Saeed, Osama Yousef Abdulrahman (2026) Secure Beamforming Design for Ris-Assisted Isac Under Crb Constraints. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

PDF (MS thesis) KFUPM_Thesis_Osama_Saeed_g202392150.pdf Restricted to Repository staff only until 21 July 2027. Download (1MB)

Arabic Abstract

تتناول هذه الرسالة أمن الطبقة الفيزيائية في أنظمة الاتصال والاستشعار المتكاملة المعززة بالأسطح الذكية القابلة لإعادة التهيئة، وذلك في بيئة تضم عدة متنصتين. وتهدف الدراسة إلى تحسين أداء السرية من خلال التصميم المشترك لكلٍّ من التشكيل الحزمي للإرسال وإزاحات الطور الخاصة بالسطح الذكي، مع الالتزام بقيد حد كرامر–راو لضمان دقة تقدير زاوية وصول إشارة الهدف. وتقترح الرسالة صيغتين لمسألة التحسين: الأولى تهدف إلى تحقيق العدالة بين المستخدمين عبر تعظيم أدنى معدل سرية، والثانية تركز على تعظيم مجموع معدلات السرية الكلية. ولتحسين إزاحات الطور في السطح الذكي القابل لإعادة التهيئة، تُستخدم تقنيات التحسين على متشعبات ريمان بالاعتماد على أساليب العقوبة الدقيقة. وتُظهر نتائج المحاكاة أن الإطار المقترح قادر على تحقيق توازن فعّال بين سرية الاتصالات، ودقة الاستشعار، وعدالة توزيع الأداء بين المستخدمين. كما يتبيّن أن صيغة تعظيم أدنى معدل سرية تحقق تحسناً ملحوظاً في أقل معدل سرية بين المستخدمين مقارنة بصيغة تعظيم مجموع المعدلات، وذلك مقابل انخفاض محدود في الإنتاجية الكلية للنظام. وتتضمن الرسالة كذلك امتداداً يعالج مسألة تعظيم كفاءة الطاقة، بهدف دراسة العلاقة المتبادلة بين السرية، ودقة الاستشعار، واستهلاك القدرة في أنظمة الاتصال والاستشعار المتكاملة المعززة بالأسطح الذكية القابلة لإعادة التهيئة.

English Abstract

This thesis investigates the physical layer security of reconfigurable intelligent surface (RIS)-assisted integrated sensing and communication (ISAC) systems in the presence of multiple eavesdroppers. We jointly optimize the transmit beamforming and RIS phase shifts to maximize secrecy performance while satisfying a Cramér–Rao bound (CRB) constraint on target direction-of-arrival (DoA) estimation. Two optimization formulations are proposed: max-min secrecy rate fairness and sum secrecy rate maximization. The RIS phase shift optimization is performed using Riemannian manifold optimization with exact penalty methods. Simulation results demonstrate that the proposed framework effectively balances communication secrecy, sensing accuracy, and user fairness, with the max-min secrecy scheme significantly improving the minimum user secrecy rate compared to the sum-rate secrecy scheme at modest throughput cost. The research also includes an extension to solve an energy effciency maximization problem to study how secrecy, sensing accuracy, and power consumption interact in RIS-assisted ISAC systems.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Engineering Research Physics
Department:	College of Engineering and Physics > Electrical Engineering
Thesis Advisor:	Salam Adel Zummo,
Thesis Co-Advisor:	Ali Nasir,
Thesis Committee Members:	Ali Muqaibel,
Depositing User:	OSAMA YOUSEF ABDULRAHMAN SAEED
Date Deposited:	23 Jul 2026 06:05
Last Modified:	23 Jul 2026 06:05
URI:	https://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/144668