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ITS与STAR-RIS联合辅助的物理层密钥生成方案

朱政宇 王若凡 李鑫泽 钟州 陈亚军 赵健 孙钢灿

移动通信2026,Vol.50Issue(1):2-7,43,7.
移动通信2026,Vol.50Issue(1):2-7,43,7.DOI:10.3969/j.issn.1006-1010.20251015-0002

ITS与STAR-RIS联合辅助的物理层密钥生成方案

Joint Optimization of ITS and STAR-RIS for Enhanced Physical Layer Key Generation

朱政宇 1王若凡 2李鑫泽 2钟州 3陈亚军 3赵健 4孙钢灿2

作者信息

  • 1. 郑州大学电气与信息工程学院,河南 郑州 450001||西安电子科技大学空天地一体化综合业务网全国重点实验室,陕西 西安 710071
  • 2. 郑州大学电气与信息工程学院,河南 郑州 450001
  • 3. 信息工程大学,河南 郑州 450002
  • 4. 国网河南省电力公司电力科学研究院,河南 郑州 450052
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摘要

Abstract

Physical layer key generation(PKG)faces challenges in obstructed environments,such as low key generation rates,limited coverage,and high antenna power consumption.This paper proposes a key generation scheme assisted by Intelligent Transmitting Surface(ITS)and Simultaneously Transmitting and Reflecting Reconfigurable Intelligent Surface(STAR-RIS).By establishing a multi-user system model with multiple input single output,the ITS assists transmitters in replacing traditional antenna arrays for beamforming,while the STAR-RIS is deployed on the user side to achieve full-space channel reconstruction.Based on this,the key and rate expressions are derived,and an optimization problem aiming to maximize both key generation rate and security is formulated.To solve this non-convex problem,an alternating optimization algorithm is proposed to jointly optimize the amplitude and phase of ITS and STAR-RIS.Simulation results show that the proposed joint optimization algorithm converges effectively,significantly improving the system key generation rate compared to the independent optimization of ITS or STAR-RIS,especially in deep blockage scenarios,where it demonstrates superior performance.

关键词

智能透射面/同时透射和反射可重构智能表面/物理层密钥生成/交替优化

Key words

intelligent transmitting surface/simultaneously transmitting and reflecting reconfigurable intelligent surface/physical layer key generation/alternating optimization

分类

信息技术与安全科学

引用本文复制引用

朱政宇,王若凡,李鑫泽,钟州,陈亚军,赵健,孙钢灿..ITS与STAR-RIS联合辅助的物理层密钥生成方案[J].移动通信,2026,50(1):2-7,43,7.

基金项目

国家自然科学基金项目"有源智能超表面辅助无线携能通信系统安全传输理论与方法研究""智能反射面赋能的无人机近场通信传输理论与关键技术研究""无线通信'一次一密'的内生安全理论与基于信息超材料的实现方法"(62571495,62571182,U22A2001) (62571495,62571182,U22A2001)

河南省自然科学基金优青项目"智能反射面辅助的无线携能通信安全传输理论与关键技术研究"(232300421097) (232300421097)

河南省高校科技创新人才支持计划资助"智能反射面辅助无人机通信系统物理层安全技术研究"(23HASTIT019) (23HASTIT019)

西安电子科技大学空天地一体化综合业务网全国重点实验室开放基金项目"面向毫米波近场传输的RIS辅助通感一体化波束资源分配算法研究"(ISN25-11) (ISN25-11)

移动通信

1006-1010

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