Though visible light communication (VLC) systems are contained to a given room, improving their security is an important criterion in any practical deployment. In this paper, the design of artificial noise (AN) to enhance physical layer security in VLC systems is studied in the context of input signals with no explicit amplitude constraint (e.g., multicarrier systems). In such systems, clipping is needed to constrain the input signals within the limited linear ranges of the LEDs. However, this clipping process gives rise to non-linear clipping distortion, which must be incorporated into the AN design. To facilitate the solution of this problem, a sub-optimal design approach is presented using the Charnes-Cooper transformation and the convex-concave procedure (CCP). Then, a novel AN transmission scheme is proposed to reduce the impact of clipping distortion, thus improving the secrecy performance. The proposed scheme exploits the common structure of LED luminaries that they are often composed of several light-emitting chips. Capitalizing on this property, LED chips in each luminaire are divided into two groups driven by separate driver circuits. One group is used to transmit the information-bearing signal, while the other group transmits the AN. Numerical results show that the clipping distortion significantly reduces the secrecy level, and using AN is advantageous over the no-AN scheme in improving the secrecy performance. Moreover, the proposed AN transmission scheme is shown to achieve considerable secrecy improvements compared with the traditional transmission approaches (e.g., about 1 bit/s/Hz improvement in the achievable secrecy rate when the standard deviation of the LEDs' modulating current is 0.25 A and the signal-to-interference-plus-noise ratio of the eavesdropper's received signal is limited to $0$ dB).


翻译:虽然可见光通信(VLC)系统已包含在特定房间,但改善其安全是任何实际部署中的重要标准。在本文中,在输入信号(如多载器系统)中研究设计人工噪音(AN),以加强VLC系统中的物理层安全,而没有明显的振幅限制(如多载器系统)。在这种系统中,需要剪动,以限制LED有限的线性范围内的输入信号。然而,这种剪动过程会导致非线性剪动扭曲,必须将其纳入AN设计中。为了便利解决这个问题的解决,使用Charnes-Cooper转换和 convex-concavecave程序(CCP)来介绍用于加强VLC系统物理层安全的人造噪音(AN)的亚超最佳设计方法。在使用IMLED光源的常规光源结构中,通常由一些发光的芯片组成。每个光电机的改进方法必须被纳入AN的改进过程,每个变光机的改进方法被分为两个小组,由不同的驱动器变异性变换的变异性变换方法提出。在AN的变换机机中,一个小组用来将性变现的信号显示性变换结果。一个组的性变压结果,而逐渐变换为递变换成为AALELEDLD-LDRDRDRMLDRMLDRD结果。一个组将显示的变换到另一个的变式的变式将显示的变压结果。A。A的变压结果显示的变式的变式的变压结果。

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