Large intelligent surface (LIS)-aided wireless communications have drawn significant attention recently. We study the physical layer security of the downlink LIS-aided transmission framework for randomly located users in the presence of a multiple-antenna eavesdropper. To show the advantages of LIS-aided networks, we consider two practice scenarios: Communication with and without LIS. In both cases, we apply the stochastic geometry theory to derive exact probability density function (PDF) and cumulative distribution function (CDF) of signal-to-interference plus noise ratio. Furthermore, the obtained PDF and CDF are used to evaluate important security performance of wireless communication including the secrecy outage probability, the probability of nonzero secrecy capacity, and the average secrecy rate. In order to validate the accuracy of our analytical results, extensive Monte-Carlo simulations are subsequently conducted which provide interesting insights on how the secrecy performance is influenced by various important network parameters. Our results show that compared with the communication scenario without an LIS, the deployment of LIS can improve the performance and enhance the communication security substantially. In particular, the security performance of the system can be significantly improved by increasing the number of reflecting elements equipped in an LIS.


翻译:最近,我们研究了LIS辅助下链路传输框架的物理层安全。为了展示LIS辅助网络的优点,我们考虑了两种做法设想:与LIS的通信和不与LIS的通信。在这两种情况下,我们应用Stochatic 几何理论来得出信号对干扰和噪音比率的准确概率功能(PDF)和累积分布功能(CDF),此外,获得的PDF和CDF用来评价无线通信的重要安全性能,包括保密性失灵概率、非零保密能力的概率和平均保密率。为了验证我们的分析结果的准确性,随后进行了广泛的Monte-Carlo模拟,对保密性能如何受到各种重要网络参数的影响进行了有趣的了解。我们的结果显示,与没有LIS的通信情景相比,LIS的部署可以改进性能和大大加强通信安全性能。特别是,系统的安全性能可以通过增加反映LIS的元素数量而大大改进。

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