ABSTRACT In this paper, we investigate the secrecy performance of an uplink-downlink power domain non-orthogonal multiple access (PD-NOMA) system with imperfect successive interference cancellation (SIC) in physical layer security (PLS). In the proposed system, two source users (SUs) communicate with two destination users (DUs) with the help of a cluster of multi-relay nodes using the decode-and-forward (DF) protocol in the presence of multi-eavesdroppers. These eavesdroppers try to overhear the wireless signal around the DUs. In our system, the selected DF-relay node also works as a jammer to improve security and protect confidential information from multi-eavesdroppers. In this role, the DF-relay node generates a jamming signal, creating artificial interference to reduce the quality of the eavesdropping channels. To evaluate the secrecy performance of the system, we derived the analytical expressions of the secrecy outage probability (SOP) for both DUs using three relay selection strategies over Rayleigh fading channels and used Monte Carlo simulations to confirm the accuracy of our calculations. Furthermore, we examined the effects of system parameters such as the number of eavesdroppers and DF relaying nodes, the power allocation, SIC performance, the position of eavesdropper on the SOP of the two DUs. We compared the performance of our proposed NOMA system with those of conventional orthogonal multiple access (OMA) schemes.

中文翻译：

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PLS中上下行协同PD-NOMA DF网络的保密性能

摘要 在本文中，我们研究了物理层安全 (PLS) 中具有不完善的连续干扰消除 (SIC) 的上行-下行功率域非正交多址 (PD-NOMA) 系统的保密性能。在所提出的系统中，在存在多个窃听者的情况下，两个源用户 (SU) 借助使用解码转发 (DF) 协议的多中继节点集群与两个目标用户 (DU) 进行通信。这些窃听者试图偷听 DU 周围的无线信号。在我们的系统中，选定的 DF 中继节点还用作干扰器，以提高安全性并保护机密信息免受多重窃听者的侵害。在此角色中，DF 中继节点会生成干扰信号，从而产生人为干扰以降低窃听信道的质量。为了评估系统的保密性能，我们使用瑞利衰落信道上的三种中继选择策略推导出了两个 DU 的保密中断概率 (SOP) 的解析表达式，并使用蒙特卡罗模拟来确认我们计算的准确性。此外，我们检查了系统参数的影响，例如窃听者和 DF 中继节点的数量、功率分配、SIC 性能、窃听者的位置对两个 DU 的 SOP 的影响。我们将我们提出的 NOMA 系统的性能与传统正交多址 (OMA) 方案的性能进行了比较。我们在瑞利衰落信道上使用三种中继选择策略推导出了两个 DU 的保密中断概率 (SOP) 的解析表达式，并使用蒙特卡罗模拟来确认我们计算的准确性。此外，我们检查了系统参数的影响，例如窃听者和 DF 中继节点的数量、功率分配、SIC 性能、窃听者的位置对两个 DU 的 SOP 的影响。我们将我们提出的 NOMA 系统的性能与传统正交多址 (OMA) 方案的性能进行了比较。我们在瑞利衰落信道上使用三种中继选择策略推导出了两个 DU 的保密中断概率 (SOP) 的解析表达式，并使用蒙特卡罗模拟来确认我们计算的准确性。此外，我们检查了系统参数的影响，例如窃听者和 DF 中继节点的数量、功率分配、SIC 性能、窃听者的位置对两个 DU 的 SOP 的影响。我们将我们提出的 NOMA 系统的性能与传统正交多址 (OMA) 方案的性能进行了比较。