[发明专利]可重构智能表面辅助的波束攻击方法

说明书

本发明属于信息与通信技术领域，具体的说是一种可重构智能表面(RIS)辅助的波束攻击方法。本发明的目的是攻击者(Wyn)通过调节RIS的相位偏移(PS)矩阵来最小化接收方(Bob)处的可达率。对于RIS辅助的波束赋形这一非凸优化问题，本发明给出了一种低复杂度的交替方向(LAD)算法。该算法将求解RIS的PS矩阵的问题分解为依次求解矩阵中各个元素的问题，能够得到各个反射单元PS的闭式解，从而降低了解决该类非凸优化问题的计算复杂度。同时，仿真结果表明本发明给出的求解算法收敛性较好；在最小化接收方可达率上，本发明相较于随机方案和无RIS方案能取得更好的效果。

技术领域

本发明属于信息与通信技术领域，具体的说是一种可重构智能表面辅助的波束攻击方法。

背景技术

可重构智能表面(Reconfigurable intelligent surface,RIS)因其对反射信号相位偏移(phase shift，PS)的控制能力而成为未来第六代移动通信的一项潜在技术。现有研究表明，RIS不需要昂贵的硬件设备就能获得可观的多径分集增益。近年来，在RIS的辅助下，针对最大化接收方可达率的问题提出了多种算法，如半定松弛，OM算法，MM算法，块坐标下降以及ADMM算法。同时，RIS也被视为可以提升物理层安全的一项关键技术。

值得一提的是，现存的研究大多聚焦于RIS带来的性能增益，而很少注意到这项技术存在的潜在风险。作为一种低成本的无源装置，RIS也可能被非法的攻击者所控制。与主动攻击相比，RIS辅助的无源波束赋形攻击不需要额外的发送功率就能达到攻击目的。例如，“K.Huang and H.Wang,“Intelligent Reflecting Surface Aided PilotContamination Attack and Its Countermeasure,”IEEE Trans.Wirel.Commun.,vol.20,no.1,pp.345-359,Jan.2021”中提出了一种窃听方控制RIS的导频污染攻击方式；“J.Yang,X.Ji,F.Wang,K.Huang and L.Guo,“A novel pilot spoofing scheme via intelligentreflecting surface based on statistical CSI,”IEEE Trans.Veh.Technol.,doi:10.1109/TVT.2021.3120602”通过改变RIS上行和下行链路的相位偏移参数，实现了保密容量的最小化。可以看出，上述两篇文献向我们揭示了窃听方可以利用RIS窃听信息。

然而，接收方也可以采取相应的措施阻止窃听方窃听信息。事实上，对于一个攻击者(Wyn)来说，完全可以专注于降低接收方的通信质量，通过控制RIS最小化接收方的可达率来达到攻击的目的。

发明内容

本发明的目的是提出一种解决RIS辅助的波束赋形中涉及到的非凸优化问题的算法。本发明的技术方案是基于Wyn控制的RIS辅助无源波束赋形攻击模型，提出一种最小化接收方可达率的优化问题并给出一种低复杂度的交替方向算法(low-complexityalternating direction，LAD)。