多天线保密通信与认知无线电通信之间的关系
信息论
2009-02-02 v1 math.IT
摘要
本文研究了在窃听者具有单/多天线的情形下，多天线或多输入多输出 (MIMO) 保密信道的容量。已知 MIMO 保密容量可通过使保密用户与窃听者之间的信道互信息最小差值最大化的最优发射协方差矩阵来达到。因此，MIMO 保密容量的计算可被表述为一个非凸的 max-min 问题，无法通过标准凸优化技术高效求解。为解决这一困难，我们探索了 MIMO 保密信道与近期发展的 MIMO 认知无线电 (CR) 信道之间的关系，在后者中，多天线次级用户与多个主用户在同一频谱上同时传输，且受限于主用户处的接收干扰功率约束，即所谓的“干扰温度 (IT)”约束。通过构建一个与 MIMO 保密信道具有相同信道响应的辅助 CR MIMO 信道，我们证明了实现保密容量的最优发射协方差矩阵，与在适当选取的 IT 约束下实现 CR 频谱共享容量的最优发射协方差矩阵相同。基于这一关系，我们提出了几种算法，通过将非凸的保密容量计算问题转化为一系列凸的 CR 频谱共享容量计算问题来求解。对于单天线窃听者的情形，所提算法获得了 MIMO 保密信道的精确容量；而对于多天线窃听者的情形，所提算法获得了 MIMO 保密容量的上下界。
引用
@article{arxiv.0901.4830,
title = {On the Relationship Between the Multi-antenna Secrecy Communications and Cognitive Radio Communications},
author = {Lan Zhang and Rui Zhang and Ying-Chang Liang and Yan Xin and Shuguang Cui},
journal= {arXiv preprint arXiv:0901.4830},
year = {2009}
}
备注
26 pages, 6 figures