在不完美与未知 CSI 下低分辨率 IRS 辅助系统中所有用户的安全通信
信号处理
2025-08-22 v3
摘要
鉴于所有用户信道条件、位置的异质性与不确定性，以及攻击者/窃听者位置未知，为所有用户提供保密性具有挑战性且并非总是可行。这项工作迈出了保证所有用户保密性的第一步，其中使用低分辨率智能反射面 (IRS) 来增强合法用户的接收并阻止潜在窃听者 的拦截。在现实场景中，由于 IRS 无源反射单元 的硬件限制，使用全分辨率（连续）相移 是不切实际的。因此，在本文中，我们考虑一个更实际的场景，其中相移 由低分辨率（量化）相移 建模，同时处理由不完美信道状态信息 (CSI) 引起的相移误差 (PSE)。为此，我们的目标是在完美/不完美/未知 CSI 下，通过联合优化发射机的波束成形向量和 IRS 的无源反射单元 (PRE)，最大化所有用户中的最小保密速率。由此产生的优化问题是非凸的，并且在 CSI 不完美/未知时更为复杂。为了解决这一问题，我们将目标函数线性化并将问题分解为顺序子问题。当无法获得完美 CSI 时，我们使用逐次凸近似 (SCA) 方法将与不完美 CSI 相关的半无限约束转化为有限线性矩阵不等式 (LMI)。我们证明所提出的算法以较低的计算复杂度收敛到局部最优解。在实际设置下的大量仿真表明，在 IRS 的 PRE 被量化且受 PSE 影响的情况下，我们的方法能够确保所有用户的安全通信。
引用
@article{arxiv.2504.05048,
title = {Secure Communications for All Users in Low-Resolution IRS-aided Systems Under Imperfect and Unknown CSI},
author = {Monir Abughalwa and Diep N. Nguyen and Dinh Thai Hoang and Thang X. Vu and Eryk Dutkiewicz and Symeon Chatzinotas},
journal= {arXiv preprint arXiv:2504.05048},
year = {2025}
}
备注
arXiv admin note: substantial text overlap with arXiv:2504.05067