30090

امنيت لايه فيزيكي در سيستم¬هاي موج ميلي¬متري چندكاربره مبتني بر شكل¬دهي پرتو تركيبي پويا

كارشناسي ارشد

برق مخابرات سيستم

1398

1402/07/10

سيد محمد رضوي زاده

برق

در دهه گذشته پيشرفت¬هاي زيادي در زمينه ارتباطات بي¬سيم صورت گرفته است. در ميان توانمندسازهاي فناوري اصلي كه براي شبكه¬هاي نسل پنجم (G5) در لايه فيزيكي (PHY) مورد بررسي قرار مي¬گيرند، توجه زيادي بر روي ارتباطات موج ميلي¬متري (mmWave)، سيستم¬هاي چند ورودي چند خروجي (MIMO) و روش¬هاي شكل دهي پرتو شده است. اين توانمندسازها فرصت‌هاي بزرگي را براي افزايش عملكرد شبكه‌هاي G5 و فراتر از G5، در مورد گذردهي، بهره¬وري طيفي، بهره‌وري انرژي، تأخير و قابليت اطمينان به ارمغان مي‌آورند. در عين حال، ارتباطات بي¬سيم به دليل ماهيت باز بودن، مستعد نشت اطلاعات به گره¬هاي ناخواسته است. از اين رو، ارتباطات ايمن در شبكه¬هاي بي¬سيم حياتي¬تر مي¬شود و براي پرداختن به اين چالش، مفهوم امنيت لايه فيزيكي (PLS) مورد بررسي قرار گرفته است. در اين پايان نامه به بررسي عملكرد يك سيستم بي¬سيم، متشكل از يك ايستگاه پايه، چندين گيرنده قانوني و يك شنودگر در يك ساختار شكل دهي پرتو تركيبي پويا پرداخته شده است. با يكسان فرض كردن توان ارسالي تلاش مي¬شود يك مصالحه بين انتقال مطمئن اطلاعات و افزايش نرخ محرمانگي كاربران برقرار كنيم. بدين منظور، يك ساختار شكل دهي پرتو تركيبي پويا پيشنهاد مي¬گردد، كه در آن يك شبكه سوئيچ آنالوگ قادر به ارائه اتصال¬ پويا از تغييردهنده¬هاي فاز به عناصر آنتن است. مسئله بهينه سازي با متغيرهاي ماتريس¬هاي شكل دهي پرتو تركيبي پويا و محدوديت حالت سوئيچ¬ها و مدول واحد تغييردهنده¬هاي فاز به منظور بيشينه كردن نرخ محرمانگي كاربران تشكيل شده است. به منظور حل مسئله بهينه سازي نامحدب حاصل، يك الگوريتم متناوب موثر توسعه داده مي¬شود. علاوه بر اين، ماتريس تغييردهنده¬هاي فاز از طريق يك راه حل متناوب و تكرار شونده، بهينه شده است. نتايج به دست آمده حاكي از آن است كه در شبكه¬هاي بي¬سيم مبتني بر شكل دهي پرتو تركيبي پويا، با افزايش تعداد كاربران و تعداد آنتن¬هاي فرستنده عملكرد نرخ محرمانگي بهبود مي¬يابد.

1402/08/24

Physical Layer Security in Multi-user Millimeter-Wave Systems based on Dynamic Hybrid Beamforming

10/1/2024 12:00:00 AM

In the last decade, many advances have been made in the field of wireless communication. Among the main technology enablers being considered for fifth generation (5G) networks at the physical layer (PHY), much attention is paid to millimeter wave (mm-Wave) communications, multiple input multiple output (MIMO) systems, and Beamforming techniques. These enablers bring huge opportunities to increase the performance of G5 and beyond networks in terms of throughput, spectral efficiency, energy efficiency, latency and reliability. At the same time, wireless communication is prone to information leakage to unwanted groups due to its open nature. Hence, secure communication in wireless networks becomes more critical. To address this challenge, the concept of Physical Layer Security (PLS) has been explored. In this thesis, the performance of a wireless system consisting of a base station, several legitimate receivers and an eavesdropper in a dynamic hybrid beamforming structure has been investigated. By assuming the same transmission power, we try to establish a trade-off between reliable data transmission and increasing the secrecy rate of users. A dynamic hybrid beamforming structure is proposed, where an analog switch network is able to provide dynamic connections from phase shifters to antenna elements. In order to maximize the secrecy rate of the users. the optimization problem is formulated with the variables of the dynamic hybrid beamforming matrices, the states of the switches and the unit modulus restriction of the phase shifters

ارتباطات موج ميليمتري , .امنيت لايه فيزيكي. , شكل دهي پرتو تركيبي پويا , نرخ محرمانگي

mm-Wave Communication , Physical Layer Security , Dynamic Hybrid Beamforming , Secrecy Rate

zahra sadat afkhami nouri

seyed mohammad razavi zadeh