In this paper, we propose a robust secure transmission scheme for an active reconfigurable intelligent surface (RIS) enabled symbiotic radio (SR) system in the presence of multiple eavesdroppers (Eves). In the considered system, the active RIS is adopted to enable the secure transmission of primary signals from the primary transmitter to multiple primary users in a multicasting manner, and simultaneously achieve its own information delivery to the secondary user by riding over the primary signals. Taking into account the imperfect channel state information (CSI) related with Eves, we formulate the system power consumption minimization problem by optimizing the transmit beamforming and reflection beamforming for the bounded and statistical CSI error models, taking the worst-case SNR constraints and the SNR outage probability constraints at the Eves into considerations, respectively. Specifically, the S-Procedure and the Bernstein-Type Inequality are implemented to approximately transform the worst-case SNR and the SNR outage probability constraints into tractable forms, respectively. After that, the formulated problems can be solved by the proposed alternating optimization (AO) algorithm with the semi-definite relaxation and sequential rank-one constraint relaxation techniques. Numerical results show that the proposed active RIS scheme can reduce up to 27.0% system power consumption compared to the passive RIS.


翻译:在本文中,我们提出了一种针对多个窃听器存在情况下的活动式可重构智能表面(RIS)启用的共生无线(SR)系统的鲁棒安全传输方案。在考虑了与Eves相关的不完美通道状态信息(CSI)的前提下,我们通过优化传输波束成形和反射波束成形来最小化系统功耗,并采用有界和统计CSI误差模型,分别考虑最坏情况下的信噪比(SNR)约束和Eves的SNR失效概率约束。具体来说,采用S-Procedure和Bernstein-Type不等式来近似地将最坏情况下的SNR和SNR失效概率约束转换为可处理的形式。之后,可以通过带有半正定松弛和顺序秩-1约束松弛技术的备选优化(AO)算法来解决所制定的问题。数值结果表明,与被动式RIS相比,所提出的活动式RIS方案可以将系统功耗降低高达27.0%。

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