面向多用户 MIMO 高斯广播信道服务集成的辅助人工噪声双目标发射机优化

本文考虑了具有集成服务的多用户 MIMO 系统中的人工噪声（AN）辅助发射设计。具体而言，两种服务消息被合并并同时服务：一个旨在发送给所有接收者的多播消息，和一个旨在仅发送给一个接收者且要求对其他未授权接收者完全保密的机密消息。我们的兴趣在于联合设计多播消息、机密消息和人工噪声（AN）的输入协方差，以同时最大化可达保密速率和多播速率。在物理层服务集成的背景下，该问题被界定为保密速率域最大化（SRRM）问题。由于该双目标优化问题本质上难以求解，我们提出了两种不同的标量化方法将其转化为标量优化问题。首先，我们提议将多播速率预设为常数，相应地，原双目标问题转化为带有多播服务质量（QoMS）约束的保密速率最大化（SRM）问题。通过改变该常数，可以获得不同的帕累托最优点。所得的 SRM 问题可通过可证明收敛的凹差（DC）算法迭代求解。在第二种方法中，我们旨在最大化保密速率和多播速率的加权和。通过改变权重向量，同样可以获得不同的帕累托最优点。我们证明，该加权和速率最大化（WSRM）问题可以被重构为易于交替优化（AO）的原始可分解形式。然后，我们通过理论分析和数值仿真，从整体性能和计算复杂度方面比较了这两种标量化方法，并由此得出新的见解。