بهینه سازی مجموع نرخ امن در شبکه های ناهمگن با ارتباطات دستگاه به دستگاه و سطوح هوشمند قابل تنظیم مجدد

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان

گروه آموزشی مخابرات سیستم، دانشکده مهندسی برق، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی

چکیده

با ظهور شبکه‌های نسل ششم (6G)، نیاز روزافزون به ارتباطات بی‌سیم جهت انتقال امن و با ظرفیت بالا، وجود دارد. سطوح هوشمند قابل تنظیم مجدد (RIS)، به جهت امکان کنترل محیط انتشاری، به عنوان یک فناوری با پتانسیل بالا برای افزایش امنیت لایه فیزیکی (PLS) معرفی شده‌اند. در این مقاله مجموع نرخ امن (SSR) یک شبکه ارتباطی دستگاه به دستگاه (D2D) ناهمگن به کمک RIS مطالعه می‌شود. متفاوت از پژوهش‌های اندک انجام شده در این حوزه چندین زوج D2D با استفاده از RIS در حضور چندین شنودگر مورد نظر است که منجر به یک مسئله بهینه‌سازی غیرمحدب از حداکثرکردن مجموع نرخ‌های امن می‌شود. برای حل، این مسئله به دو زیرمسئله تخصیص توان و بهینه‌سازی تغییر فاز RIS تقسیم می‌شود و با ترکیب این زیرمسئله‌ها یک مقدار زیربهینه برای SSR به‌دست می‌آید. نتایج نشان می‌دهد ترکیب الگوریتم‌های تخصیص توان و تغییر فاز RIS موجب بهبود به ترتیب 32.12 و 8.08 درصد نسبت به زمانی‌که هر یک به تنهایی به‌کار روند، می‌شود. همچنین مشاهده می‌شود با افزایش تعداد عناصر RIS و تعداد بیت‌های کوانتیزاسیون، SSR بهبود می‌یابد. درحالی‌که تاثیر افزایش تعداد زوج‌های D2D در مجموع نرخ امن سیستم، تحت تاثیر افزایش تعداد عناصر RIS است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Sum Secrecy Rate Optimization in Heterogeneous Networks with D2D Communication and RIS

نویسندگان [English]

  • Maryam Asadi Ahmadabadi
  • Bahareh Akhbari
Telecommunication Department, Faculty of Electrical Engineering, K. N. Toosi University of Technology
چکیده [English]

With the emergence of Sixth Generation (6G) networks, there is an increasing need for wireless communications to securely and efficiently transmit high-capacity data. Reconfigurable Intelligent Surfaces (RIS) have been introduced as a highly potential technology for enhancing the security of Device-to-Device (D2D) heterogeneous communication networks. In this paper, the Sum Secrecy Rate (SSR) of a heterogeneous D2D network assisted by RIS is studied. Different from previous research in this area, multiple pairs of D2D with the use of RIS in the presence of multiple eavesdroppers are considered, leading to a non-convex optimization problem of maximizing the SSR. To solve this problem, it is divided into two sub-problems of power allocation and phase optimization of RIS, and by combining these sub-problems, a suboptimal value for the SSR is obtained. The results show that the combination of power allocation and phase optimization algorithms improves by 32.12% and 8.08% respectively, compared to the cases in which each is used alone. It is also observed that increasing the number of RIS elements and quantization bits improves SSR. Meanwhile, the impact of increasing the number of D2D pairs on the SSR of the system is influenced by the increase in the number of RIS elements.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Reconfigurable Intelligent Surfaces (RIS)
  • Physical Layer Security (PLS)
  • Device to Device (D2D) Communications
  • Sum Secrecy Rate (SSR)
  • and Sixth Generation (6G) Communications