一种安全全双工多用户系统的新设计范式

我们考虑一个全双工（FD）多用户系统，其中 FD 基站（BS）被设计用于在存在半双工窃听者（Eves）的情况下同时服务下行链路（DL）与上行链路（UL）用户。问题是在所有合法用户中最大化最小（max-min）保密速率（SR），其中 FD-BS 处的信息信号伴随有人工噪声以削弱 Eves 的信道。为提升 max-min SR，功率预算的主要部分需分配给信道质量差的用户（例如远离 FD-BS 的用户），这会损害其他用户的 SR，从而 compromise 每用户 SR。此外，设计 FD 系统的主要障碍来自用户间的自干扰（SI）与同信道干扰（CCI）。因此我们提出一种替代方案：FD-BS 利用时间块的一部分服务近 DL 用户与远 UL 用户，剩余部分时间服务其他用户。所提方案减轻了 SI、CCI 与多用户干扰的有害影响，并提供了系统鲁棒性。SR 优化问题具有高度非凹且非光滑的目标，并受非凸约束。在完美信道状态信息（CSI）情形下，我们开发了低复杂度路径跟踪算法，每次迭代仅涉及一个中等维度的简单凸规划。我们证明该路径跟踪算法保证至少收敛到局部最优。随后，我们将路径跟踪算法推广到部分已知 Eves CSI（仅知 Eves 的 CSI 统计信息）以及最坏情形（Eves 可采用更先进的线性解码器）的情况。大量数值结果进一步证明了我们所提方法的优越性。