تخصیص توان بهینه با هدف بیشینه‌کردن نرخ محرمانگی در امنیت لایه فیزیکی به کمک مدولاسیون جهتی مبتنی بر آرایه چندگانگی فرکانسی و نویز مصنوعی

استفاده از مدولاسیون جهتی یکی از راهکارهای مطرح و کاربردی برای تامین امنیت لایه فیزیکی در سیستم‌های مخابراتی مدرن است. در این روش، سیگنال پیام توسط آرایه‌ای از المان‌های آنتن مدوله شده و در یک جهت مشخص برای گیرنده قانونی ارسال می‌گردد؛ به‌گونه‌ای که در سایر جهت‌ها منظومه سیگنال تخریب شده و توسط شنودگر قابل دریافت نیست. با استفاده از مدولاسیون جهتی مبتنی بر آرایه چندگانگی فرکانسی تصادفی می‌توان مخابره امنی را در دو بعد زاویه و فاصله برای گیرنده قانونی فراهم آورد. علاوه بر عملکرد مناسب این روش در مواقعی که شنودگر در محدوده نزدیک به گیرنده قانونی قرار دارد، عملکرد محرمانگی به‌شدت افت پیدا می‌کند که این مشکل را می‌توان با استفاده از نویز مصنوعی ‌بهبود داد. در این مقاله، شیوه جدیدی برای بهبود امنیت لایه فیزیکی با به‌کارگیری نویز مصنوعی به همراه مدولاسیون جهتی مبتنی بر آرایه چندگانگی فرکانس تصادفی و تخصیص توان بهینه برای دستیابی به بیشینه نرخ محرمانگی پیشنهاد می‌شود. نتایج شبیه‌سازی بیانگر بهبود نرخ محرمانگی امنیت لایه فیزیکی به میزان حداقل یک بیت بر ثانیه بر هرتز در مقایسه با روش عدم استفاده از نویز مصنوعی و حداقل دو بیت بر ثانیه بر هرتز در مقایسه با روش مدولاسیون جهتی مبتنی بر آرایه فازی است.