鲁棒人工噪声辅助传输:MISO窃听通道的不确定性处理

0 下载量 64 浏览量 更新于2024-08-27 收藏 139KB PDF 举报
"这篇研究论文探讨了在具有通道不确定性的多输入单输出(MISO)窃听信道中,利用鲁棒人工噪声辅助传输设计来提高通信安全性的问题。作者Yanqun Tang、Jun Xiong、Dongtang Ma和Xiaoying Zhang针对主信道和窃听信道在发射机端的不完美信道状态信息(CSI)提出了两种不确定性模型,并通过优化策略来最大化秘密率,以抵抗潜在的窃听威胁。" 在无线通信领域,物理层安全(Physical Layer Security)是一个关键的研究方向,特别是在存在恶意监听者(eavesdropper)的情况下。本文关注的是多输入单输出(MISO)窃听信道,其中发射机拥有多个天线,而窃听者只有一个天线。在这种环境下,利用多径传播和波束赋形技术,发射机可以通过发送人工噪声(Artificial Noise, AN)来干扰窃听者,从而提高信息传输的安全性。 文章首先考虑了确定性不确定性模型,即发射机对主信道和窃听信道的 CSI 存在精确但有限的不确定性。在这种情况下,作者通过半定规划(Semidefinite Programming, SDP)方法解决了最坏情况下的秘密率最大化问题(Worst-Case Secrecy Rate Maximization, WC-SRM)。SDP 是一种有效的优化工具,可以处理包含线性矩阵不等式的复杂优化问题。 接着,研究转向了随机不确定性模型,这是指信道状态信息存在随机性。对于这种模型,作者提出了一种基于 WC-SRM 问题的次优解决方案,以解决约束了中断概率的秘密率最大化问题(Outage Probability Constrained Secrecy Rate Maximization, OP-SRM)。这种方法旨在保证在一定概率下,秘密率能超过预定阈值,即使在信道条件不利时也能提供一定的安全性。 模拟结果表明,所提出的最坏情况鲁棒设计相比没有使用 AN 的最坏情况方法,能够显著提升系统的安全性性能。这验证了在存在信道不确定性时,结合人工噪声的传输策略的有效性。 这篇论文对MISO窃听信道的鲁棒传输设计进行了深入研究,提供了在不完美信道信息环境下的安全通信策略,对于实际无线通信系统中的物理层安全有着重要的理论与实践价值。