MISO 多窃听者保密速率最大化的空间选择性人工噪声辅助发射优化

考虑一个被多个窃听者监听的 MISO 信道。我们的目标是设计一种人工噪声 (AN) 辅助发射策略，使得在总功率约束下可实现保密速率最大化。AN 辅助安全传输最近被发现是阻止窃听企图的一种有前景的方法。在许多现有研究中，机密信息发射协方差和 AN 协方差并未同时优化。特别是为了设计方便，通常将 AN 协方差预设为特定类型的空间各向同性协方差。本文考虑联合优化发射和 AN 协方差以实现保密速率最大化 (SRM)，其设计灵活性在于 AN 可以采取任何空间模式。因此，所提出的设计具有基于信道状态信息 (CSI) 更有效地干扰窃听者的潜力。我们通过分析和凸锥优化机制推导了 SRM 问题的优化方法。我们表明 SRM 问题可以重铸为单变量优化问题，并且所得问题可以通过求解一系列半定规划来有效处理。我们的框架处理多个多天线窃听者的一般设置，并可以适应特定应用场景产生的额外约束，例如干扰网络中的干扰温度约束。我们还将该框架推广到不完备 CSI 情况，其中考虑了最坏情况鲁棒 SRM 公式。还研究了一种次优但安全的 outage 约束鲁棒 SRM 设计方案。仿真结果表明，所提出的 AN 辅助 SRM 设计相较于最优无 AN 设计和各向同性 AN 设计产生了显著的保密速率增益，尤其是在窃听者数量较多时。