基于人工噪声、非理想 CSI 和有限字母表的 MIMO DF 中继波束成形保密传输

在本文中，我们考虑在存在一个用户和 $J$ 个非合谋窃听者的情况下，具有非理想信道状态信息（CSI）、协作人工噪声（AN）注入和有限字母表输入的解码转发（DF）中继波束成形。源与用户之间的通信由多输入多输出（MIMO）DF 中继辅助。我们利用窃听码由两部分组成的事实：i）公共消息（非保密），以及 ii）秘密消息。源发送两个独立消息：i）公共消息（非保密），以及 ii）秘密消息。公共消息以固定速率 $R_{0}$ 发送，且旨在发送给该用户。秘密消息也旨在发送给该用户，但应对 $J$ 个窃听者保持保密。源和 MIMO DF 中继在各自功率约束下工作。为了提高保密速率，MIMO 中继还注入人工噪声。所有链路上的 CSI 假定为非理想的，且 CSI 误差假定为范数有界。为了最大化最坏情况保密速率，我们最大化到用户的最坏情况链路信息速率，约束条件为：i）源和 MIMO 中继上的各自功率约束，以及 ii）到 $J$ 个窃听者的最好情况链路信息速率小于或等于 $R_{0}$，以支持固定的公共消息速率 $R_{0}$。给出了展示完美/非理想 CSI、存在/不存在 AN 以及有限字母表输入对保密速率影响的数值结果。