有源智能反射面辅助方向调制网络的联合功率分配与波束成形
信息论
2024-02-27 v4 math.IT
摘要
为提升传统方向调制（DM）网络的保密速率（SR）并克服无源智能反射面（IRS）级联信道的双重衰落效应，本文提出了一种发射机与有源IRS之间具有功率调整策略的新型有源IRS辅助DM系统。随后，在IRS功率约束下，通过交替优化功率分配（PA）因子、发射波束成形、接收波束成形以及IRS处的反射波束成形，建立最大化SR的联合优化问题。为求解所构造的非凸优化问题，提出了一种基于连续凸逼近（SCA）与Schur补的高性能最大化SR方案（Max-SR-SS），其中利用导数运算优化PA因子，采用广义Rayleigh-Ritz定理推导接收波束成形，并利用SCA策略设计发射波束成形与IRS相移矩阵。为降低高复杂度，提出了一种低复杂度方案，即基于等幅反射（EAR）与majorization-minimization（MM）的最大化SR方案（Max-SR-EM），其中分别采用EAR与MM方法推导IRS相移矩阵的幅度与相位。特别地，当接收机为单天线时，提出了一种基于交替优化的最大化SR方案（Max-SR-AO），其中PA因子、发射与反射波束成形由分数规划（FP）与SCA算法导出。仿真结果表明，在相同功率约束下，所提方案实现的SR增益优于固定PA与无源IRS方案。
引用
@article{arxiv.2307.00743,
title = {Joint Power Allocation and Beamforming for Active IRS-aided Directional Modulation Network},
author = {Rongen Dong and Feng Shu and Yongzhao Li and Jun Li and Yongpeng Wu and Jiangzhou Wang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2307.00743},
year = {2024}
}