极近场 ISCAP 系统中基于超大规模天线阵列的安全通信
信号处理
2024-05-24 v1
摘要
本文研究了在极近场多功能集成感知、通信与供电 (ISCAP) 系统中的安全通信问题，系统中部署有超大规模天线阵列 (ELAA) 的基站 (BS)。在该系统中，基站向单个通信用户 (CU) 发送保密消息，同时无线感知一个点目标并为多个能量接收器 (ER) 充电。假设能量接收器和感知目标是潜在的窃听者，可能试图截获面向通信用户的保密消息。我们考虑联合发射波束设计，以支持安全通信，同时满足感知和供电要求。具体而言，基站发射专用的感知/能量波束，除信息波束外，这些波束还发挥人工噪声 (AN) 的作用，有效干扰潜在的窃听者。基于此，我们在满足目标感知最大 CRB 约束和能量接收器最小收获能量约束的条件下，最大化通信用户的保密速率。虽然所制定的联合波束设计问题是非凸且具有挑战性的，但我们通过半正义松弛 (SDR) 和分数规划技术，结合一维 (1D) 搜索，获得了最优解。随后，我们分别基于零强化 (ZF) 波束和最大比传输 (MRT)，提出两种替代方案。最后，我们的数值结果表明，所提出的方法充分利用了近场 ELAA 的距离域分辨率，以及联合波束设计，提高了在 ISCAP 系统中确保感知和供电要求的同时提升安全通信性能，尤其是在通信用户、目标和能量接收器窃听者相对于基站位于相同角度（但不同距离）时。
引用
@article{arxiv.2405.13634,
title = {Secure Communications in Near-Filed ISCAP Systems with Extremely Large-Scale Antenna Arrays},
author = {Zixiang Ren and Siyao Zhang and Xinmin Li and Ling Qiu and Jie Xu and Derrick Wing Kwan Ng},
journal= {arXiv preprint arXiv:2405.13634},
year = {2024}
}
备注
6 pages