MIMO SWIPT系统安全波束成形优化策略

PDF格式 | 449KB | 更新于2024-08-26 | 43 浏览量 | 1 下载量 举报
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"该文研究了保密MIMO(Secure MIMO)系统中同时无线信息与功率传输(SWIPT)的安全波束成形设计,旨在在保证秘密通信速率要求的同时,最大化多个能量采集接收器的最小能量收获。文中提出了一种逐次凸逼近(Sequential Convex Approximation, SCA)迭代算法,以解决半定义规划问题,以在完美信道状态信息(CSI)条件下获得接近最优的秩一解。此外,还扩展了该问题到不完美CSI情况,引入范数有界误差模型,并提出了基于SCA的迭代算法。仿真结果表明,SCA迭代算法在性能上与半定义放松方法相当。" 在保密MIMO SWIPT系统中,安全波束成形设计是一项关键的技术,其目的是在确保通信的机密性的同时,利用无线信号传输信息并为接收设备供电。这种技术结合了多输入多输出(MIMO)通信的优势,如空间复用和分集增益,以及SWIPT技术,允许接收端在接收信息的同时收集能量。 本文探讨了一个具有多个能量采集接收器的保密多址通道,这些接收器可能具有不同的能量收获能力。为了确保公平性,研究的目标是在满足秘密率要求的前提下,最大化所有接收器中的最小能量收获量。这涉及到优化波束成形向量的设计,以同时增强目标接收器的信息传输和能量收集,同时尽可能地减少潜在的窃听者接收到的信息。 在完美CSI的假设下,半定义规划问题被用来解决这一挑战。然而,半定义规划通常具有较高的计算复杂度,因此作者提出了一个SCA迭代算法,它通过每次迭代逐步逼近最优解,有效地降低了计算复杂度。这种方法可以产生接近最优的秩一解决方案,从而在保证系统性能的同时,简化了实际系统的实现。 进一步,文章考虑了现实场景中的不完美CSI情况。由于实际信道估计总是存在误差,文章引入了范数有界误差模型来描述这种不确定性。针对这种情况,也开发了一种基于SCA的迭代算法,以适应这种环境下的波束成形设计。 通过仿真,作者证明了基于SCA的迭代算法在性能上与半定义放松方法相当,这表明该算法在实际应用中是可行且高效的。这些发现对于提升保密MIMO SWIPT系统的安全性、效率和公平性具有重要的理论和实践意义,为未来无线通信网络的设计提供了新的思路和技术支持。

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