Decisión segura de fusión en redes de sensores inalámbricos distribuidos orientados a ISAC con cuantificación multilevel local
Autores: Zhang, Guomei; Sun, Hao; Yu, Jiayue
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Decisión segura de fusión en redes de sensores inalámbricos distribuidos orientados a ISAC con cuantificación multilevel local
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Implementación distribuida
Sensorización y comunicación integradas
Fusión segura
Consumo de energía
Esquema de decisión-fusión
Esquema antiescuchas
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 42
Citaciones: Sin citaciones
La implementación distribuida para el sensado y la comunicación integrados (ISAC) puede mejorar la precisión del sensado al explorar la diversidad espacial para cubrir el estado objetivo. Sin embargo, la fusión segura y el consumo limitado de energía siguen siendo desafíos para ISAC distribuido basado en transmisión inalámbrica. En este documento, se propone un esquema de fusión de decisiones seguras bajo restricción de energía. Primero, se cuantifican las razones de verosimilitud locales (LRs) de las observaciones locales en los nodos de sensado en múltiples niveles correspondientes a una constelación de modulación de desplazamiento de fase múltiple (MPSK), para retener más información de sensado. En segundo lugar, se propone un esquema antiescucha, que rota aleatoriamente la constelación basándose en la información del canal principal entre los nodos y el centro de fusión aliado (AFC), para confundir la fusión de datos del centro de fusión de escucha (EFC). Además, se optimizan los umbrales de cuantización locales y el umbral de rotación para lograr la seguridad perfecta bajo restricción de energía y un ángulo máximo de rotación de . Además, se discute el ángulo de rotación optimizado bajo un requisito de seguridad más relajado del EFC a cambio de reducir el error del AFC. Los resultados de evaluación del rendimiento muestran que la probabilidad de error del AFC del esquema propuesto con una cuantización de dos bits y fusión suave supera el caso de un bit y el caso de tres bits en más de 3 dB y aproximadamente 0.5 dB en la probabilidad de error de , respectivamente. La primera ganancia se debe simplemente a la mayor información local conservada con dos bits en comparación con la cuantización de un bit. Sin embargo, para el caso de tres bits, la ventaja de más niveles de cuantización se ve eliminada por la peor transmisión de la constelación más densa sobre un canal ruidoso. Además, el esquema propuesto supera al método de cifrado convencional consciente del canal bajo una restricción de energía más estricta y una mayor relación señal-ruido (SNR).
Descripción
La implementación distribuida para el sensado y la comunicación integrados (ISAC) puede mejorar la precisión del sensado al explorar la diversidad espacial para cubrir el estado objetivo. Sin embargo, la fusión segura y el consumo limitado de energía siguen siendo desafíos para ISAC distribuido basado en transmisión inalámbrica. En este documento, se propone un esquema de fusión de decisiones seguras bajo restricción de energía. Primero, se cuantifican las razones de verosimilitud locales (LRs) de las observaciones locales en los nodos de sensado en múltiples niveles correspondientes a una constelación de modulación de desplazamiento de fase múltiple (MPSK), para retener más información de sensado. En segundo lugar, se propone un esquema antiescucha, que rota aleatoriamente la constelación basándose en la información del canal principal entre los nodos y el centro de fusión aliado (AFC), para confundir la fusión de datos del centro de fusión de escucha (EFC). Además, se optimizan los umbrales de cuantización locales y el umbral de rotación para lograr la seguridad perfecta bajo restricción de energía y un ángulo máximo de rotación de . Además, se discute el ángulo de rotación optimizado bajo un requisito de seguridad más relajado del EFC a cambio de reducir el error del AFC. Los resultados de evaluación del rendimiento muestran que la probabilidad de error del AFC del esquema propuesto con una cuantización de dos bits y fusión suave supera el caso de un bit y el caso de tres bits en más de 3 dB y aproximadamente 0.5 dB en la probabilidad de error de , respectivamente. La primera ganancia se debe simplemente a la mayor información local conservada con dos bits en comparación con la cuantización de un bit. Sin embargo, para el caso de tres bits, la ventaja de más niveles de cuantización se ve eliminada por la peor transmisión de la constelación más densa sobre un canal ruidoso. Además, el esquema propuesto supera al método de cifrado convencional consciente del canal bajo una restricción de energía más estricta y una mayor relación señal-ruido (SNR).