Secrecy-Optimized Resource Allocation for Device-to-Device Communication Undelaying Cellular Networks

L'objectif principal de l'introduction de la communication de périphérique-à-périphérique «device-to-device» (D2D) sous-jacente aux systèmes de communication sans fil de cinquième génération (5G), est d'augmenter l'efficacité spectrale (ES). Cependant, la communication D2D sous-jacente aux réseaux cellulaires peut entraîner une dégradation des performances causée par des co-interférences de canal sévères entre les liaisons cellulaires et D2D. De plus, en raison de la complexité du contrôle et de la gestion, les connexions directes entre les appareils à proximité sont vulnérables. En conséquence, la communication D2D n'est pas robuste contre les menaces de sécurité et l'écoute clandestine. Pourtant, les co-interférences de canal peuvent être adoptées pour aider les utilisateurs cellulaires (UC) et les paires D2D afin d'empêcher l'écoute clandestine. Dans cette thèse, nous étudions différents scénarios de problèmes d'allocation de ressources en utilisant le concept de sécurité de couche physique «physical layer security» (PLS) pour la communication D2D sous-jacente aux réseaux cellulaires, tout en satisfaisant les exigences minimales de qualité de service (QoS) des liaisons cellulaires et D2D. Dans le cas où PLS est pris en compte, l'interférence peut aider à réduire l'écoute clandestine. Premièrement, nous formulons un scénario d'allocation de ressources dans lequel chaque bloc de ressources (RB) temps-fréquence de multiplexage par répartition orthogonale en fréquence (OFDM) peut être partagé par une seule CU et une paire D2D dans un réseau unicellulaire. Le problème formulé est réduit au problème de correspondance tridimensionnelle, qui est généralement NP-difficile, et la solution optimale peut être obtenue par des méthodes compliquées, telles que la recherche par force brute et/ou l'algorithme de branchement et de liaison qui ont une complexité de calcul exponentielle. Nous proposons donc une méta-heuristique basée sur l'algorithme de recherche tabou «Tabu Search» (TS) avec une complexité de calcul réduite pour trouver globalement la solution d'allocation de ressources radio quasi-optimale.