利用智能反射面保障 NOMA 网络的安全性
信息论
2021-04-16 v3 系统与控制
系统与控制
math.IT
摘要
本文研究了智能反射面 (IRS) 辅助的非正交多址 (NOMA) 网络的安全增强问题，提出了一种分布式 IRS 使能的 NOMA 传输框架，在存在被动窃听者的情况下安全地服务用户。考虑到窃听者的瞬时信道状态信息 (CSI) 在实践中难以获取，我们采用保密中断概率 (SOP) 作为安全度量。我们构建了一个问题，通过联合优化基站 (BS) 的发射波束成形和 IRS 的相移，在连续干扰消除 (SIC) 解码约束和 SOP 约束下最大化用户间的最小保密速率。针对单天线 BS 的特殊情况，我们推导了精确的闭式 SOP 表达式，并提出了一种基于环形惩罚的连续凸近似 (SCA) 算法来联合设计功率分配和相移。而对于更具一般性且更具挑战性的多天线 BS 情况，我们采用 Bernstein 型不等式将 SOP 约束近似为确定性凸形式。在此基础上，开发了一种高效的交替优化 (AO) 算法来求解所考虑的问题。数值结果验证了所提算法相对于基线方案的优势。特别地，揭示了关于分布式 IRS 部署的两个有趣现象：1) 仅当分布式 IRS 均分反射单元时才能实现保密速率峰值；2) 由于 IRS 数量与每个 IRS 配备的反射单元数之间的权衡，分布式 IRS 部署并不总是优于集中式 IRS 部署。
引用
@article{arxiv.2104.03460,
title = {Securing NOMA Networks by Exploiting Intelligent Reflecting Surface},
author = {Zheng Zhang and Jian Chen and Qingqing Wu and Yuanwei Liu and Lu Lv and Xunqi Su},
journal= {arXiv preprint arXiv:2104.03460},
year = {2021}
}
备注
30 pages