Cognitive radio networks (CRNs) and millimeter wave (mmWave) communications are two major technologies to enhance the spectrum efficiency (SE). Considering that the SE improvement in the CRNs is limited due to the interference temperature imposed on the primary user (PU), and the severe path loss and high directivity in mmWave communications make it vulnerable to blockage events, we introduce an intelligent reflecting surface (IRS) into mmWave CRNs. This paper investigates the robust secure beamforming (BF) design in the IRS-assisted mmWave CRNs. By using a uniform linear array (ULA) at the cognitive base station (CBS) and a uniform planar array (UPA) at the IRS, and supposing that the imperfect channel state information (CSI) of wiretap links is known, we formulate a constrained problem to maximize the worst-case achievable secrecy rate (ASR) of the secondary user (SU) by jointly designing the transmit BF at the CBS and reflect BF at the IRS. To solve the non-convex problem with coupled variables, an efficient alternating optimization algorithm is proposed. As for the transmit BF at the CBS, we propose a heuristic robust transmit BF algorithm to attain the BF vectors analytically. As for the reflect BF at the IRS, by means of an auxiliary variable, we transform the non-convex problem into a semi-definite programming (SDP) problem with rank-1 constraint, which is handled with the help of an iterative penalty function, and then obtain the optimal reflect BF through CVX. Finally, the simulation results indicate that the ASR performance of our proposed algorithm has a small gap with that of the optimal solution with perfect CSI compared with the other benchmarks.


翻译:认知式无线电网络(CRNs)和毫米波波(mmWave)通信是提高频谱效率的两个主要技术。考虑到CRNS的SE改进有限,因为对主用户(PU)施加干扰温度,而且毫米波通信的路径严重丢失和高度直接性使其容易受到阻塞事件的影响,我们将智能反射表面(IRS)引入 mmmWave CRNs。本文调查IRS 协助的 IMW Wave CRNs 中强大的安全波形成像设计。通过在认知级基础站(CBS)使用统一的线性阵列(ULA)和IRS的统一平面阵列阵列(UPA)的改进,并假设人们知道电路段连接的不完善的频道状态信息(CSI),我们形成了一个限制性的问题,通过 CBS-F 的传输方式将BF的传输方式(BF) 和BS-F 的精确性变压性变压法(S) 显示我们BF 的精确性变压式分析工具。

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