In this paper, we study a secure integrated sensing and communication (ISAC) system where one multi-antenna base station (BS) simultaneously serves a downlink communication user and senses the location of a target that may potentially serve as an eavesdropper via its reflected echo signals. Specifically, the location information of the target is unknown and random, while its a priori distribution is available for exploitation. First, to characterize the sensing performance, we derive the posterior Cram\'er-Rao bound (PCRB) which is a lower bound of the mean squared error (MSE) for target sensing exploiting prior distribution. Due to the intractability of the PCRB expression, we further derive a novel approximate upper bound of it which has a closed-form expression. Next, under an artificial noise (AN) based beamforming structure at the BS to alleviate information eavesdropping and enhance the target's reflected signal power for sensing, we formulate a transmit beamforming optimization problem to maximize the worst-case secrecy rate among all possible target (eavesdropper) locations, under a sensing accuracy threshold characterized by an upper bound on the PCRB. Despite the non-convexity of the formulated problem, we propose a two-stage approach to obtain its optimal solution by leveraging the semi-definite relaxation (SDR) technique. Numerical results validate the effectiveness of our proposed transmit beamforming design and demonstrate the non-trivial trade-off between secrecy performance and sensing performance in secure ISAC systems.


翻译:本文研究了一种安全感知通信一体化(ISAC)系统,其中多天线基站(BS)同时服务于下行通信用户,并通过目标反射的回波信号感知其位置(该目标可能充当窃听者)。具体而言,目标的位置信息未知且随机,但可利用其先验分布。首先,为刻画感知性能,我们推导了利用先验分布的目标感知均方误差(MSE)下界——后验克拉美-罗界(PCRB)。由于PCRB表达式难以处理,我们进一步推导了其具有闭式表达式的新型近似上界。其次,在基站采用基于人工噪声(AN)的波束赋形结构以减轻信息窃听并增强目标反射信号感知功率的背景下,我们构建了一个发射波束赋形优化问题,在由PCRB上界表征的感知精度阈值约束下,最大化所有可能目标(窃听者)位置中的最差情况保密速率。尽管该优化问题具有非凸性,我们提出了一种两阶段方法,利用半定松弛(SDR)技术获得其最优解。数值结果验证了所提发射波束赋形设计方案的有效性,并揭示了安全ISAC系统中保密性能与感知性能之间的非平凡权衡关系。

0
下载
关闭预览

相关内容

Integration:Integration, the VLSI Journal。 Explanation:集成,VLSI杂志。 Publisher:Elsevier。 SIT:http://dblp.uni-trier.de/db/journals/integration/
专知会员服务
124+阅读 · 2020年9月8日
Python分布式计算,171页pdf,Distributed Computing with Python
专知会员服务
108+阅读 · 2020年5月3日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
182+阅读 · 2019年10月11日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
深度自进化聚类:Deep Self-Evolution Clustering
我爱读PAMI
15+阅读 · 2019年4月13日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
【推荐】RNN/LSTM时序预测
机器学习研究会
25+阅读 · 2017年9月8日
【推荐】GAN架构入门综述(资源汇总)
机器学习研究会
10+阅读 · 2017年9月3日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2016年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年7月29日
Arxiv
0+阅读 · 2023年7月29日
Arxiv
0+阅读 · 2023年7月28日
VIP会员
最新内容
驱动军事决策变革的顶尖人工智能指挥系统
专知会员服务
8+阅读 · 8月11日
非对称防御中的自组织临界性:俄乌战争
专知会员服务
10+阅读 · 8月10日
《战争中的大语言模型监管》
专知会员服务
14+阅读 · 8月10日
《边缘计算关键技术分析及美军作战实践应用》
边缘计算的军事应用
专知会员服务
12+阅读 · 8月9日
一种考虑资源机动性的武器目标分配混合算法
专知会员服务
13+阅读 · 8月8日
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
深度自进化聚类:Deep Self-Evolution Clustering
我爱读PAMI
15+阅读 · 2019年4月13日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
【推荐】RNN/LSTM时序预测
机器学习研究会
25+阅读 · 2017年9月8日
【推荐】GAN架构入门综述(资源汇总)
机器学习研究会
10+阅读 · 2017年9月3日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2016年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员