IRS辅助窃听MIMO通信的保密性分析：基本极限与系统设计
信息论
2022-09-02 v1 math.IT
摘要
为满足未来创新应用的需求，许多研究致力于超越香农理论所预测的极限。除研究安全性、时延与语义等超越香农的度量外，另一方向是利用智能反射面（IRS）联合设计收发机与环境。本文考虑IRS辅助多输入多输出（MIMO）安全通信的分析与设计，该方向已引起大量关注但仍处于起步阶段。例如，尽管十分重要，IRS辅助窃听MIMO通信的基本极限在文献中尚属空白。本文通过确定遍历保密速率（ESR）与保密中断概率（SOP）来研究这些基本极限。为此，利用随机矩阵理论（RMT）推导了IRS辅助MIMO安全通信信道上互信息（MI）统计量联合分布的中心极限定理（CLT）。所得CLT随后用于获取ESR与SOP的闭式表达式，并推广至含多个多天线窃听者的场景。基于理论结果，提出了最大化人工噪声（AN）辅助ESR与最小化SOP的算法。数值结果验证了理论结果的准确性及所提优化算法的有效性。
引用
@article{arxiv.2209.00392,
title = {Secrecy Analysis for IRS-aided Wiretap MIMO Communications: Fundamental Limits and System Design},
author = {Xin Zhang and Shenghui Song},
journal= {arXiv preprint arXiv:2209.00392},
year = {2022}
}