This paper studies a downlink secure integrated sensing and communication (ISAC) system, in which a multi-antenna base station (BS) transmits confidential messages to a single-antenna communication user (CU) while performing sensing on targets that may act as suspicious eavesdroppers. To ensure the quality of target sensing while preventing their potential eavesdropping, the BS combines the transmit confidential information signals with additional dedicated sensing signals, which play a dual role of artificial noise (AN) for degrading the qualities of eavesdropping channels. Under this setup, we jointly design the transmit information and sensing beamforming, with the objective of minimizing the weighted sum of beampattern matching errors and cross-correlation patterns for sensing subject to secure communication constraints. The robust design takes into account the channel state information (CSI) imperfectness of the eavesdroppers in two practical CSI error scenarios. First, we consider the scenario with bounded CSI errors of eavesdroppers, in which the worst-case secrecy rate constraint is adopted to ensure secure communication performance. In this scenario, we present the optimal solution to the worst-case secrecy rate constrained sensing beampattern optimization problem, by adopting the techniques of S-procedure, semi-definite relaxation (SDR), and a one-dimensional (1D) search, for which the tightness of the SDR is rigorously proved. Next, we consider the scenario with Gaussian CSI errors of eavesdroppers, in which the secrecy outage probability constraint is adopted. In this scenario, we present an efficient algorithm to solve the more challenging secrecy outage-constrained sensing beampattern optimization problem, by exploiting the convex restriction technique based on the Bernstein-type inequality, together with the SDR and 1D search.


翻译:本文研究一种低链接安全综合遥感和通信系统(ISAC),在这个系统中,一个多antenna基站(BS)将机密信息传送给一个单一的Nantenna通信用户(CU),同时对可能作为可疑的 Eaves窃听器的目标进行感测。为了确保目标感测质量,同时防止潜在的窃听,BS将传输机密信息信号与额外的专用感测信号结合起来,这在降低窃听频道质量方面起着人工噪音(AN)的双重作用。在这个设置下,我们联合设计了传送信息和感测信号成成像,目的是尽量减少标本匹配错误和交叉关系模式的加权总和,以安全通信限制为条件进行感测。 稳健的设计考虑到频道状态信息(CSI)在两种实用的 CSI 错误假设中存在窃听器的不完善问题。 首先,我们考虑由内部识别错误(Vavestloopreduvely) 以及基于我们最坏的保密率限制来确保通信运行。 在这一假设中,我们采用最坏的Srestredeal lader-lader laderS

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