面向物联网网络的联合信息与干扰波束成形：基于率分割的安全方案
信号处理
2024-07-22 v1
摘要
本文旨在解决面向多用户多输入单输出（MU-MISO）物联网（Internet of Things, IoT）系统的物理层（PHY）安全问题，存在被动窃听者（Eves）。为此，我们提出一种人工噪声（Artificial Noise, AN）辅助的率分割（Rate-Splitting, RS）基于安全波束成形方案。我们的设计考虑了公共消息的双重用途，并将研究重点放在隐藏私有消息以实现安全通信。具体而言，利用 AN 辅助 RS 基于波束成形，我们旨在通过联合设计传输信息波束和 AN 波束来最大化聚焦密谋求和速率（Focused Secrecy Sum-Rate, F-SSR），同时满足物联网设备（IoDs）处的私有消息所需的接收约束，以及基站的 per-antenna 发射功率约束。随后，我们提出了一个两阶段算法进行迭代求解。通过将非凸项转化为线性项，我们首先将原始问题重构为凸优化问题。接着，我们将优化问题转化为无约束问题以获得全局最优解。利用对偶框架，我们进一步开发了基于屏障内点法的高效算法来求解重构后的问题。仿真结果验证了我们提出方案的优异性能。
引用
@article{arxiv.2407.13973,
title = {Joint Information and Jamming Beamforming for Securing IoT Networks With Rate-Splitting},
author = {Bin Qiu and Wenchi Cheng and Wei Zhang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2407.13973},
year = {2024}
}