多天线中继系统鲁棒协作波束成型与人工噪声优化设计

0 下载量 53 浏览量 更新于2024-08-26 收藏 140KB PDF 举报
本文主要探讨了在多天线中继系统中增强物理层安全的问题,特别是在存在多个窃听者的情况下。研究针对的是放大和转发(Amplify-and-Forward, AF)架构,这是无线通信中的一种常见中继策略,通过接力传输来扩大信号覆盖范围和提高通信质量。 文章的核心内容聚焦于鲁棒联合波束形成(Robust Joint Beamforming, RJB)和人工噪声(Artificial Noise, AN)的设计。在实际应用中,由于目的地和窃听者之间的信道状态信息(Channel State Information, CSI)可能存在不确定性,因此设计必须具备一定的鲁棒性,能够应对这些不确定性。 研究目标是最大化最差情况下的秘密速率,同时考虑中继节点的总功率和每个天线的功率限制。这是一个非凸优化问题,具有一定的复杂性。作者采用了半定义放松(Semi-Definite Relaxation, SDR)技术,结合S-procedure方法和顺序凸逼近(Sequential Convex Approximation, SCA)算法,将原问题转化为一系列可以利用内点法有效求解的半定义程序(Semidefinite Programs, SDPs)。 通过仿真结果,作者验证了所提设计的有效性和优越性,它能够在保证通信质量和安全性的前提下,有效地对抗窃听威胁,提高了系统的抗干扰能力和保密性能。这对于现代无线网络,特别是物联网(IoT)、5G和未来6G网络中的安全通信具有重要意义,因为多天线技术以及安全措施的发展对于保障数据隐私至关重要。 总结来说,这篇研究论文提供了一种创新的解决方案,通过联合优化波束形成和人工噪声生成,使得多天线中继系统在面对多路窃听者时依然能够维持良好的安全性能,对提升无线通信的可靠性和安全性具有实际价值。