This paper investigates a machine learning-based power allocation design for secure transmission in a cognitive radio (CR) network. In particular, a neural network (NN)-based approach is proposed to maximize the secrecy rate of the secondary receiver under the constraints of total transmit power of secondary transmitter, and the interference leakage to the primary receiver, within which three different regularization schemes are developed. The key advantage of the proposed algorithm over conventional approaches is the capability to solve the power allocation problem with both perfect and imperfect channel state information. In a conventional setting, two completely different optimization frameworks have to be designed, namely the robust and non-robust designs. Furthermore, conventional algorithms are often based on iterative techniques, and hence, they require a considerable number of iterations, rendering them less suitable in future wireless networks where there are very stringent delay constraints. To meet the unprecedented requirements of future ultra-reliable low-latency networks, we propose an NN-based approach that can determine the power allocation in a CR network with significantly reduced computational time and complexity. As this trained NN only requires a small number of linear operations to yield the required power allocations, the approach can also be extended to different delay sensitive applications and services in future wireless networks. When evaluate the proposed method versus conventional approaches, using a suitable test set, the proposed approach can achieve more than 94% of the secrecy rate performance with less than 1% computation time and more than 93% satisfaction of interference leakage constraints. These results are obtained with significant reduction in computational time, which we believe that it is suitable for future real-time wireless applications.


翻译:本文调查了在认知无线电(CR)网络中安全传输的基于机械学习的动力分配设计; 特别是,提议采用神经网络(NN)法,在二级发报机总传输功率的限制下,最大限度地提高二级接收机的保密率,并将干扰泄漏到初级接收机,在此范围内制定三种不同的正规化计划; 拟议的算法相对于常规方法的主要优势是能够以完美和不完善的频道状态信息解决权力分配问题。 在常规环境下,必须设计两个完全不同的优化框架,即强力和非机器人设计。 此外,常规算法往往以迭代技术为基础,因此,它们需要大量迭代技术,从而在有非常严格的延迟限制的情况下,使二级接收器的保密率在二级接收机主中越低。 为了满足未来超易恢复的低延迟网络的前所未有的要求,我们建议基于NNW的方法可以确定CR网络的电力分配,而计算时间和复杂性大大降低。 由于经过培训的NNE只需要少量线性操作来产生所需的权力分配,因此,常规算法需要大量迭代法,在将来的保密性网络中,这些方法也可以在相当的延迟的递减低的计算方法中, 。 这些方法在提议的递延的递减后,在提议的递延的递延延后,在提议的递延后,在提议的递延的递后,在提议的递减率的递延后,可以延延延后,在提议的递延后,在提议的递延延后,在提议的递后的方法可以延后,在提议的递后,在提议的递率方面,可以延率方面,在提议的递后,在提议的递后,在提议的递延率方面,在提议的递率率率率率率方面,在提议的递延后,可以延延延延后,在提议的递延后,在提议的递延延延延延后的方法可以延后,在提议的递率方法可以延率方面,在提议的递率方面,可以延后,在提议的递后,在提议的递延率性做法可延后推延后推延后推延后推延后推延后推延后推延后推延后推延率办法可以延后推延后推延后推延后推延后推延后推延后推后推延后推延后延后推后推延后推延后

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