In this paper, we propose a novel transmissive reconfigurable intelligent surface transceiver-enhanced robust and secure integrated sensing and communication network. A time-division sensing communication mechanism is designed for the scenario, which enables communication and sensing to share wireless resources. To address the interference management problem and hinder eavesdropping, we implement rate-splitting multiple access (RSMA), where the common stream is designed as a useful signal and an artificial noise, while taking into account the imperfect channel state information and modeling the channel for the illegal users in a fine-grained manner as well as giving an upper bound on the error. We introduce the secrecy outage probability and construct an optimization problem with secrecy sum-rate as the objective functions to optimize the common stream beamforming matrix, the private stream beamforming matrix and the timeslot duration variable. Due to the coupling of the optimization variables and the infinity of the error set, the proposed problem is a nonconvex optimization problem that cannot be solved directly. In order to address the above challenges, the block coordinate descent-based second-order cone programming algorithm is used to decouple the optimization variables and solving the problem. Specifically, the problem is decoupled into two subproblems concerning the common stream beamforming matrix, the private stream beamforming matrix, and the timeslot duration variable, which are solved by alternating optimization until convergence is reached. To solve the problem, S-procedure, Bernstein's inequality and successive convex approximation are employed to deal with the objective function and non-convex constraints. Numerical simulation results verify the superiority of the proposed scheme in improving the secrecy energy efficiency and the Cram\'{e}r-Rao boundary.


翻译:本文提出了一种新型的透射式可重构智能表面收发机增强的鲁棒安全一体化感知与通信网络。针对该场景设计了时分感知通信机制,使通信与感知能够共享无线资源。为解决干扰管理问题并抑制窃听,我们采用速率分割多址接入技术,将公共流设计为有用信号与人工噪声的混合形式,同时考虑非完美信道状态信息,对非法用户的信道进行细粒度建模并给出误差上界。我们引入保密中断概率,构建以保密和速率为目标函数的优化问题,以优化公共流波束成形矩阵、私有流波束成形矩阵及时隙时长变量。由于优化变量的耦合及误差集合的无限性,该问题属于无法直接求解的非凸优化问题。为应对上述挑战,采用基于块坐标下降的二阶锥规划算法对优化变量进行解耦求解。具体而言,将原问题解耦为关于公共流波束成形矩阵、私有流波束成形矩阵及时隙时长变量的两个子问题,通过交替优化直至收敛。在求解过程中,运用S-过程、伯恩斯坦不等式及逐次凸逼近技术处理目标函数与非凸约束。数值仿真结果验证了所提方案在提升保密能量效率与克拉美-罗界方面的优越性。

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