Optimal Spectrum Sensing Policy with Traffic Classification in RF-Powered CRNs
研究了一种基于正交频分多址接入（OFDMA）的主用户（PU）网络，该网络在射频供电的认知无线电网络（CRN）中提供不同的频谱接入/能量收集机会。在这种情况下，我们提出了一个最佳的频谱感知策略下的PU冲突和能量因果关系的约束下的机会性频谱接入/能量收集。PU子信道可以具有不同的业务模式，并且表现出不同的空闲/忙碌频率，因此频谱接入/能量收集机会是特定于应用的。次用户（SU）通过观察PU子信道收集业务模式信息，并对每个子信道的空闲/繁忙时段统计进行分类。基于统计量，我们调用随机模型来评估SU容量，通过该模型可以调整用于频谱感知的能量检测阈值，从而具有更高的感知精度。为此，我们采用马尔可夫决策过程（MDP）模型，通过量化SU电池的数量和占空比模型，获得的平均收获的能量和能量消耗率的比率。我们证明了所提出的随机模型的有效性，通过比较从一个详尽的方法获得的最佳。
2018-04-07 cs.IT math.IT
Wireless Information and Power Transfer in Multiuser OFDM Systems
本文研究了下行多用户正交频分复用（OFDM）系统中同时进行无线信息和功率传输（SWIPT）的优化设计。对于信息传输，我们考虑两种类型的多址方案，即时分多址（TDMA）和正交频分多址（OFDMA）。在接收器侧，由于用于从无线电信号收集能量的电路还不能直接解码所携带的信息的实际限制，每个用户应用时间切换（TS）或功率分割（PS）来协调能量收集（EH）和信息解码（ID）过程。对于基于TDMA的信息传输，我们在接收端采用TS;对于基于OFDMA的信息传输，我们在接收端采用PS。在上述两种情况下，我们通过改变时间/频率功率分配以及TS或PS比来解决最大化所有用户的加权和速率的问题，受到每个用户的最小收获能量约束以及峰值和/或总传输功率约束。对于TS方案，通过适当的变量变换，将问题转化为凸问题，并利用Lagrange对偶方法得到了最优功率分配和TS比。对于PS方案，我们提出了一种迭代算法来优化每个用户的功率分配，子载波（SC）分配和PS比。这两个计划的性能进行了比较，以及分析的特殊情况下，单用户设置。结果表明，施加在每个OFDM SC的峰值功率约束，以及在系统中的用户数量起着关键作用的速率-能量性能的比较，由两个建议的计划。
2014-02-13 cs.IT math.IT
Security of Rechargeable Energy-Harvesting Transmitters in Wireless Networks
在这封信中，我们调查的安全性，一个单天线可充电的源节点存在的多天线可充电的合作干扰机和一个潜在的单天线窃听。在合法的发送节点（即源节点和干扰节点）的电池被假定为容量有限，并建模为充电系统。我们调查的能量到达率在电池上实现的保密率的影响。在我们的能量受限的网络中，我们提出了一个有效的计划，以提高系统的安全性，通过优化源节点的传输时间。干扰器使用其天线的子集（和发射射频链）来创建波束形成器，该波束形成器最大化系统的保密率，同时完全消除合法目的地的人工噪声。我们的数值结果表明，我们提出的方案显着的平均保密率增益。
2016-12-18 cs.IT cs.NI math.IT
Secure SWIPT Networks Based on a Non-linear Energy Harvesting Model
我们优化了资源分配，以实现物联网（IoT）网络的同时无线信息和功率传输（SWIPT）中的通信安全。资源分配算法设计被公式化为非凸优化问题。我们的目标是最大限度地提高总收获功率在能量收集（EH）接收器通过联合优化的发射波束成形向量和注入的人工噪声的协方差矩阵，以促进保密供应。建议的问题制定考虑到能量收集电路的非线性和安全通信的服务质量要求。为了获得全局最优解的资源分配问题，我们首先将所得到的非凸的比率之和的目标函数转换成一个等价的目标函数在参数减法的形式，这有利于设计一个新的迭代资源分配算法。在每一步迭代中，采用半定规划（SDP）松弛方法对秩约束优化问题进行最优求解。数值结果表明，该算法可以保证通信安全性，并提供了一个显着的性能增益方面收获的能量相比，现有的设计是基于传统的线性EH模型。
2017-01-26 cs.IT math.IT
Joint Secure Beamforming for Cognitive Radio Networks with Untrusted Secondary Users
在本文中，我们认为在正交频分多址（OFDMA）系统的信息接收机（IR）和能量接收机（ER）共存的同时无线信息和功率传输（SWIPT）。IR被服务于尽力保密数据，并且ER以最小所需的收获功率收获能量。为了增强物理层安全性，同时满足能量收集要求，我们引入了一种新的基于频域人工噪声的方法。通过发射功率和子载波分配研究了加权和保密率最大化的最优资源分配问题。所考虑的问题是非凸的，而我们提出了一个有效的算法来解决它的基础上拉格朗日对偶方法。仿真结果表明，与其他启发式方案相比，该算法的有效性。
2015-09-03 cs.IT math.IT
Improving PHY-Security of UAV-Enabled Transmission with Wireless Energy Harvesting: Robust Trajectory Design and Communications Resource Allocation
在本文中，我们考虑一个无人机（UAV）辅助通信系统，包括两个合作的无人机，一个无线供电的地面目的地节点，利用同步无线信息和功率传输（SWIPT）技术，和地面被动窃听。一架无人机向目的地提供机密信息，另一架无人机发送干扰信号以防止窃听并协助目的地进行能量收集。假设无人机具有窃听者位置的部分信息，分别针对干扰信号在目的地先验已知和未知的情况，提出了两种传输方案：友好无人机干扰（FUJ）和高斯干扰传输（GJT）。然后，我们制定了一个平均保密率最大化问题，以联合优化无人机的发射功率和轨迹，以及目的地的功率分配比。由于非凸，因此难以解决制定的问题，我们提出了一个计算效率高的迭代算法的基础上块坐标下降和逐次凸逼近，以获得一个次优解。最后，数值结果证实了我们提出的多无人机计划的有效性，与其他现有的基准。具体来说，我们发现，FUJ表现出显着的保密性能改善的最佳瞬时和平均保密率相比，GJT和传统的单无人机对应。
2020-04-13 cs.IT eess.SP math.IT
Enhancing Physical Layer Security in Dual-Hop Multiuser Transmission
本文研究了基于正交频分多址（OFDMA）的双跳系统中的物理层安全问题，该系统由多个用户、多个放大转发中继和一个窃听者组成。其目的是通过在各种实际约束条件下的最优资源分配，使秘密用户的总保密率最大化，从而提高整个系统的PLS。具体而言，子载波分配给不同的用户，中继分配，并在不同的子载波在发送节点的功率负载进行了优化。联合优化问题被建模为一个混合二进制整数规划问题，受排他性的子载波分配和单独的功率预算约束，在每个节点。通过拉格朗日对偶分解，利用KKT条件得到基站的最优功率分配，得到联合优化解。此外，为了降低复杂度，提出了一种次优方案，其中最优功率分配是在固定的子载波中继分配。仿真结果也验证了所提出的方案的性能。
2017-03-19 cs.IT math.IT
Achievable Secrecy Rates of an Energy Harvesting Device
保密率表示单位时间内可以在通信链路上安全发送的信息量。在这项工作中，我们研究了可实现的保密率的能量收集通信系统组成的一个发送器，一个接收器和一个恶意窃听。特别是，由于能量约束和信道条件，重要的是要了解设备何时应该发送并优化应该使用多少功率以提高安全性。信道的全部知识和部分知识都被认为是在Nakagami衰落的情况下。我们表明，高保密率可以得到只有功率和编码速率自适应。此外，我们强调的重要性，最佳划分的传输功率在频域中，并注意到，最佳方案提供了高增益的保密率在均匀的功率分配的情况下。分析，我们解释了如何找到最优策略，并证明了它的一些性质。在我们的数值计算中，我们讨论了如何根据各种系统参数的最大可实现的保密率的变化。此外，我们讨论了有限电池对系统性能的影响，并指出，为了实现高保密率，没有必要使用非常大的电池。
2016-03-18 cs.IT math.IT
Physical Layer Security Jamming: Theoretical Limits and Practical Designs in Wireless Networks
物理层安全最近已被认为是一个有前途的新的设计范例，以提供安全的无线网络。除了现有的传统加密方法之外，物理层安全利用衰落信道的动态特性来增强安全的无线链路。在这种方法中，干扰起着关键作用，通过产生噪声信号来迷惑潜在的窃听者，并显着提高合法终端之间的安全通信的质量和可靠性。本文介绍了物理层安全干扰方法的理论限制和实际设计。特别是，理论上的限制，探索可实现的保密率的用户合作为基础的干扰，而集中式的，基于博弈论的预编码技术进行了审查的实际实现。此外，新兴的无线能量收集技术被用来收集所需的能量来发射干扰信号。这些方法的未来发展方向，以及相关的研究挑战也简要概述。
2017-01-20 cs.IT math.IT
Enhancing Physical Layer Security in AF Relay Assisted Multi-Carrier Wireless Transmission
本文研究了基于双跳正交频分复用（OFDM）的无线通信系统中的物理层安全问题。首先，我们考虑一个单用户单中继系统，并研究了在源和中继的联合功率优化问题，在两个节点的个人功率约束。其目标是最大化端到端的保密率与不同的子载波上的最佳功率分配。稍后，我们考虑更一般的多用户多中继场景。在端到端保密率的高信噪比近似下，将基站功率分配、中继选择、用户子载波分配和每个中继节点的功率负载联合优化，建立了一个优化问题.目标是最大化系统的整体安全性，该系统受到每个发送节点处的独立功率预算限制和基于OFDMA的独占子载波分配约束。通过对偶理论得到了一个联合优化解。对偶分解允许利用凸优化技术来找到源节点和中继节点处的功率负载。此外，还研究了在基站处固定功率分配的中继节点处的功率负载以及中继选择和子载波分配的优化。最后，一个次优方案，探讨在所有发射节点的联合功率分配的固定子载波分配和中继分配的影响。最后，仿真结果验证了所提出的方案的性能。
2018-01-11 cs.IT math.IT
Enhancing PHY Security of MISO NOMA SWIPT Systems With a Practical Non-Linear EH Model
非正交多址接入（NOMA）和同时无线信息和功率传输（SWIPT）是有前途的技术，以提高频谱效率和能量效率。然而，NOMA SWIPT系统的安全性在文献中没有得到太多的关注。针对多输入单输出NOMA SWIPT系统的安全性问题，研究了一种人工噪声辅助波束形成设计方法，该方法采用了一种实用的非线性能量收集模型。该问题是非凸的，具有挑战性的解决。提出了两种基于半定松弛（SDR）和逐次凸逼近的算法来解决这个问题。仿真结果表明，与传统的正交多址相比，NOMA可以获得性能增益。它还表明，使用成本函数的算法的性能优于使用SDR的算法，但代价是更高的计算复杂度。
2018-06-11 cs.IT math.IT
Information Harvesting for Far-Field Wireless Power Transfer
考虑到无处不在的连接和先进的信息处理能力，现在部署了大量的低功耗物联网设备，并且这些设备的维护（包括固件/软件更新和对单元进行再充电）已经成为物联网系统的瓶颈。为了解决有限的电池约束，无线功率传输是一种有前途的方法，使得它不需要能量收集器和功率传输之间的任何物理链路。此外，将无线功率传输与信息传输相结合变得更加有吸引力。在应用无线电信号的系统中，无线功率传输已成为从物联网设备中接收的信息信号中获取RF辐射能量的流行趋势。对于这些系统，设计框架主要处理信息容量和能量收集效率之间的权衡。其中，已经针对功率和信息之间的不同系统偏好提出了各种信令设计框架。除此之外，保护信息部分免受服务区域中的潜在窃听活动的影响为这些系统引入了安全考虑。在本文中，我们提出了一个新的概念，信息收集，无线电力传输系统。它从与现有研究相反的角度介绍了一种新的协议设计。特别地，信息收集旨在通过现有的无线功率传输机制传输信息而不干扰/中断功率传输。
2021-05-26 cs.IT eess.SP math.IT
Secure Collaborative Computation Offloading and Resource Allocation in Cache-Assisted Ultra-Dense IoT Networks With Multi-Slope Channels
本文针对缓存辅助超密集物联网MEC网络，提出一种结合OFDMA、NOMA与基站分簇的安全计算卸载方案，并开发FIHAS算法以在严格时延和成本约束下最小化设备能耗。
2024-10-21 cs.IT math.IT
Joint Data Compression, Secure Multi-Part Collaborative Task Offloading and Resource Assignment in Ultra-Dense Networks
针对超密集网络中的干扰与能耗问题，提出一种结合OFDMA与NOMA的联合优化方法，并设计自适应遗传水波优化算法在满足延迟与安全约束下最小化全网能耗。
2024-10-16 cs.IT math.IT
Secrecy Limits of Energy Harvesting IoT Networks under Channel Imperfections
同时无线信息和功率传输（SWIPT）最近已经从学术界和工业界聚集了许多研究兴趣，作为能量收集物联网（IoT）网络的关键使能器。由于这种网络的使用情况越来越多，从物理层安全（PLS）的角度研究其性能限制是很重要的。有了这个意图，这项工作的目的是提供一个新的分析遍历保密能力的SWIPT系统提供Rician和Nakagami-m衰落通信链路。为了对系统进行现实评估，已经考虑了基于SWIPT的IoT系统的不同接收器设计的信道估计的缺陷。随后，所考虑的情况下，遍历保密能力的封闭形式的表达式提供，然后，通过广泛的模拟验证。结果表明，错误的上限出现由于不完美的信道估计在高值的信噪比（SNR）。更重要的是，在不同的信道条件下的保密容量停止增加超过一定的限制，尽管增加的主链路的SNR。对信道能量与信道质量的权衡进行了深入的分析，并对理想和不理想的信道估计进行了比较。作为物联网网络不断发展的一部分，这项工作中提供的结果可以帮助确定物联网网络在存在多个窃听者的情况下的保密限制。
2020-08-04 cs.IT eess.SP math.IT
Accumulate and Jam: Towards Secure Communication via A Wireless-Powered Full-Duplex Jammer
本文提出了一种新的协同干扰协议，称为积累和干扰（AnJ），以提高无线通信中的物理层安全。具体而言，部署全双工（FD）友好干扰机，以确保在存在被动窃听者的情况下源和目的地之间的直接通信。我们认为友好的干扰机作为一个能量受限的节点，没有嵌入式电源，但与能量收集单元和可充电的能量存储，它可以从源发送的射频（RF）信号中收集能量，在其电池中积累能量，然后使用这些能量来执行合作干扰。在所提出的AnJ协议中，基于干扰器的能量状态和源-目的链路的信道状态，系统工作在专用能量收集（DEH）或机会能量收集（OEH）模式下。由于FD能力，干扰机还从它从源无意中听到的信息承载信号中获取能量。我们研究了复杂的能量积累和消耗过程中的干扰机，考虑一个实际的有限容量的能量存储，其长期平稳分布的特点，通过应用离散状态马尔可夫链。一个替代的能量存储与无限容量的研究作为一个上限。我们进一步推导出两个保密度量的封闭形式表达式，即，保密中断概率和正保密容量概率。此外，不完美的信道状态信息对我们提出的协议的性能的影响也进行了研究。数值结果验证了所有的理论分析，并揭示了所提出的AnJ协议的优点，其半双工对应。
2016-08-05 cs.IT math.IT
Secrecy Outage Analysis of Energy Harvesting Relay-based Mixed UOWC-RF Network with Multiple Eavesdroppers
研究了双跳水下光通信射频网络在多个窃听者通过射频链路入侵的情况下的物理层安全性能。水下源和目的地之间的中间解码和转发中继节点将光信号转换为电形式，并在中继器从系统内的集成功率信标收集的能量的帮助下将其重新传输到目的地节点。源到中继链路（UOWC）遵循混合指数广义Gamma湍流与指向错误损害，而所有其余的链路（RF）进行$κ-μ$阴影衰落。关于入侵者的类型，这里考虑两种情况，即，合谋（\textit{Scenario-I}）和非合谋（\textit{Scenario-II}）的窃听者和安全中断概率的解析表达式，严格正保密容量的概率，和有效的保密吞吐量推导出封闭的形式为每个场景。此外，UOWC和RF信道参数以及检测技术对保密容量的影响进行了论证，在此之后，对所考虑的两种情况进行了比较，表明窃听者之间的勾结对保密吞吐量造成了最有害的威胁，但是在目的地和功率信标节点处采用分集以及外差检测可以获得更好的保密级别，而不是强度调制和直接检测技术。最后，所有推导出的表达式通过蒙特卡罗模拟证实。
2023-02-20 cs.IT eess.SP math.IT
Secure Beamforming in Full-Duplex SWIPT Systems With Loopback Self-Interference Cancellation
由于无线信道的广播性质，安全性是全双工（FD）通信系统中的关键问题。针对具有自干扰抵消功能的频分多址无线信息与功率同步传输（FD-SWIPT）系统，提出了信息与人工噪声波束赋形向量的联合设计方法。为了保证FD-SWIPT系统的高安全性和能量收集性能，所提出的设计被公式化为能量传送率约束下的保密率最大化问题。虽然保密率最大化问题是非凸的，我们解决它通过半定松弛和二维搜索。我们证明了我们所提出的算法的最优性，并通过模拟展示其性能。
2018-01-08 cs.IT cs.NI math.IT
Robust Chance-Constrained Optimization for Power-Efficient and Secure SWIPT Systems
在本文中，我们提出了波束成形方案，同时安全地将数据传输到多个信息接收器（IR），同时将功率无线传输到多个能量收集接收器（ER）。考虑到瞬时信道状态信息（CSI）的不完备性，引入机会约束优化问题，在保证数据传输可靠性、数据传输安全性和功率传输可靠性的前提下，最小化总发射功率.由于所提出的优化问题由于机会约束而是非凸的，因此我们基于安全凸逼近技术提出了原问题的两个鲁棒重新表述。随后，应用半定规划松弛（SDR），派生的强大的重新制定可以有效地解决标准的凸优化包。我们表明，所采用的SDR是紧的，从而重新制定的问题的全局最优解可以恢复。仿真结果证实了所提出的方法在保证传输安全的优势相比，基线计划。此外，所提出的方法的性能可以紧密地跟随其中完美CSI可用于资源分配的基准方案。
2017-05-18 cs.IT math.IT
Security-Reliability Trade-Off Analysis for SWIPT- and AF-Based IoT Networks with Friendly Jammers
无线中继网络中的射频（RF）能量收集（EH）最近吸引了相当大的兴趣，特别是用于向物联网（IoT）系统中的中继节点供应能量以辅助源和目的地之间的信息交换。此外，物联网设备有限的硬件、计算资源和能源可用性带来了各种安全挑战。为此，已经提出物理层安全（PLS）作为用于提供信息安全的密码方法的有效替代。在这项研究中，我们提出了一个PLS的方法，同时无线信息和功率传输（SWIPT）为基础的半双工（HD）放大转发（AF）中继系统中存在的窃听。此外，我们考虑到静态功率分配中继（SPSR）和动态功率分配中继（DPSR），彻底调查每一个的好处。为了进一步提高安全通信，我们考虑多个友好的干扰器，以帮助防止窃听者的窃听攻击。更具体地说，我们提供了一个可靠性和安全性分析推导出封闭形式的表达式中断概率（OP）和拦截概率（IP），分别为SPSR和DPSR计划。最后，通过仿真验证了我们的分析和所提方案的有效性.具体而言，数值结果说明了所提出的系统的可靠性和安全性之间的非平凡的权衡。此外，我们从仿真结果中得出结论，所提出的DPSR方案优于SPSR方案的OP和IP的不同参数对系统性能的影响下。
2022-06-09 cs.IT eess.SP math.IT
Secure Beamforming For MIMO Broadcasting With Wireless Information And Power Transfer
本文考虑了一种基本的MIMO信息-能量（I-E）广播系统，其中多天线发射机同时向多天线信息接收机和双功能多天线能量接收机发送信息和能量，该接收机也能够解码信息。由于无线介质的开放性质以及信息和能量传输的双重目的，安全的信息传输同时确保有效的能量收集是这种广播系统的关键问题。假设物理层安全技术应用到系统中，以确保从发送器到信息接收器的安全传输，我们研究波束成形设计，以最大限度地提高可实现的保密率受到总功率约束和能量收集约束。首先，基于半定松弛，我们提出了全局最优解的保密率最大化（SRM）问题在单流的情况下和一个特定的全流的情况下，其中的信道矩阵的Gram矩阵的差异是半正定的。然后，我们提出了一个简单的迭代算法称为不精确块坐标下降（IBCD）算法来解决一般情况下的任意数量的流的SRM问题。我们证明了IBCD算法可以单调收敛到SRM问题的Karush-Kuhn-Tucker（KKT）解。此外，我们将IBCD算法扩展到联合波束形成和人工噪声设计问题。最后，通过仿真验证了所提出的波束形成算法的性能。
2014-03-27 cs.IT math.IT
Secure Beamforming in Full-Duplex SWIPT Systems
由于无线信道的广播特性，物理层安全是全双工（FD）通信系统中的关键问题。提出了一种适用于频分多址无线信息与功率同步传输（FD-SWIPT）系统的信息与人工噪声波束赋形向量联合设计方法。为了保证FD-SWIPT系统的高安全性和能量收集性能，所提出的设计被制定为信息泄漏和能量约束下的和信息传输速率（SITR）最大化问题。此外，我们考虑的公平性问题之间的上行链路和下行链路的信息传输速率制定一个\mbox{fairness-aware} SITR最大化问题。虽然公式化的\mbox{SITR-maximization}和\mbox{fairness-aware} \mbox{SITR-maximization}问题是非凸的，我们解决他们通过半定松弛和一维搜索。我们提出的算法的最优性从理论上证明，并建立计算复杂度。此外，我们提出了两个次优的解决方案，制定的优化问题。在SITR最大化问题方面，数值结果表明，随着FD-BST最大发射功率的增加，两种次优算法中的一种算法的性能接近最优算法的性能。
2017-09-19 cs.IT math.IT
Probabilistic Jamming/Eavesdropping Attacks to Confuse a Buffer-Aided Transmitter-Receiver Pair
我们假设一个缓冲区辅助发射机与接收节点在攻击者的存在下进行通信。我们调查的影响，一个射频能量收集攻击者，概率操作作为干扰或窃听。我们表明，即使不需要外部能源，攻击者仍然可以降低合法系统的安全性。我们表明，随机数据到达发送端的行为和信道的随机性的合法链路可以提高系统的安全性。此外，我们设计了一个干扰方案的攻击者，并调查其对合法系统的安全吞吐量的影响。攻击者根据自身电池的能量状态设计功率分配参数和干扰/窃听概率，以最小化合法系统的安全吞吐量。
2017-06-16 cs.IT cs.NI math.IT
Resource Allocation for Secure MISO-NOMA Cognitive Radios Relying on SWIPT
认知无线电（CR）和非正交多址接入（NOMA）是下一代无线通信系统中两种很有前途的技术。NOMA CR网络（CRN）的安全性是一个重要的问题，但缺乏研究.在本文中，多输入单输出的NOMA CRN依赖于同时无线信息和功率传输进行了研究。为了提高主辅网的安全性，提出了一种人工噪声辅助的协同干扰方案。与现有的大多数工作不同的是，在一个实际的非线性能量收集模型下，提出了一个功率最小化问题。提出了一种基于半定松弛和逐次凸逼近的次优方案。仿真结果表明，所提出的协同干扰方案能够有效地实现保密通信，并且NOMA在功耗方面优于传统的正交多址接入。
2018-02-12 cs.IT eess.SP math.IT
Physical Layer Mutual Authentication in RIS-Aided Monostatic Backscatter Communications: A Dual-Edged Analysis
本文针对单站反向散射通信中互认证困难、PLA性能低和安全覆盖有限的问题，提出RIS辅助的物理层认证方案，并分析RIS可信与被攻陷两种情形下的认证性能与安全容量。
2024-09-17 cs.IT math.IT
Resource Allocation for Secure Multi-UAV Communication Systems with Multi-Eavesdropper
在本文中，我们研究的资源分配和轨迹设计的安全无人机（UAV）启用的通信系统，其中多个多用途的无人机基站被派遣提供安全的通信，以多个合法的地面用户（GU）存在多个窃听者（Eves）。具体地，通过利用正交频分多址（OFDMA），活动的UAV基站可以经由所分配的子载波与其期望的地面用户通信，而空闲的UAV基站可以同时用作干扰器以用于通信安全性提供。为了实现安全通信中的公平性，通过联合优化通信/干扰子载波分配策略和无人机飞行轨迹，同时考虑多无人机之间的最小安全距离、最大巡航速度、初始/最终位置以及圆柱形禁飞区（NFZ）的存在等约束条件，最大化每个用户的平均最小保密率.该设计被配制成一个混合整数非凸优化问题，这是一般棘手的。随后，提出了一种计算效率高的迭代算法来获得次优解。仿真结果表明，所提出的迭代算法的性能可以显着提高平均最小保密率相比，各种基线方案。
2020-03-16 cs.IT eess.SP math.IT
Single or Multiple Frames Content Delivery for Next-Generation Networks?
针对异构蜂窝网络中接入和回程链路的能量和频谱高效资源分配算法，提出了多用户稀疏码多址接入（SCMA）、内容缓存、能量收集和物理层安全等4种实现技术。虽然上述每一个问题都可能是一个研究课题，但在实际情况中，我们将面临一个复杂的情况，需要共同考虑这些问题，因此，我们的目标是在一个统一的框架中共同考虑这些技术。此外，我们提出了两种新的内容交付方案：1）单帧内容交付（SFCD），和2）多帧内容交付（MFCD），其中服务用户请求的持续时间被划分为几个帧。在第一种情况下，每个用户所请求的内容在一个帧上提供。然而，在第二种情况下，每个用户所请求的内容可以在几个帧上传递。我们制定的资源分配的优化问题，我们的主要目标是最大限度地提高接入链路的能量效率的接入和回程链路的传输功率和速率约束，缓存和能量收集的约束，以及SCMA码本分配的限制所提出的方案。由于实际的限制，我们假设窃听者和基站之间的信道状态信息值是不确定的，并设计网络的最坏情况。由于相应的优化问题是混合整数非线性和非凸规划，NP-难，和棘手的，我们提出了一个迭代算法的基础上著名的交替和逐次凸逼近方法。
2018-08-14 cs.IT cs.NI math.IT
On Optimizing VLC Networks for Downlink Multi-User Transmission: A Survey
高数据率服务和应用的不断发展将很快需要使用未开发的、丰富的、不受管制的可见光频谱进行通信，以充分满足第五代（5G）移动技术的需求。射频（RF）网络被证明难以覆盖数据率服务的升级。可见光通信（VLC）已成为一种极具潜力的解决方案，可以替代或补充现有的RF网络，以支持预计的流量需求。尽管VLC网络具有丰富的优势，但VLC面临着许多挑战，必须在不久的将来解决这些挑战，以实现完全标准化并集成到未来的无线系统中。在这里，我们回顾了VLC网络领域的新兴研究，并提出了挑战，技术解决方案和未来工作预测。具体来说，我们首先回顾VLC信道容量的推导，讨论性能指标和相关变量;本文还讨论了VLC网络的优化问题，包括资源和功率分配技术、用户到接入点（AP）关联和AP到簇用户关联、AP协调技术、非正交多址（NOMA）VLC网络，同时使用可见光的能量收集和信息传输，以及VLC网络中的安全问题。最后，我们提出了几个开放的研究问题，以优化各种VLC网络的总和速率，公平性，能源效率，保密率，或收获的能量最大化。
2018-08-15 cs.IT math.IT
Power-Efficient and Secure WPCNs with Hardware Impairments and Non-Linear EH Circuit
在本文中，我们设计了一个强大的资源分配算法的无线供电的通信网络（WPCN）考虑到剩余的硬件损伤（HWI）在收发器，信道状态信息的不确定性，和实际的射频能量收集电路的非线性。为了确保功率有效的安全通信，物理层安全技术被利用来故意降低多天线窃听者的信道质量。资源分配算法设计被公式化为非凸优化问题，用于最小化网络中的总消耗功率，同时在保密率方面保证信息接收器的服务质量。通过二维搜索和半定规划松弛，得到了优化问题的全局最优解。为了在计算复杂性和系统性能之间取得平衡，提出了一种低复杂度的迭代次优资源分配算法。数值结果表明，所提出的最优和次优方案都能显著降低系统在保证安全通信时所需的总功耗，并揭示了HWI对系统性能的影响：（1）在高发射/接收功率条件下，剩余HWI会造成系统性能瓶颈;（2）增加发射天线的数量可以有效地降低系统功耗，并缓解由于残留HWI而导致的性能下降;（3）不完善的CSI增加了系统功耗并加剧了剩余HWI的影响。
2017-09-13 cs.IT math.IT
Effect of Correlation between Information and Energy Links in Secure Wireless Powered Communications
该研究从物理层安全角度分析无线供能通信中能量与信息链路的相关性，明确了相关性对无窃听场景容量的影响机制，以及其在不同合法SNR区间对保密容量的作用差异和对窃听链路的微弱影响。
2020-05-04 cs.IT eess.SP math.IT
Secrecy Rate Maximization of RIS-assisted SWIPT Systems: A Two-Timescale Beamforming Design Approach
可重构智能表面（RIS）通过动态调整其反射系数来实现高的无源波束形成增益，用于信号增强或干扰归零。它们的使用对于提高基于射频（RF）的无线功率传输的无线安全性和效率特别有吸引力。出于这一动机，我们设想和调查的RIS辅助安全的同时无线信息和功率传输（SWIPT）系统设计的信息和功率传输从基站（BS）的信息用户（IU）和多个能源用户（EU），分别。此外，EU也是可能偷听BS与IU之间的通信的潜在窃听者。我们采用两个时间尺度的传输，以减少信号处理的复杂度以及信道训练开销，并以最大化平均最坏情况下的保密率实现的IU。这是通过在EU处考虑的能量收集约束和BS处的功率约束下联合优化BS处的短期发射波束成形向量以及RIS处的长期相移来实现的。制定的随机优化问题是非凸的复杂耦合的变量，是非光滑的，由于存在多个EU/窃听。没有标准的优化方法可用于这种具有挑战性的场景。为了解决这个问题，我们提出了一个光滑近似辅助随机逐次凸近似（SA-SSCA）算法。此外，提出了一种低复杂度的启发式算法，以降低计算复杂性，而不过度侵蚀性能。仿真结果表明，RIS在保护SWIPT系统的有效性。我们所提出的算法在相关的基准计划所取得的显着的性能增益也被证明。
2022-11-30 cs.IT eess.SP math.IT
