امنیت لایه فیزیکی با کمک حسگری فشرده در حضور رله‌ های غیر ایده‌آل با رفع اثر نقیصه‌ های سخت افزاری با ارائه‌ی یک روش تکراری

در ارتباطات بی‌ سیم، کانال ارتباطی در دسترس همگان است و لذا هر گیرنده در محدوده پوشش مخابراتی، می‌تواند سیگنال ارسالی را دریافت کند. در چنین شرایطی، کاربران غیرمجاز ممکن است از این ویژگی کانال بی‌سیم برای شنود اطلاعات، ایجاد اختلال در ارسال داده، کاهش عملکرد شبکه و ... استفاده کنند. اخیراً استفاده از حسگری فشرده در برقراری امنیت لایه فیزیکی توجه بسیاری از محققین را به خود جلب کرده است. روش حسگری فشرده در جاهایی که سیگنال‌ها تنک و یا قابل فشرده شدن در یک پایه باشند، مانند پردازش سیگنال تصویر و یا تشخیص تصویر، بسیار کاربرد دارد؛ چرا که می‌تواند به عنوان یک سیستم رمزنگاری در نظر گرفته ‌شود تا ضمن حفظ ماتریس اندازه‌گیری مخفی، عملیات‌های نمونه‌برداری، فشرده‌سازی و رمزگذاری را محقق نماید. در این مقاله، امنیت لایه فیزیکی در یک ارتباط بی‌سیم مشارکتی مبتنی بر چند رله متوالی مورد بررسی قرار گرفته است. در چنین مدلی، ماتریس کانال معادل به عنوان ماتریس اندازه‌گیری امن، مورد استفاده قرار می‌گیرد. از آنجایی‌که اکثریت کارهای پژوهشی صورت گرفته شده در این حوزه، سخت‌افزار رله ایده‌آل و عاری از نقیصه‌های سخت‌افزاری در نظر گرفته می شود، در این کار تحقیقاتی نیز، فرض عملی نقیصه سخت‌افزاری کوچک در امنیت لایه فیزیکی با کمک حسگری فشرده و در یک شبکه مشارکتی با چندین رله متوالی در نظر گرفته شده است. در نهایت راهکاری جهت بهبود کارایی محرمانگی چنین سیستمی پیشنهاد داده شده است. نتایج شبیه سازی روش ارئه شده نشان داد که در بدترین حالت، نرخ محرمانگی حداقل 10 درصد و در بهترین حالت 120 درصد افزایش می‌یابد. همچنین، پیچیدگی محاسباتی روش ارائه شده از نظر زمان شبیه‌سازی افزایش 22 درصدی را نشان می‌دهد.

physical layer security with the aid of compressive sensing in the presence of non-ideal relays by removing the effect of hardware impairments by providing an iterative method

in wireless communications, the channel is available to everyone and therefore, any receiver in the telecommunication coverage area can receive the transmitted signal. in such cases, unauthorized users may use this feature to eavesdrop the information, disrupt data transmission, reduce network performance, and so on. recently, using compressive sensing in physical layer security has attracted the attention of many researchers. compressive sensing is very useful when the signals are sparse or compressible such as in image signal processing or image recognition. this is because it can be considered as an encryption system, sampling, compression and encryption, while maintaining a secret matrix. in this paper, we examine the physical layer security in a cooperative wireless communication based on several consecutive relays. in such a model system, the equivalent channel matrix is used as the secure measurement matrix. since the majority of research work in this field consider relay hardware to be ideal and free of hardware impairments, in this research work, this practical assumption is made in the physical layer security with the help of compressive sensing. we consider a cooperative communication with multiple-hops. finally, we will propose a solution to improve the secrecy performance of such a system. simulation results show that in worst case, the screcy rate increases at least 10 percent and this would be increased to 120 percent in the best case. moreover, computational complexity in terms of simulation run time is increased by 22 percent.