工通信, 物理层安全, 智能反射表面, 黎曼流形优化, 精确罚函数法

基金资助：江苏省输配电装备技术重点实验室开放课题(2021JSSPD05)