论 MIMO 窃听信道的保密容量：凸重构与高效数值方法
信息论
2021-07-09 v2 信号处理
math.IT
摘要
本文提出了在多个线性发射协方差约束（包括和功率约束、每天线功率约束和干扰功率约束）下求解多输入多输出（MIMO）窃听信道保密容量的新型数值方法。该问题的解析解尚属未知，且现有数值解存在收敛速度慢和/或每次迭代复杂度高的问题。推导计算高效的保密容量解具有挑战性，因为保密速率表示为发射协方差矩阵的差凸函数（DC），其凸性仅在一些特殊情况下已知。在本文中，我们提出了两种低复杂度方法来计算保密容量，并给出了退化信道的凸重构。在第一种方法中，我们利用加速 DC 算法，该算法需要求解一系列凸子问题，对此我们提出了一种高效的迭代算法，其中每次迭代都有闭式解。在第二种方法中，我们依靠保密容量问题的凹凸等价重构，由此导出所谓的部分最佳响应算法以获得最优解。值得注意的是，第二种方法的每次迭代也可闭式完成。仿真结果表明，与其他已知解相比，我们的方法收敛更快。我们进行了大量数值实验来评估各种参数对所得保密容量的影响。
引用
@article{arxiv.2012.05667,
title = {On the Secrecy Capacity of MIMO Wiretap Channels: Convex Reformulation and Efficient Numerical Methods},
author = {Anshu Mukherjee and Björn Ottersten and Le-Nam Tran},
journal= {arXiv preprint arXiv:2012.05667},
year = {2021}
}