[发明专利]可重构智能表面辅助的波束攻击方法

权利要求书

1.可重构智能表面辅助的波束攻击方法，用于存在RIS的多输入多输出无线通信系统，系统中发送方(Alice)和接收方(Bob)之间通过一条直射径和RIS进行通信，RIS被攻击者(Wyn)所控制，定义，Alice和Bob处分别有N_t和N_r根天线，RIS处有N个反射单元，RIS中的每个反射单元都可以独立调节入射信号的PS，Alice通过设置波束赋形矢量来提供和Bob通信的性能增益，而Wyn通过调节RIS的反射单元来干扰Alice和Bob的通信；Alice和RIS之间的链路信道、RIS和Bob之间的链路信道以及Alice和Bob之间的链路信道分别用来表示，表示复数域，Alice发送的基带信号s满足s^Hs＝E_s，E_s表示信号功率；Bob处接收到的信号表示为：

式中表示RIS的PS矩阵，θ_i∈[0,2π)表示第i个反射单元的PS，w满足||w||²＝1表示Alice处的波束赋形矢量，表示复加性高斯白噪声，σ²表示噪声功率，I表示单位矩阵；其特征在于，所述波束赋形攻击方法为：

Alice通过设计波束赋形矢量w来最大化Bob处的可达率，而Wyn通过设计PS来最小化Bob处的可达率，以此来影响Alice和Bob处的通信，则建立优化问题为：

P₀:

s.t.||w||²＝1

θ_i∈[0,2π),i＝1,2,…,N

R表示Bob处可达率：

R＝log₂(1+γ_SNR)

γ_SNR表示接收信号信噪比：

将问题P₀转化为：

P₁:

s.t.||w||²＝1

θ_i∈[0,2π),i＝1,2,…,N

确定Alice处波束赋形矢量w：

对于一个给定的PS矩阵Θ，将问题P₁改写为：

P₂:

s.t.||w||²＝1

问题P₂等价于：

P₃:

s.t.||w||²≠0

矩阵H^HH为N^t阶Hermite矩阵，则：

式中λ_max(H^HH)表示矩阵H^HH的最大特征值，而w此时正是矩阵H^HH对应最大特征值的特征向量且满足||w||²＝1；

确定Wyn处PS矩阵Θ：

将问题P₁转化为：

P₄:

s.t.θ_i∈[0,2π),i＝1,2,…,N

由矩阵理论知识得：

将问题P₄转化为：

P₅:

s.t.θ_i∈[0,2π),i＝1,2,…,N

当其他参数固定时，将问题P₅分解为N个子问题，N即为RIS的反射单元个数，其中第n个子问题是：

s.t.θ_n∈[0,2π)

定义矩阵

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分别表示元素Q_j,k的幅值和相位；

令第n个子问题有两个根，分别为：

式中：

中使取值更小的解即为问题P₅_n的解，依次计算N个子问题即可得到RIS处的PS矩阵Θ。