无 Eve CSI 时基于可移动天线的物理层安全：联合优化波束赋形与天线位置
信息论
2024-05-28 v1 信号处理
math.IT
摘要
基于固定位置天线 (FPA) 的物理层安全 (PLS) 技术已引起广泛关注。由于天线的固定特性，当前的 FPA 基于 PLS 方案无法充分利用空间自由度，从而可能在所需/不希望的方向上存在安全收益减弱。与 FPA 概念不同，移动天线 (MA) 是一种新型技术，通过在微观尺度上灵活移动天线来重新构成无线信道并提升相应容量。MA 赋能的 PLS 具有巨大的潜力，值得进一步调查。本文首次针对 MA 启用 PLS 系统进行 secrecy 性能研究，即 MA 基础的 Alice 在单天线 Eve 的存在下（无需完美的信道状态信息 (CSI)），向多个单天线 Bob 发送机密信息。为实现对最差 Bob 的 secrecy rate 最大化，我们在最小移动距离、Eve 的不确定 CSI 以及最大发射功率约束下，联合设计 Alice 处的发射波束赋形和天线位置。进一步地，采用投影梯度上升 (PGA)、交替优化 (AO) 和模拟退火 (SA) 等方法，以求解 secrecy rate 最大化问题的非凸特性。仿真结果表明，所提方法的有效性和正确性。特别是，对于不同关键系统参数的设置，MA 启用 PLS 方案相对于传统 FPA 基于 PLS 方案可显著提升 secrecy rate。
引用
@article{arxiv.2405.16062,
title = {Movable Antenna Empowered Physical Layer Security Without Eve's CSI: Joint Optimization of Beamforming and Antenna Positions},
author = {Zhiyong Feng and Yujia Zhao and Kan Yu and Dong Li},
journal= {arXiv preprint arXiv:2405.16062},
year = {2024}
}