STAR-RIS Aided Secure MIMO Communication Systems

多输入多输出 通信系统 计算机科学 电子工程 计算机网络 电信 电气工程 工程类 波束赋形
作者
Xiequn Dong,Zesong Fei,Xinyi Wang,Meng Hua,Qingqing Wu
出处
期刊:IEEE Transactions on Vehicular Technology [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:: 1-6
标识
DOI:10.1109/tvt.2024.3400277
摘要

This paper investigates simultaneous transmission and reflection reconfigurable intelligent surface (STAR-RIS) aided physical layer security (PLS) in multiple-input multiple-output (MIMO) systems, where the base station (BS) transmits secrecy information with the aid of STAR-RIS against multiple eavesdroppers equipped with multiple antennas. We aim to maximize the secrecy rate by jointly optimizing the active beamforming at the BS and passive beamforming at the STAR-RIS, subject to the hardware constraint for STAR-RIS. To handle the coupling variables, a minimum mean-square error (MMSE) based alternating optimization (AO) algorithm is applied. In particular, the amplitudes and phases of STAR-RIS are divided into two blocks to simplify the algorithm design. Besides, by applying the Majorization-Minimization (MM) method, we derive a closed-form expression of the STAR-RIS's phase shifts. Numerical results show that the proposed scheme significantly outperforms various benchmark schemes, especially as the number of STAR-RIS elements increases.
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