Jammer selection for energy harvesting-aided non-orthogonal multiple access: Performance analysis
Creators
- 1. Vietnam National University Ho Chi Minh City
- 2. Ho Chi Minh City University of Technology
Description
Energy harvesting-aided non-orthogonal multiple access (NOMA) meets critical requirements of modern wireless networks in terms of spectral efficiency, communication reliability, and energy efficiency. However, information security for it has not received greatly attentions from both industry and academia. This paper proposes jammer selection to meliorate its security performance. To promptly assess the efficacy of the proposed jammer selection, we propose explicit formulas of connection/secrecy throughput and outage probability for both far and near users accounting for non-linear feature of energy harvesters. These formulas are corroborated by Monte-Carlo simulations and quickly generate innumerable results to reveal a significant/slight influence of energy harvesting nonlinearity on communications reliability/information security. In addition, there exist limits on target data/secrecy rates to avoid complete connection outage (i.e. connection outage probability is one) and achieve complete security (i.e. secrecy outage probability is one). Additionally, the proposed (NOMA-and-proposed jammer selection) scheme significantly outperforms its counterparts (NOMA-and-random jammer selection and orthogonal multiple access-and-proposed jammer selection) in terms of both security and reliability. Nevertheless, there is a trade-off between reliability and security. Notably, the proposed scheme obtains optimum security/reliability performance with proper selection of time/power splitting coefficient.
Translated Descriptions
Translated Description (Arabic)
يلبي الوصول المتعدد غير المتعامد بمساعدة حصاد الطاقة (NOMA) المتطلبات الحرجة للشبكات اللاسلكية الحديثة من حيث الكفاءة الطيفية وموثوقية الاتصال وكفاءة الطاقة. ومع ذلك، لم يحظ أمن المعلومات بالنسبة لها باهتمام كبير من كل من الصناعة والأوساط الأكاديمية. تقترح هذه الورقة اختيار التشويش لتحسين أدائها الأمني. لتقييم فعالية اختيار جهاز التشويش المقترح على الفور، نقترح صيغًا واضحة لإنتاجية الاتصال/السرية واحتمال انقطاع الخدمة لكل من المستخدمين البعيدين والقريبين الذين يمثلون ميزة غير خطية لحصادات الطاقة. يتم تأكيد هذه الصيغ من خلال عمليات محاكاة مونت كارلو وتولد بسرعة نتائج لا حصر لها للكشف عن تأثير كبير/طفيف لعدم خطية حصاد الطاقة على موثوقية الاتصالات/أمن المعلومات. بالإضافة إلى ذلك، هناك حدود لمعدلات البيانات/السرية المستهدفة لتجنب انقطاع الاتصال الكامل (أي احتمال انقطاع الاتصال هو واحد) وتحقيق الأمن الكامل (أي احتمال انقطاع السرية هو واحد). بالإضافة إلى ذلك، يتفوق مخطط (NOMA واختيار التشويش المقترح) المقترح بشكل كبير على نظرائه (NOMA واختيار التشويش العشوائي واختيار التشويش المتعدد المتعامد) من حيث الأمان والموثوقية. ومع ذلك، هناك مفاضلة بين الموثوقية والأمان. والجدير بالذكر أن المخطط المقترح يحصل على الأداء الأمثل للأمان/الموثوقية مع الاختيار المناسب لمعامل تقسيم الوقت/الطاقة.Translated Description (French)
L'accès multiple non orthogonal (NOMA) assisté par la récupération d'énergie répond aux exigences critiques des réseaux sans fil modernes en termes d'efficacité spectrale, de fiabilité des communications et d'efficacité énergétique. Cependant, la sécurité de l'information n'a pas reçu beaucoup d'attention de la part de l'industrie et du monde universitaire. Cet article propose une sélection de brouilleurs pour améliorer ses performances de sécurité. Pour évaluer rapidement l'efficacité de la sélection de brouilleurs proposée, nous proposons des formules explicites de débit de connexion/secret et de probabilité de panne pour les utilisateurs éloignés et proches tenant compte des caractéristiques non linéaires des récupérateurs d'énergie. Ces formules sont corroborées par des simulations Monte-Carlo et génèrent rapidement d'innombrables résultats pour révéler une influence significative/légère de la non-linéarité de la récupération d'énergie sur la fiabilité des communications/la sécurité de l'information. En outre, il existe des limites sur les taux de données/de confidentialité cibles pour éviter une panne de connexion complète (c'est-à-dire que la probabilité de panne de connexion est une) et atteindre une sécurité complète (c'est-à-dire que la probabilité de panne de confidentialité est une). De plus, le schéma proposé (sélection de brouilleur NOMA et proposé) surpasse considérablement ses homologues (sélection de brouilleur NOMA et aléatoire et sélection de brouilleur à accès multiple orthogonal et proposé) en termes de sécurité et de fiabilité. Néanmoins, il existe un compromis entre fiabilité et sécurité. Notamment, le schéma proposé obtient des performances de sécurité/fiabilité optimales avec une sélection appropriée du coefficient de division temps/puissance.Translated Description (Spanish)
El acceso múltiple no ortogonal (NOMA) asistido por recolección de energía cumple con los requisitos críticos de las redes inalámbricas modernas en términos de eficiencia espectral, confiabilidad de la comunicación y eficiencia energética. Sin embargo, la seguridad de la información no ha recibido mucha atención tanto de la industria como de la academia. Este documento propone la selección del bloqueador para mejorar su rendimiento de seguridad. Para evaluar rápidamente la eficacia de la selección propuesta del bloqueador, proponemos fórmulas explícitas de rendimiento de conexión/secreto y probabilidad de interrupción tanto para usuarios lejanos como cercanos que tienen en cuenta la característica no lineal de los recolectores de energía. Estas fórmulas son corroboradas por simulaciones de Monte-Carlo y generan rápidamente innumerables resultados para revelar una influencia significativa/ligera de la no linealidad de la recolección de energía en la confiabilidad de las comunicaciones/seguridad de la información. Además, existen límites en las tasas de datos/secreto objetivo para evitar la interrupción completa de la conexión (es decir, la probabilidad de interrupción de la conexión es una) y lograr una seguridad completa (es decir, la probabilidad de interrupción del secreto es una). Además, el esquema propuesto (noma y selección de bloqueador propuesta) supera significativamente a sus contrapartes (noma y selección de bloqueador aleatorio y selección de bloqueador ortogonal de acceso múltiple y propuesto) en términos de seguridad y confiabilidad. Sin embargo, existe una compensación entre fiabilidad y seguridad. En particular, el esquema propuesto obtiene un rendimiento óptimo de seguridad/confiabilidad con la selección adecuada del coeficiente de división de tiempo/potencia.Files
latest.pdf.pdf
Files
(355.7 kB)
Name | Size | Download all |
---|---|---|
md5:863b28e7d03c128231a690d39df3f0a9
|
355.7 kB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- اختيار جهاز التشويش للحصول على الطاقة بمساعدة الوصول المتعدد غير المتعامد: تحليل الأداء
- Translated title (French)
- Sélection du brouilleur pour l'accès multiple non orthogonal assisté par la récupération d'énergie : analyse des performances
- Translated title (Spanish)
- Selección de jammer para acceso múltiple no ortogonal asistido por recolección de energía: análisis de rendimiento
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4385985822
- DOI
- 10.1007/s12083-023-01542-5
References
- https://openalex.org/W1937870803
- https://openalex.org/W2188033973
- https://openalex.org/W2505665730
- https://openalex.org/W2509696551
- https://openalex.org/W2515680383
- https://openalex.org/W2519388858
- https://openalex.org/W2533543665
- https://openalex.org/W2565718422
- https://openalex.org/W2951798499
- https://openalex.org/W2986006121
- https://openalex.org/W2989598535
- https://openalex.org/W2991966682
- https://openalex.org/W2993098094
- https://openalex.org/W2995896715
- https://openalex.org/W3018587756
- https://openalex.org/W3023609818
- https://openalex.org/W3083064460
- https://openalex.org/W3102721945
- https://openalex.org/W3102823983
- https://openalex.org/W3107811432
- https://openalex.org/W3140443878
- https://openalex.org/W3154816389
- https://openalex.org/W3155370147
- https://openalex.org/W3158238597
- https://openalex.org/W3169475135
- https://openalex.org/W3171138341
- https://openalex.org/W3185376923
- https://openalex.org/W3199589918
- https://openalex.org/W3199676013
- https://openalex.org/W3204126064
- https://openalex.org/W3209437891
- https://openalex.org/W3211173051
- https://openalex.org/W3213476512
- https://openalex.org/W3214587761
- https://openalex.org/W4210918352
- https://openalex.org/W4212998154
- https://openalex.org/W4226220149
- https://openalex.org/W4310354865
- https://openalex.org/W4375853037
- https://openalex.org/W4375854938
- https://openalex.org/W4377001553
- https://openalex.org/W4377009127
- https://openalex.org/W4379233631