适用于iOS和AN辅助的CF-mMIMO网络的能效安全设计

《IEEE Transactions on Wireless Communications》：Energy-Efficient Secure Design for IOS and AN Aided CF-mMIMO Network

安全能效最大化设计在智能全向表面辅助的无接口大规模MIMO网络中，通过联合优化接入点波束成形与人工噪声协方差矩阵，以及智能全向表面的反射传输相位矩阵，采用块坐标下降与逐次凸逼近算法分解非凸问题，显著提升能效比。

　　

摘要：

智能全表面（IOS）因其高能效优势而备受关注，这些优势与可重构智能表面（RIS）相似，同时还能克服RIS服务的局限性。在本文中，我们为IOS和人工噪声（AN）辅助的无蜂窝大规模MIMO（CF-mMIMO）网络提供了一种安全能效（SEE）最大化设计方法，通过联合优化接入点（AP）的传输波束成形和AN协方差矩阵、IOS的反射与传输相移矩阵以及IOS的反射-传输功率比来实现。为了解决该问题的非凸性和高复杂性，我们首先将其分解为两个子问题。然后，我们为每个子问题设计了低复杂度算法：基于SSNCG-ALM的AP传输波束成形和AN噪声协方差矩阵联合优化算法，以及基于RPM-TR的IOS反射与传输相移矩阵联合优化算法。最后，我们建立了一种基于块坐标下降和连续凸逼近的SEE最大化迭代算法。仿真结果表明，所提出的设计显著提升了CF-mMIMO网络的SEE。

引言

得益于其固有的优势，如大规模数据吞吐量、高能效（EE）等，无蜂窝大规模MIMO（CF-mMIMO）被认为是6G网络中一项至关重要的核心技术。然而，由于无线通信的广播特性以及CF-mMIMO网络中众多分布式接入点（APs）的普及，窃听者有充足的机会截获合法用户的信息，从而加剧了CF-mMIMO网络面临的安全风险[2]。