Design and Performance Evaluation of Multi-cell Multi-user Visible Light Communications

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二年目はマルチユーザーVLCシステムの物理層セキュリティの研究に焦点を当てた。特に、エネルギー効率の観点から人工雑音支援プリコーディングの設計を目指した。このシステムでは、正当な送信者（LED送信機）はEvesの存在下でBobに機密メッセージを送信しようとする。そうするために、Bobの意図したデータに加えて、送信者はプリコーディングされた人工ノイズ信号を送信する。送信者でのEvesのチャネル状態情報（Channel state information - CSI）の可用性に応じて, 人工ノイズを構築する方法は一般に二つある。1.CSI不明の場合: 送信者がEvesのCSIを知らない場合、人工ノイズはBobのチャネルの零空間の上に位置するように設計されている。そうすることによって、人工ノイズはBobのチャネルに干渉しないが、Evesのチャネルを低下させる可能性がある。デザイン目的はBobの信号対干渉及雑音比（SINR）が特定の閾値を超えることを保証しながら総送信電力を最小化することである。2.CSI既知の場合: 送信者がEveのCSIを知る場合、人工ノイズの設計方法はEvesのSINRを考慮に入れている。具体的に、上記のBobのSINR要件に加えて、EvesのSINRは特定のしきい値を超えないように制限されている。ただし、この場合の設計問題は凸ではないため、正確な解決策を見つけることは困難である。したがって、私たちの目的は準最適だが複雑性の低いソリューションを見つけることである。上記の人工ノイズのデザインはBob及/又はEvesのCSIが送信者で完全に知られているという仮定に基づいている。実際には、CSI推定エラーのためこの仮定は一般に現実的ではない。その結果、完璧なCSIを備えた設計に加えて、BobとEvesのCSIの不確実性を考慮に入れてロバスト設計を研究している。