截幅可见光通信信道中面向物理层安全的人工噪声设计
信息论
2023-02-23 v1 系统与控制
系统与控制
math.IT
摘要
尽管可见光通信（VLC）系统被限制在特定房间内，提升其安全性仍是实际部署中的重要准则。本文针对无显式幅度约束的输入信号（如多载波系统），研究用于增强VLC系统物理层安全的人工噪声（AN）设计。在此类系统中，需进行截幅以将输入信号约束在LED有限的线性范围内。然而，该截幅过程会产生非线性截幅失真，必须将其纳入AN设计之中。为便于求解此问题，利用Charnes-Cooper变换和凸-凹过程（CCP）给出了一种次优设计方法。随后，提出一种新颖的AN传输方案以减轻截幅失真的影响，从而改善保密性能。所提方案利用了LED灯具通常由若干发光芯片组成的共性结构。基于此特性，每个灯具中的LED芯片被划分为两组，由独立的驱动电路驱动：一组用于传输承载信息的信号，另一组传输AN。数值结果表明，截幅失真显著降低了保密水平，且使用AN相较于无AN方案在改善保密性能上具有优势。此外，所提AN传输方案相较传统传输方法取得了可观的保密提升（例如，当LED调制电流标准差为0.25 A且窃听者接收信号的中断信干噪比受限为 dB时，可达保密速率提升约1 bit/s/Hz）。
引用
@article{arxiv.2302.11125,
title = {On the Design of Artificial Noise for Physical Layer Security in Visible Light Communication Channels with Clipping},
author = {Thanh V. Pham and Steve Hranilovic and Susumu Ishihara},
journal= {arXiv preprint arXiv:2302.11125},
year = {2023}
}
备注
arXiv admin note: text overlap with arXiv:2210.00438