关于窃听信道中广义人工噪声辅助安全波束成形的保密速率
信息论
2012-02-28 v1 math.IT
摘要
本文考虑了在快速瑞利衰落信道中，发射端完全已知主信道信息而仅知道窃听者信道状态信息统计特性的安全传输问题。对于多输入单输出单天线窃听者系统，我们推广了Goel和Negi著名的基于人工噪声（AN）的波束成形方法，该方法仅启发式地选择方向来发射AN。我们的方案可以将AN注入到消息方向，这优于Goel和Negi的方案（其中AN仅注入到与主信道正交的方向）。所提出的AN方案的遍历保密速率可以表示为一个高度简化的功率分配问题。为了实现这一点，我们证明了用于承载消息的信号的最优传输方案是一个波束成形器，它与合法信道的方向对齐。在刻画信号和AN的协方差矩阵的最优特征向量后，我们还给出了在主信道中发射AN达到最优的必要条件。由于由此产生的保密速率是一个非凸的功率分配问题，我们开发了一种算法来高效求解。仿真结果表明，我们的广义AN方案优于Goel和Negi的方案，特别是当合法信道质量远差于窃听者信道时。特别地，非零保密速率的区域被扩大，这可以在应用所提出的AN辅助波束成形时显著提高安全网络的连通性。
引用
@article{arxiv.1202.5830,
title = {On Secrecy Rate of the Generalized Artificial-Noise Assisted Secure Beamforming for Wiretap Channels},
author = {Pin-Hsun Lin and Szu-Hsiang Lai and Shih-Chun Lin and Hsuan-Jung Su},
journal= {arXiv preprint arXiv:1202.5830},
year = {2012}
}
备注
28 pages, 7 figures, submitted to IEEE Transactions on Wireless Communications