[發明專利]可重構智能表面輔助的波束攻擊方法

有效

• 申請號: 202210660467.3
• 申請日: 2022-06-13
• 公開（公告）號: CN114928383B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 牛鴻;詹濤;雷霞;肖悅
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H04B7/0413
• 分類號: H04B7/0413;H04B7/06
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務所(普通合伙) 51232
• 代理人: 孫一峰

1.可重構智能表面輔助的波束攻擊方法，用于存在RIS的多輸入多輸出無線通信系統，系統中發送方(Alice)和接收方(Bob)之間通過一條直射徑和RIS進行通信，RIS被攻擊者(Wyn)所控制，定義，Alice和Bob處分別有N_t和N_r根天線，RIS處有N個反射單元，RIS中的每個反射單元都可以獨立調節入射信號的PS，Alice通過設置波束賦形矢量來提供和Bob通信的性能增益，而Wyn通過調節RIS的反射單元來干擾Alice和Bob的通信；Alice和RIS之間的鏈路信道、RIS和Bob之間的鏈路信道以及Alice和Bob之間的鏈路信道分別用來表示，表示復數域，Alice發送的基帶信號s滿足s^Hs＝E_s，E_s表示信號功率；Bob處接收到的信號表示為：

式中表示RIS的PS矩陣，θ_i∈[0,2π)表示第i個反射單元的PS，w滿足||w||²＝1表示Alice處的波束賦形矢量，表示復加性高斯白噪聲，σ²表示噪聲功率，I表示單位矩陣；其特征在于，所述波束賦形攻擊方法為：

Alice通過設計波束賦形矢量w來最大化Bob處的可達率，而Wyn通過設計PS來最小化Bob處的可達率，以此來影響Alice和Bob處的通信，則建立優化問題為：

P₀:

s.t.||w||²＝1

θ_i∈[0,2π),i＝1,2,…,N

R表示Bob處可達率：

R＝log₂(1+γ_SNR)

γ_SNR表示接收信號信噪比：

將問題P₀轉化為：

P₁:

s.t.||w||²＝1

θ_i∈[0,2π),i＝1,2,…,N

確定Alice處波束賦形矢量w：

對于一個給定的PS矩陣Θ，將問題P₁改寫為：

P₂:

s.t.||w||²＝1

問題P₂等價于：

P₃:

s.t.||w||²≠0

矩陣H^HH為N^t階Hermite矩陣，則：

式中λ_max(H^HH)表示矩陣H^HH的最大特征值，而w此時正是矩陣H^HH對應最大特征值的特征向量且滿足||w||²＝1；

確定Wyn處PS矩陣Θ：

將問題P₁轉化為：

P₄:

s.t.θ_i∈[0,2π),i＝1,2,…,N

由矩陣理論知識得：

將問題P₄轉化為：

P₅:

s.t.θ_i∈[0,2π),i＝1,2,…,N

當其他參數固定時，將問題P₅分解為N個子問題，N即為RIS的反射單元個數，其中第n個子問題是：

s.t.θ_n∈[0,2π)

定義矩陣

式中，i＝1,2,…,N,j＝1,2,…,N_t,k＝1,2,…,N_r，|P_i,j,k|表示元素P_i,j,k的幅值，表示其相位，|Q_j,k|和φ_j,k分別表示元素Q_j,k的幅值和相位；

令第n個子問題有兩個根，分別為：

式中：

中使取值更小的解即為問題P₅_n的解，依次計算N個子問題即可得到RIS處的PS矩陣Θ。