The potential of Reconfigurable Intelligent Surfaces (RISs) for energy-efficient and performance-boosted wireless communications is recently gaining remarkable research attention, motivating their consideration for various $5$-th Generation (5G) Advanced and beyond applications. In this paper, we consider a Multiple-Input Multiple-Output (MIMO) Physical Layer Security (PLS) system with multiple data streams including one legitimate passive RIS and one malicious passive RIS, with the former being transparent to the multi-antenna eavesdropper and the latter's presence being unknown at the legitimate multi-antenna transceivers. We first present a novel threat model for the RIS-boosted eavesdropping system and design a joint optimization framework for the eavesdropper's receive combining matrix and the reflection coefficients of the malicious RIS. Focusing next on the secrecy rate maximization problem, we present an RIS-empowered PLS scheme that jointly designs the legitimate precoding matrix and number of data streams, the Artificial Noise (AN) covariance matrix, the receive combining matrix, and the reflection coefficients of the legitimate RIS. The proposed optimization algorithms, whose convergence to at least local optimum points is proved, are based on alternating maximization, minorization-maximization, and manifold optimization, including semi-closed form expressions for the optimization variables. Our extensive simulation results for two representative system setups reveal that, in the absence of a legitimate RIS, transceiver spatial filtering and AN are incapable of offering non-zero secrecy rates, even for malicious RISs with small numbers of elements. However, when an $L$-element legitimate RIS is deployed, confidential communication can be safeguarded against eavesdropping systems possessing even more than a $5L$-element malicious RIS.


翻译:重新配置智能表面系统(PLS)具有多个数据流,包括一个合法的被动光学和一个恶意的被动光学系统(RIS),前者对多层电磁监听器具有透明度,后者的存在在合法的多层电磁传输器中并不为人所知。我们首先为各种5美元(5G)的高级及以后应用程序推出一个新的威胁模型,并设计一个包含多个数据流的多投入多输出(MIMO)的物理层安全(PLS)系统(PLS)系统(PLS)系统,包括一个合法的被动光学摄取器,而后者的存在在合法的多层电磁传输器传输器中并不为人知,我们首先为新颖的SISDRVS系统提供了一个新的威胁模型,在最优化的系统(Ormalationality)中,在最优化的系统(Oralliversal Rislational)中,在最优化的图像中,在最优化的系统(Ormalal)中,在最优化的图像中,在最优化的服务器上,在最优化的图像中,在最优化的系统(Orallationalal),在最优化的图像中,在最优化的图像中,在最优化的服务器中,在最优化的图像中可以提供最优化的图像中,在最优化的图像中,在最优化的,在最优化的,在最优化的状态中,在最优化的图像中,在最优化的变化。

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