具有完美与不完美 CSI 的有限块长 IRS 辅助系统中的“人人安全”
信号处理
2025-08-22 v3
摘要
鉴于用户信道条件、位置的异质性以及攻击者/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能实现。在超可靠低延迟通信 (URLLC) 和大规模机器类通信 (mMTC) 中普遍存在的有限块长约束下，该问题变得更加困难。这项工作迈出了在有限块长机制 (FBR) 下保证所有 URLLC/mMTC 用户保密性的第一步，其中智能反射面 (IRS) 被用于增强合法用户的接收并阻止潜在窃听者 的拦截。为此，我们旨在通过在 FBR 延迟约束下联合优化发射机的波束成形和 IRS 的无源反射单元 (PREs)，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，在不完美信道状态信息 (CSI) 下甚至更加复杂。为了解决该问题，我们将目标函数线性化，并将问题分解为顺序子问题。当完美 CSI 不可用时，我们使用逐次凸逼近 (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，得益于我们的闭式线性化方法，所提出的算法能以较低的计算复杂度收敛到局部最优解。这使得该解决方案可扩展至大型 IRS 部署。在实际设置下的广泛仿真表明，即使仅具有不完美 CSI，我们的方法也能确保所有用户的安全通信，同时满足 FBR 约束。
引用
@article{arxiv.2504.05067,
title = {"Security for Everyone" in Finite Blocklength IRS-aided Systems With Perfect and Imperfect CSI},
author = {Monir Abughalwa and Diep N. Nguyen and Dinh Thai Hoang and Van-Dinh Nguyen and Ming Zeng and Quoc-Viet Pham and Eryk Dutkiewicz},
journal= {arXiv preprint arXiv:2504.05067},
year = {2025}
}
备注
arXiv admin note: substantial text overlap with arXiv:2504.05048