增强全双工无线电物理层安全的鲁棒波束成形与干扰方案
信息论
2019-04-23 v1 math.IT
摘要
本文在最坏情况下研究了全双工基站（BS）辅助系统的物理层安全，其中上行发射机（UT）与下行接收机（DR）均配备单天线，而一个强大的窃听者配备多天线。为保障从 BS 和 UT 发出的信号机密性，提出了一种人工噪声（AN）辅助的保密波束成形方案，该方案对窃听信道与残余自干扰信道的现实不完美状态信息具有鲁棒性。我们的目标函数是通过联合优化保密信号的波束成形向量与 AN 的发射协方差矩阵，最大化 BS 与 UT 所实现的最坏情况求和保密速率。然而，所得的优化问题是非凸且非线性的。为高效获得解，我们采用块坐标下降算法将非凸问题转化为一系列凸问题。我们调用线性矩阵不等式以求得其 Karush-Kuhn-Tucker（KKT）解。为评估可达性能，解析推导了最坏情况保密速率。此外，我们利用投影矩阵理论构建了另一种保密传输方案以进行性能比较。仿真结果表明，所提鲁棒保密传输方案获得了显著的保密性能增益，验证了所提方法的有效性。
引用
@article{arxiv.1903.10787,
title = {Robust beamforming and jamming for enhancing the physical layer security of full duplex radios},
author = {Zhengmin Kong and Shaoshi Yang and Die Wang and Lajos Hanzo},
journal= {arXiv preprint arXiv:1903.10787},
year = {2019}
}
备注
10 pages, 5 figures, accepted to appear on IEEE Transactions on Information Forensics and Security, Mar. 2019