This paper presents novel numerical approaches to finding the secrecy capacity of the multiple-input multiple-output (MIMO) wiretap channel subject to multiple linear transmit covariance constraints, including sum power constraint, per antenna power constraints and interference power constraint. An analytical solution to this problem is not known and existing numerical solutions suffer from slow convergence rate and/or high per-iteration complexity. Deriving computationally efficient solutions to the secrecy capacity problem is challenging since the secrecy rate is expressed as a difference of convex functions (DC) of the transmit covariance matrix, for which its convexity is only known for some special cases. In this paper we propose two low-complexity methods to compute the secrecy capacity along with a convex reformulation for degraded channels. In the first method we capitalize on the accelerated DC algorithm which requires solving a sequence of convex subproblems, for which we propose an efficient iterative algorithm where each iteration admits a closed-form solution. In the second method, we rely on the concave-convex equivalent reformulation of the secrecy capacity problem which allows us to derive the so-called partial best response algorithm to obtain an optimal solution. Notably, each iteration of the second method can also be done in closed form. The simulation results demonstrate a faster convergence rate of our methods compared to other known solutions. We carry out extensive numerical experiments to evaluate the impact of various parameters on the achieved secrecy capacity.


翻译:本文介绍了寻找多种投入、多重输出(MIIMO)窃听信道的保密能力的新数字方法,这些渠道受到多种线性传输连接限制,包括总动力限制、每个天线动力限制和干扰力限制。这个问题的分析性解决办法尚不为人知,现有数字解决办法存在缓慢的趋同率和/或高渗透复杂性。对保密能力问题的计算高效解决方案具有挑战性,因为保密率表现为传输变量变异性矩阵的功能(DC)差异,而只有某些特殊情况才知道其共变性。在本文件中,我们提出了两种低兼容性方法,用以计算保密能力,同时对退化的频道重新进行convex重新拟订。在第一个方法中,我们利用加速的DC算法,这就要求解决一系列convex子问题,为此,我们建议一种高效的迭代算法,使每次转换都承认封闭式的解决方案。在第二种方法中,我们依靠对等同的保密能力重新配置。让我们得以得出所谓的保密能力能力变异的精度参数。在每一种变异性模型中,我们也可以用一种最精确的方法来比较其他最迅速的方法。

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