基于智能反射表面辅助的MIMO无线通信密钥快速生成

作     者：唐杰 文红 宋欢欢 王睿斐 TANG Jie;WEN Hong;SONG Huanhuan;WANG Ruifei

作者机构：电子科技大学航空航天学院成都611731 

出 版 物：《电子与信息学报》 (Journal of Electronics & Information Technology)

年 卷 期：2022年第44卷第7期

页      面：2264-2272页

核心收录：

学科分类：080904[工学-电磁场与微波技术] 0810[工学-信息与通信工程] 0808[工学-电气工程] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 080402[工学-测试计量技术及仪器] 0804[工学-仪器科学与技术] 081001[工学-通信与信息系统] 

基　　金：四川省科技计划(2022YFH0098) 

主　　题：无线网络安全 智能反射表面 物理层安全 密钥生成 MIMO 

摘      要：近来,结合智能反射表面(IRS)辅助无线通信的密钥生成技术引发了学界的兴趣。然而目前的工作仅针对在单天线收发(SISO)系统中引入IRS辅助密钥生成,其IRS对密钥生成速率的提升效率不够高。针对此问题,该文研究了基于IRS结合MIMO系统的无线密钥快速生成方案,通过控制IRS反射合法双发与IRS之间的MIMO信号来构建等效的快速信道,可更显著地提升密钥生成速率(KGR)。该文首先从信息论角度对所提方案的密钥速率和安全性进行了分析与证明,推导了密钥速率性能上界的表达式。基于此,从不同的窃听场景出发,分析窃听者分别靠近合法收发方和IRS进行窃听时,其靠近的距离对密钥生成速率性能的影响,发现所提方案在密钥速率和安全性能上均得到显著提升。最后,通过仿真验证了所提方案的有效性和理论分析的正确性。