回程受限蜂窝网络中面向视频流传输的缓存增强物理层安全

在本文中，我们提出一种新颖的无线缓存方案，以增强回程容量受限的蜂窝网络中视频流传输的物理层安全性。通过缓存和回程加载主动在部分基站（BSs）间共享视频数据，可根据缓存状态、信道条件和回程容量动态启用多个基站的安全协作联合传输。假设发送端具有不完美的信道状态信息（CSI），我们构建了一个两阶段非凸混合整数鲁棒优化问题，用于在视频传输过程中提供服务质量（QoS）并保证通信保密性的同时最小化总发射功率，其中缓存和协作传输策略分别在一个离线视频缓存阶段和一个在线视频交付阶段进行优化。尽管所构建的优化问题为 NP-hard，我们提出了低复杂度多项式时间算法，其解在特定条件下全局最优，用于缓存训练和视频交付控制。研究表明缓存是有益的，因为它减少了施加于容量受限回程链路上的数据共享开销，引入了额外的保密自由度，并实现了高能效的通信系统设计中。仿真结果证实，所提缓存方案同时实现了低保密中断概率和高功率效率。此外，由于所提出的鲁棒优化，当缓存容量变大时，由不完美 CSI 知识引起的性能损失可显著降低。