As investigations on physical layer security evolve from point-to-point systems to multi-user scenarios, multi-user interference (MUI) is introduced and becomes an unavoidable issue. Different from treating MUI totally as noise in conventional secure communications, in this paper, we propose a rate-splitting multiple access (RSMA)-based secure beamforming design, where user messages are split and encoded into common and private streams. Each user not only decodes the common stream and the intended private stream, but also tries to eavesdrop the private streams of other users. We formulate a weighted sum-rate (WSR) maximization problem subject to the secrecy rate requirements of all users. To tackle the non-convexity of the formulated problem, a successive convex approximation (SCA)-based approach is adopted to convert the original non-convex and intractable problem into a low-complexity suboptimal iterative algorithm. Numerical results demonstrate that the proposed secure beamforming scheme outperforms the conventional multi-user linear precoding (MULP) technique in terms of the WSR performance while ensuring user secrecy rate requirements.


翻译:随着对物理层安全的调查从点到点系统演变为多用户情况,多用户干扰(MUI)被引入并成为一个不可避免的问题。我们建议,在本文中,不同于将MUI完全作为常规安全通信中的噪音来对待,我们建议采用基于分率的多存取(RSMA)安全波束设计,将用户信息分成不同的版本,并编码成普通和私人的版本。每个用户不仅解码了共同流和预期的私人流,而且还试图窃取其他用户的私人流。我们根据所有用户的保密率要求,制定了加权总和率(WSR)最大化问题。为了解决所拟订问题的非趋同性,我们采取了连续的convex近似(SCA)法,将原非凝聚和棘手问题转换成低复杂性的亚操作性迭代算法。数字结果表明,拟议的安全成型系统比传统的多用户线前编码(MULP)技术更符合传统的WSR性能要求,同时确保用户的保密率要求。

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