مرکز منطقه ای اطلاع رسانی علوم و فناوری فصلنامه مهندسی برق و مهندسی کامپيوتر ايران 16823745 22 1 2024 6 2 Optimal Power Allocation for Maximizing Secrecy Rate in Physical Layer Security Using Frequency Diverse Array Directional Modulation and Artificial Noise تخصیص توان بهینه با هدف بیشینه‌کردن نرخ محرمانگی در امنیت لایه فیزیکی به کمک مدولاسیون جهتی مبتنی بر آرایه چندگانگی فرکانسی و نویز مصنوعی 67 75 fa مهدی طیب مسعود دانشگاه صنعتی مالک اشتر حسین خالقی دانشگاه صنعتی مالک اشتر 2023 9 26 The directional modulation is a prominent and practical technique for enhancing the physical layer security in modern communication systems. In this method, the message signal is modulated by an array of antennas and transmitted in a specific direction to the legitimate receiver, such that in other directions, the signal is destroyed and not receivable by eavesdroppers. By incorporating random frequency diverse array directional modulation, secure communication can be achieved in both angular and distance dimensions for the legitimate receiver. However, when the eavesdropper is located near the legitimate receiver, the confidentiality performance of this solution significantly deteriorates. To address this issue, this paper proposes a novel approach that combines artificial noise with random frequency diverse array directional modulation and optimizes power allocation to attain the maximum secrecy rate. Simulation results demonstrate that our proposed approach improves the secrecy rate of the physical layer security by at least one bit per second per hertz compared to the method without artificial noise, and by at least two bits per second per hertz compared to the phased array directional modulation. استفاده از مدولاسیون جهتی یکی از راهکارهای مطرح و کاربردی برای تأمین امنیت لایه فیزیکی در سیستم‌های مخابراتی مدرن است. در این روش، سیگنال پیام توسط آرایه‌ای از المان‌های آنتن مدوله شده و در یک جهت مشخص برای گیرنده قانونی ارسال می‌گردد؛ به‌گونه‌ای که در سایر جهت‌ها منظومه سیگنال تخریب شده و توسط شنودگر قابل دریافت نیست. با استفاده از مدولاسیون جهتی مبتنی بر آرایه چندگانگی فرکانسی تصادفی می‌توان مخابره امنی را در دو بعد زاویه و فاصله برای گیرنده قانونی فراهم آورد. علاوه بر عملکرد مناسب این روش در مواقعی که شنودگر در محدوده نزدیک به گیرنده قانونی قرار دارد، عملکرد محرمانگی به‌شدت افت پیدا می‌کند که این مشکل را می‌توان با استفاده از نویز مصنوعی ‌بهبود داد. در این مقاله، شیوه جدیدی برای بهبود امنیت لایه فیزیکی با به‌کارگیری نویز مصنوعی به همراه مدولاسیون جهتی مبتنی بر آرایه چندگانگی فرکانس تصادفی و تخصیص توان بهینه برای دستیابی به بیشینه نرخ محرمانگی پیشنهاد می‌شود. نتایج شبیه‌سازی بیانگر بهبود نرخ محرمانگی امنیت لایه فیزیکی به میزان حداقل یک بیت بر ثانیه بر هرتز در مقایسه با روش عدم استفاده از نویز مصنوعی و حداقل دو بیت بر ثانیه بر هرتز در مقایسه با روش مدولاسیون جهتی مبتنی بر آرایه فازی است. http://ijece.org/en/Article/Download/44177