通过学习辅助的时空数字编码超材料天线编程实现无线安全
信号处理
2023-08-15 v2 系统与控制
系统与控制
摘要
未来大规模无线网络的发展需要低成本、可扩展的安全解决方案。传统密码学方法因其计算和密钥管理复杂性，无法满足这些网络的低延迟和可扩展性要求。物理层（PHY）安全已被提出作为密码学机制的一种低成本替代方案，可规避通信设备间显式密钥交换的需求，因为 PHY 安全依赖信号传输的物理特性来提供安全性。在本工作中，提出了一种时空调制的数字编码超材料（MTM）漏波天线（LWA），其通过学习辅助的分支定界（B&B）优化编码序列实现方向调制（DM）功能，从而支持 PHY 安全。从理论上，首先证明了所提出的时空 MTM 天线架构可通过用户设备接收到的正交频分复用（OFDM）信号的空间和频谱操控实现 DM。随后给出仿真结果作为原理验证，证明了我们的方法在各种通信设置中实现 DM 的适用性。为进一步验证仿真结果，实现了由现场可编程门阵列（FPGA）控制的所提架构原型，其通过对应于 MTM LWA 单元状态的、由学习辅助分支定界算法得到的优化编码序列实现 DM。实验结果通过频谱谐波模式和误码率（BER）测量证实了时空调制 MTM LWA 实现 DM 的理论。
引用
@article{arxiv.2211.09076,
title = {Programming Wireless Security through Learning-Aided Spatiotemporal Digital Coding Metamaterial Antenna},
author = {Alireza Nooraiepour and Shaghayegh Vosoughitabar and Chung-Tse Michael Wu and Waheed U. Bajwa and Narayan B. Mandayam},
journal= {arXiv preprint arXiv:2211.09076},
year = {2023}
}