Apr 01, 2025

NOMAに基づいた可視光線ワイヤレスモバイルシステムのカバー通信

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現在、情報の爆発的な成長により、人々はデータ送信のセキュリティとプライバシー保護にもっと注意を払うようになりました。ただし、ワイヤレス通信セキュリティに関する既存の研究のほとんどは、通信コンテンツの保護に焦点を当てています。スマートビジネス、医療、軍事、その他の将来の分野では、コミュニケーションの内容を保護することは明らかにすべての課題を満たすのに十分ではありません。また、コミュニケーション自体の保護を強化する必要があります。一種のコミュニケーション方法として、Covert Communicationは近年多くの注目を集めています。その中心的な目標は、秘密情報の安全で信頼できる送信を確保するために、モニターによってコミュニケーション活動の存在が検出されないようにすることです。

 

将来の6G ERAで最も潜在的な光学ワイヤレス通信方法の1つである目に見える光通信(VLC)は、そのユニークな物理的特性とアプリケーションの見通しのために多くの注目を集めています。特に秘密のコミュニケーションの分野では、VLCベースの技術は研究者の間で大きな関心を呼び起こしてきました。たとえば、文献は、秘密VLCの最適な入力信号分布とトランスミッターの平均光学電力の必要性について説明し、秘密のVLCの性能がBash et al。さらに、文献はドローン支援の秘密VLCシステムに焦点を当てており、UAVのホバリング高さを最適化して相互情報を最適化することにより、システムの秘密効果を高めます。上記の研究は、秘密のVLCの理論的基盤を築いてきましたが、主に単一のユーザーシナリオに焦点を当てています。実生活での大規模な接続の需要の増加を考慮すると、マルチユーザーコミュニケーションシナリオの隠れたVLCはより現実的です。高度なマルチユーザーアクセステクノロジーとしての非有数の複数アクセス(NOMA)は、大規模な接続をサポートするだけでなく、システムの隠されたスループットを大幅に改善できます。

 

ただし、VLCシステムと無線周波数(RF)システム間のチャネル特性と信号特性の違いにより、RFシステムのカバーコミュニケーション戦略をVLCに直接適用することは適していません。 NOMAテクノロジーにより、パブリックユーザーと隠されたユーザーは、送信端の重ね合わせコーディングを介して同じスペクトルリソースブロックに関する情報を送信できます。この機能により、パブリックユーザーのコミュニケーションアクティビティは、隠されたユーザーをカバーでき、隠されたコミュニケーション動作を監視することの難しさを高めることができます。したがって、NOMAテクノロジーを秘密のVLCに導入することは、安全な通信技術の開発を促進するだけでなく、新しい秘密のコミュニケーションメカニズムと技術的革新をもたらすこともできます。

一方、地上または屋内のVLCアクセスポイントが力のために損傷を受けた場合、通信は、モバイルデバイス(無人航空機(UAV)など)によって、一時的なベースステーションとして軽い発光ダイオード(LED)トランスミッターを運ぶことができます。このUAV支援モバイルVLCソリューションは、夜間捜索救助、緊急通信、その他のシナリオに特に適しています。既存の文献によると、モバイルVLCに関する研究のほとんどは、UAVの位置を最適化することにより、ネットワークスループットの最大化、送信電力の最小化、ユーザーカバレッジの拡大に焦点を当てています。ただし、これらの研究は主に、文献で説明したコンテンツなど、シングルユーザーシナリオでの秘密のコミュニケーションの問題に焦点を当てています。現在、マルチユーザーシナリオでは、UAV支援モバイルVLCカバーコミュニケーションに関する関連研究はありません。

 

NOMAに基づいたモバイルVLCの秘密の通信に基づいて、隠蔽、信頼性、およびモビリティの共同制約の下で、秘密ユーザーの効果的な秘密速度を最大化する問題が構築されます。グラフィック法に基づいて、LEDトランスミッターの最適な伝送配電配分比と、隠蔽ユーザーの有効な秘密速度を最大化する最適なUAV位置が取得されます。ベンチマークスキームとOMA-VLCスキームと比較して、提案されたスキームが非表示ユーザーの有効な隠蔽率を大幅に改善できることが確認されています。シミュレーション結果は、LEDハーフパワーハーフアングル、PDフィールドの視野、LEDとPDの垂直高さなどのVLCパラメーターも、システムの隠蔽性能にある程度影響することを示しています。効果的な隠蔽コミュニケーションを確保するために、これらのパラメーターを大きすぎて設計してはなりません。

 

将来の作業では、目に見える光の秘密のコミュニケーションとNOMAの複数の隠れたユーザーのレーザー秘密の通信が研究され、フィールドの検証が実行され、システムの実用的な価値がさらに証明されます。

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