Radio-frequency (RF) energy harvesting (EH) in wireless relaying networks has attracted considerable recent interest, especially for supplying energy to relay nodes in Internet-of-Things (IoT) systems to assist the information exchange between a source and a destination. Moreover, limited hardware, computational resources, and energy availability of IoT devices have raised various security challenges. To this end, physical layer security (PLS) has been proposed as an effective alternative to cryptographic methods for providing information security. In this study, we propose a PLS approach for simultaneous wireless information and power transfer (SWIPT)-based half-duplex (HD) amplify-and-forward (AF) relaying systems in the presence of an eavesdropper. Furthermore, we take into account both static power splitting relaying (SPSR) and dynamic power splitting relaying (DPSR) to thoroughly investigate the benefits of each one. To further enhance secure communication, we consider multiple friendly jammers to help prevent wiretapping attacks from the eavesdropper. More specifically, we provide a reliability and security analysis by deriving closed-form expressions of outage probability (OP) and intercept probability (IP), respectively, for both the SPSR and DPSR schemes. Then, simulations are also performed to validate our analysis and the effectiveness of the proposed schemes. Specifically, numerical results illustrate the non-trivial trade-off between reliability and security of the proposed system. In addition, we conclude from the simulation results that the proposed DPSR scheme outperforms the SPSR-based scheme in terms of OP and IP under the influences of different parameters on system performance.


翻译:在无线中继网络中,无线电频率(RF)能源采集(EH)最近引起了相当大的兴趣,特别是提供能源,用于在互联网上传递电源和目的地之间的信息交流;此外,由于IOT装置的硬件、计算资源和能源供应有限,提出了各种安全挑战;为此,提出了实体层安全(PLS),作为提供信息安全的加密方法的有效替代方法;在本研究中,我们提议采用PLS方法,用于同时使用无线信息和电传输(SWIPT)基于半自动(HD)的半自动(HD)扩增和前向(AF)转发系统,以协助源和目的地之间的信息交流;此外,我们考虑到静态电分割传输(SPSR)和动态断电中继(DPSR)装置的可用能源供应,以彻底调查每项装置的好处;为进一步加强安全通信,我们考虑多种友好干扰,以帮助防止在Eaveplopper下进行电源传输(SWIP)基于半自动转换(HD)的半自动转换(HD)扩展(AF)的转发系统,我们提供可靠性和安全性与前向前置(AF)转发(AF)的转发(AF)系统,还分别进行不可靠和SLVDLV的模拟分析。

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