This paper considers a MIMO secure wireless communication system aided by the physical layer security technique of sending artificial noise (AN). To further enhance the system security performance, the advanced intelligent reflecting surface (IRS) is invoked in the AN-aided communication system, where the base station (BS), legitimate information receiver (IR) and eavesdropper (Eve) are equipped with multiple antennas. With the aim for maximizing the secrecy rate (SR), the transmit precoding (TPC) matrix at the BS, covariance matrix of AN and phase shifts at the IRS are jointly optimized subject to constrains of transmit power limit and unit modulus of IRS phase shifts. Then, the secrecy rate maximization (SRM) problem is formulated, which is a non-convex problem with multiple coupled variables. To tackle it, we propose to utilize the block coordinate descent (BCD) algorithm to alternately update the TPC matrix, AN covariance matrix, and phase shifts while keeping SR non-decreasing. Specifically, the optimal TPC matrix and AN covariance matrix are derived by Lagrangian multiplier method, and the optimal phase shifts are obtained by Majorization-Minimization (MM) algorithm. Since all variables can be calculated in closed form, the proposed algorithm is very efficient. We also extend the SRM problem to the more general multiple-IRs scenario and propose a BCD algorithm to solve it. Finally, simulation results validate the effectiveness of system security enhancement via an IRS.


翻译:为进一步加强系统安全性能,在AN辅助通信系统中采用了先进的智能反射表面(IRS),即基地站、合法信息接收器和窃听器(Eve)配备了多个天线。为了最大限度地提高保密率(SR),将BS的传输预编码(TPC)矩阵进行更新,AN的传输预编码(TPC)矩阵和IRS的分阶段转移是联合优化的,但受传输功率限制和IRS阶段转移的单元模范的限制。然后,在AN辅助通信系统中,使用先进的智能反射表面(IRSS),在其中,基地站、合法信息接收器(IR)和窃听器(Eve)配备了多个连接的天线。为了解决这一问题,我们提议利用区协调下位算法,以替代更新TRC矩阵、AN变异度矩阵,同时保持SR的不改变。具体地说,最优的TRC矩阵和AN的变异度矩阵由LAMS的系统进行最优化的升级。

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