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针对智能反射面（IRS）辅助多用户 MIMO-SWIPT 系统中传输安全与性能优化问题，研究人员开展发射预编码与相移矩阵联合优化研究，通过 MMSE、BCD、SCA 及惩罚凸凹过程（CCP）等算法求解，结果表明 IRS 可显著提升系统和速率，保障传输安全，为 6G 无线通信系统设计提供重要参考。
在无线通信领域，随着第六代（6G）技术的发展，如何提升频谱和能量效率成为关键挑战。同时，同时无线信息与能量传输（SWIPT）系统中，能量用户依赖波束赋形 harvesting power，面临信息泄露风险，传统技术对信道控制能力有限，难以同时兼顾高效传输与安全保障。在此背景下，研究人员针对 IRS 辅助的多用户多输入多输出（MIMO）SWIPT 系统展开研究，旨在通过联合优化发射预编码和相移矩阵，实现系统和速率最大化，同时满足传输保密要求。
为解决上述问题，相关研究机构的研究人员构建了包含基站、IRS、信息用户（IUs）和能量用户（EUs）的系统模型，分析了信道传输特性，建立了以和速率最大化为目标的优化问题，约束条件包括基站发射功率、IUs 的信干噪比（SINR）、保密要求及 EUs 的能量收集阈值。研究中采用最小均方误差（MMSE）方法将原问题转化为易处理形式，结合块坐标下降（BCD）算法交替优化变量，并利用连续凸逼近（SCA）和惩罚凸凹过程（CCP）处理非凸子问题。
研究结果部分：
- 系统模型与问题表述：构建 IRS 辅助 MIMO-SWIPT 系统模型，推导接收信号、信干噪比及能量收集表达式，建立包含发射功率、SINR、保密约束的优化问题，该问题因变量耦合复杂需特殊算法求解。
- 算法开发：通过 MMSE 引入辅助矩阵解耦变量，利用 BCD 算法交替优化发射预编码、相移矩阵等，对非凸约束采用 SCA 逐次逼近，将相移优化转化为凸问题求解，确保算法收敛性。
- 数值仿真：结果表明，所提算法收敛迅速，IRS 部署显著提升系统和速率，且在不同用户数量、IRS 单元数下均表现出优于传统方案的性能，验证了算法有效性和 IRS 的增益。
研究结论指出，联合优化发射预编码与相移矩阵可有效提升 IRS 辅助 MIMO-SWIPT 系统的和速率与安全性，所提算法在保障 EUs 能量收集的同时，通过保密约束确保信息安全。该研究为 6G 系统中 IRS 的应用提供了理论与算法支持，对提升无线通信的频谱效率、能量效率和安全性具有重要意义，相关成果发表于《Digital Signal Processing》，为未来车载通信、绿色通信等场景的实际应用奠定了基础。
