用于保密通信的编码增强协作干扰：MIMO情形
信息论
2024-07-03 v2 信号处理
math.IT
摘要
本文考虑一个高斯多输入多输出(MIMO)窃听信道，包含一个合法发送者、一个合法接收者(Bob)、一个窃听者(Eve)和一个协作干扰机。所有节点均可配备多根天线。传统上，干扰机发射高斯噪声(GN)以增强安全性。然而，该方法下干扰信号不仅干扰Eve也干扰Bob。本文中，除GN策略外，我们假设干扰机也可选择使用编码干扰机(EJ)策略，即不发送GN，而是从适当码本发送一个码字。在特定条件下，EJ方案使Bob能解码干扰码字从而消除干扰，而Eve即便知晓所有码本仍无法做到。我们首先在强安全性度量下推导系统保密率的内界，然后以计算高效的方式通过预编码器设计最大化该界。在单输入多输出(SIMO)情形下，我们证明尽管非凸，功率控制问题对GN和EJ方案均可最优求解。在MIMO情形下，我们提出使用矩阵同步对角化(SD)技术求解问题，其所需计算复杂度极低。仿真结果表明，通过引入具有编码能力的协作干扰机，并允许其在GN与EJ方案间切换，可实现保密率的显著提升。此外，所提算法在保密率和计算时间上均显著优于当前最先进基准。
引用
@article{arxiv.2209.11462,
title = {Coding-Enhanced Cooperative Jamming for Secret Communication: The MIMO Case},
author = {Hao Xu and Kai-Kit Wong and Yinfei Xu and Giuseppe Caire},
journal= {arXiv preprint arXiv:2209.11462},
year = {2024}
}
备注
16 pages, 10 figures. Accepted for publication in IEEE Transactions on Communications