基于金纳米粒子的可见光通信物理层安全性研究
信息论
2024-06-11 v3 信号处理
math.IT
摘要
可见光因其高方向性和在室内场景中的不可穿透性，是安全无线通信的合适频谱。然而，若窃听者位于合法接收者极近处，安全通信将变得极高风险。本文为进一步增强可见光通信（VLC）的安全性并提升其抵御恶意攻击的能力，提出利用近期合成的具有圆二色性的金纳米粒子（GNPs）来处理圆偏振光，产生与线偏振片角度相互作用的相位延迟。通过合理堆叠多个GNPs制成的GNP板充当物理密钥。发射端同时发送预期符号与人工噪声，以利用GNP板引起的信道变化效应，该效应在窃听者紧邻合法接收者时极为有效。首先通过在圆偏振域表征GNP板与线偏振片的影响，建立了新的VLC信道模型。基于该新信道模型，考虑GNP板的影响优化发射端与合法接收端线偏振片的角度，以提升窃听场景下的保密速率。仿真验证表明，当发射端配备GNP板时，即便窃听者位于合法接收者正旁，关于物理层安全指标的深刻结果如下：1）保密速率显著提升；2）因GNP板的圆二色性，合法接收者与窃听者间的符号错误率差距显著增大。
引用
@article{arxiv.2208.06132,
title = {On the Physical Layer Security of Visible Light Communications Empowered by Gold Nanoparticles},
author = {Geonho Han and Hyuckjin Choi and Ryeong Myeong Kim and Ki Tae Nam and Junil Choi and Theodoros A. Tsiftsis},
journal= {arXiv preprint arXiv:2208.06132},
year = {2024}
}