On Secrecy Performance of Antenna Selection Aided MIMO Systems Against Eavesdropping
在本文中，我们考虑了一个多输入多输出（MIMO）系统组成的一个源，一个目的地和一个窃听者，其中每个节点配备了任意数量的天线。为了提高源-目的地传输的安全性，我们研究了在源的天线选择，并提出了最优天线选择（OAS）和次优天线选择（SAS）计划，取决于源节点是否具有全局信道状态信息（CSI）的主链路（从源到目的地）和窃听链路（从源到窃听者）。并以传统的空时传输为基准进行了研究。我们评估的STT，SAS和OAS计划的保密性能的概率为零保密容量。此外，我们研究了广义的保密多样性的STT，SAS，和OAS计划通过渐近分析的概率为零保密能力，作为主信道和窃听信道的平均增益之间的比率趋于无穷大。这与传统的保密分集不同，传统的保密分集假设在窃听者具有有限接收SNR的条件下在目的地接收到无限的信噪比（SNR）。结果表明，STT，SAS和OAS方案的广义保密分集阶数是源端和目的端天线数的乘积。此外，数值结果表明，所提出的OAS计划严格优于STT和SAS计划的零保密容量的概率。
2015-01-26 cs.IT math.IT
Interference Assisted Secret Communication
无线通信由于其广播性质而容易受到窃听攻击。本文说明了如何利用干扰来对抗窃听并协助保密。特别是，被认为是一个窃听信道的帮助下，窃听器（WT-HI）。在这里，发射机在被动窃听者存在的情况下并在独立窃听者的帮助下向其预期的接收机发送机密消息。不知道机密消息的解密者通过发送独立信号来帮助确保消息的保密性。给出了离散无记忆信道和高斯信道下WT-HI的可达保密率和保密容量的几个可计算的外界。
2009-08-17 cs.CR cs.IT math.IT
Secure Status Updates under Eavesdropping: Age of Information-based Physical Layer Security Metrics
这封信研究的问题，保持信息的新鲜度下被动窃听攻击。经典的三节点窃听信道模型被认为是，其中的源的目的是发送其最新的状态无线到其预期的目的地，同时保护消息被窃听者偷听。考虑到传统的基于信道容量的保密性度量已不足以度量状态更新系统中的信息及时性，本文定义了两种新的基于信息的保密性度量来表征系统的保密性能。我们进一步提出，分析和优化的随机平稳传输策略，在源实现进一步提高保密性能。仿真结果验证了我们的分析和优化。
2020-02-18 cs.CR cs.IT cs.NI
Performance of A Reconfigurable Intelligent Surface Controlled by An Illegitimate User
本文研究非法用户控制RIS攻击合法系统的问题，分别针对仅窃听与全双工窃听加干扰情形优化RIS相移及干扰功率，非凸问题均获最优解，并揭示RIS位置与联合攻击对保密速率的显著影响。
2023-04-19 cs.IT math.IT
Effects of Co-channel Interference on RIS Empowered Wireless Networks amid Multiple Eavesdropping Attempts
这封信关注的是可重构智能表面（RIS）辅助无线网络的保密性能存在多个向目的地的干扰。更准确地说，我们分析了安全的RIS辅助网络的设计中的三个关键问题：1）干扰器如何影响安全的无线网络的性能？2)两组窃听者中的哪一组（即，（二）是否有更严重的串通和不串通？3)RIS如何提高网络机密性？为此，我们开发了封闭形式的保密中断概率的解析表达式，以及在高信噪比制度下的渐近分析，以更好地了解不同的系统参数对保密性能的影响。最后，我们使用基于计算机的蒙特卡罗模拟验证我们的分析结果。
2023-02-21 cs.IT math.IT
Generalized Interference Alignment --- Part II: Application to Wireless Secrecy
与有线通信相比，由于无线传播介质的广播性质，无线通信非常容易被窃听。最近的工作已经提出了使用干扰来减少无线窃听网络中的窃听能力。然而，干扰对窃听接收器（ER）和合法接收器（LR）的并发影响尚未得到彻底的研究，需要仔细设计网络干扰，以充分利用干扰的潜力，实现无线保密。这两个部分的文件解决了这个问题，提出了一个广义的干扰对齐（GIA）技术，该技术联合设计的收发器在合法的合作伙伴，以阻止ER而不干扰LR。在第一部分中，我们建立了一个理论框架的GIA技术。在第二部分中，我们将首先提出一个有效的GIA算法，适用于大规模的网络，然后通过分析和仿真来评估该算法在随机无线窃听网络中的性能。这些结果揭示了GIA何时以及如何有助于无线保密的见解。
2015-03-21 cs.IT math.IT
On the Secrecy Design of STAR-RIS assisted Uplink NOMA Networks
研究了STAR-RIS（同时发射和反射可重构智能表面）辅助上行非正交多址接入系统中的安全传输问题，合法用户通过STAR-RIS主动重构电磁传播环境，向基站发送保密信号。根据窃听信道状态信息（CSI）的可用性，考虑窃听者的完整CSI和统计CSI两者。对于全窃听CSI场景，在干扰抵消译码顺序约束下，采用自适应速率窃听码方案，以最大化最小保密容量为目标。为了继续进行，我们提出了交替混合波束形成（AHB）算法，以联合优化接收波束形成、发射功率和反射/透射系数。而对于统计窃听CSI场景，在满足合法用户服务质量要求的前提下，采用恒速率窃听码方案以最小化最大保密中断概率（SOP）.在此基础上，推导了等速率编码下的SOP精确表达式，并提出了一种扩展的AHB算法，用于联合保密波束形成设计。仿真结果证明了该方法的有效性。此外，本文还对STAR-RIS的相移/振幅量化和部署提供了一些有益的指导。
2021-11-04 cs.IT math.IT
Can Marton Coding Alone Ensure Individual Secrecy?
对于存在窃听者的通信，在代码设计中经常使用随机分量来伪装来自窃听者的信息。在没有窃听者的广播信道中，Marton纠错编码包括允许表示独立消息的辅助随机变量之间的相关的随机分量。本文研究了在有被动窃听者的两接收机离散无记忆广播信道中，单独使用Marton编码是否能保证个人保密性。我们的研究结果表明，根据Wyner保密编码的原则，这是可能的，单独的Marton编码保证个人的保密性。然而，这伴随着需要更严格的信道条件的惩罚。
2021-03-05 cs.IT math.IT
Investigation of STEEP for Secure Communications Over SIMO and MISO Channels Subject to Full-Duplex Jamming and Eavesdropping
University of California at Riverside（加州大学河滨分校）
研究无线节点在全双工干扰和窃听下通过SIMO及MISO信道的安全通信问题，核心方法是采用STEEP方案，给出其在不同阶段的保密速率形式，比较了与传统方案联系及保密速率，展现了STEEP在特定条件下的有效性。
2026-07-23 cs.IT eess.SP math.IT
Downlink Secrecy Rate of One-Bit Massive MIMO System with Active Eavesdropping
在这项研究中，我们认为在下行链路中的大规模MIMO系统采用一个比特量化在基站（BS）的物理层安全。我们假设一个积极的窃听者，试图破坏一个合法的用户在BS的信道估计采集，而在下行链路传输偷听。我们考虑了两种最普遍的方法来降低窃听者的信道，零空间人工噪声（NS-AN）和随机人工噪声（R-AN）。然后，我们提出了一个下界的保密率和渐近性能，考虑迫零波束形成（ZF-BF）和最大比传输波束形成（MRT-BF）。我们的研究结果表明，即使当窃听者是足够接近被截获的用户，一个积极的保密率-这往往会饱和与BS天线的数量$N$ -是可能的，只要窃听者的发射功率小于信道训练期间的合法用户。我们表明，ZF-BF与NS-AN提供了最好的性能。结果表明，MRT-BF和ZF-BF在$N$的渐近极限上是等价的，因此人工噪声技术是性能指标。此外，我们还研究了\emph{power-scaling law}对保密率的影响。当BS的发射功率与$1/N$成比例地降低时，性能渐近地与人工噪声无关，因此波束成形技术是性能指标。此外，当BS的功率与$1/\sqrt{N}$成比例地降低时，波束成形和人工噪声方案的所有组合都是同样可能渐近的，与量化噪声无关。我们提出了各种数值结果来证实我们的分析。
2020-02-29 cs.IT math.IT
Improving Anti-Eavesdropping Ability without Eavesdropper's CSI: A Practical Secure Transmission Design Perspective
本文研究了在不知道窃听者信道状态信息（ECSI）的情况下安全传输的实用设计。通过引入一个与ECSI无关的度量来验证发送方通过保密编码和人工噪声辅助信令对抗窃听者的内在抗窃听能力。非自适应和自适应传输方案，提出了最大化的AEA与最佳编码速率和功率分配的封闭形式的表达式。分析和数值结果表明，在最坏情况下，最大化AEA等价于最小化秘密中断概率（SOP）。因此，当ECSI不能事先知道时，AEA是用于评估和设计安全传输的SOP的有用替代方案。
2018-05-21 cs.IT math.IT
When Satellites Work as Eavesdroppers
本文考虑了卫星通信系统中的卫星窃听器，窃听器随机分布在任意高度，根据齐次二项式点过程，并试图偷听地面终端发送到服务卫星的信号。假设非串通窃听卫星，即，它们彼此不协作，因此它们接收的信号不被组合，而是被单独解码。定向波束形成有两种类型的天线：固定波束天线和可控波束天线，在窃听卫星上被采用。分析了窃听卫星可能的分布情况以及终端与卫星之间的距离分布。推导了服务卫星和最不利窃听卫星的信噪比分布的封闭表达式。利用信噪比分布，推导了系统的遍历保密容量和中断保密容量。基于泊松极限定理得到了该方案的保密性能的简单近似表达式，并在高信噪比下进行了渐近分析。Monte-Carlo仿真验证了分析结果的保密性能。分析结果有望用于评估保密性能和设计安全的卫星星座，考虑潜在的威胁，从恶意卫星窃听的影响。
2022-06-23 cs.IT math.IT
A Simplified Coding Scheme for the Broadcast Channel With Complementary Receiver Side Information Under Individual Secrecy Constraints
本文简化了一个现有的编码方案的两个接收机的离散无记忆广播信道与互补的接收机侧信息，有一个被动窃听和个人保密的要求。通过用Carleial-Hellman保密编码代替Wyner保密编码，将现有的编码方案简化为两步。由此产生的简化方案是免费的冗余消息分裂和随机组件。最重要的是，简化方案保留了现有的可实现的个人保密率区域。最后，它的建设简单性，帮助我们获得额外的洞察力的保密技术集成到纠错编码方案。
2018-05-30 cs.IT math.IT
Intercept Behavior Analysis of Industrial Wireless Sensor Networks in the Presence of Eavesdropping Attack
研究了由一个汇聚节点和多个传感器组成的工业无线传感器网络（WSN）在存在窃听攻击者的情况下的侦听行为，传感器通过无线链路将感知信息传输给汇聚节点。由于无线电波传播的广播性质，从传感器到接收器的无线传输可以容易地被窃听者偷听以用于拦截目的。在信息理论意义上，无线传输的保密容量是主链路（从传感器到接收器）的信道容量与窃听链路（从传感器到窃听者）的信道容量之间的差。如果由于无线衰落的影响，秘密容量变为非正，传感器的数据传输可能会被窃听者成功拦截，在这种情况下，发生拦截事件。然而，在工业环境中，机械障碍物、金属摩擦和发动机振动的存在使得无线衰落剧烈波动，导致保密能力下降。因此，本文提出了一种最优的传感器调度方案，以保护合法的无线传输免受窃听攻击，其中具有最高的保密能力的传感器被调度发送其感测信息到信宿。对于传统的循环调度和提出的最优调度方案，推导出拦截事件发生概率（称为拦截概率）的封闭表达式。此外，渐近拦截概率进行分析，以提供一个洞察传感器调度对无线安全的影响。数值结果表明，所提出的传感器调度方案优于传统的轮询调度的拦截概率。
2015-01-31 cs.IT math.IT
Secure Communications in a Unified Non-Orthogonal Multiple Access Framework
本文研究了物理层保密性对统一的非正交多址接入（NOMA）框架的性能的影响，其中外部和内部窃听的情况进行了检查。合法用户（LU）和窃听者的空间位置建模调用随机几何。为了表征保密性能，分别推导了码域NOMA（CD-NOMA）和功率域NOMA（PD-NOMA）保密中断概率（SOP）的精确和渐近表达式，其中考虑了不完全连续干扰消除（ipSIC）和完全连续干扰消除（pSIC）.对于外部窃听的情况下，通过一对LU（第n个用户和第m个用户）的CD/PD-NOMA的保密分集阶。分析结果表明，对于CD-NOMA和PD-NOMA，具有ipSIC/pSIC的第$n$个用户的分集阶数分别等于0/K和0/1。对于CD/PD-NOMA，第m个用户的分集阶数等于K/1。对于内部窃听的情况下，我们检查的秘密分集阶数的分析，并观察到，第m个用户窃听第n个用户与ipSIC/pSIC的CD-NOMA和PD-NOMA提供的分集阶数分别为零/K和零/一，这是一致的外部窃听的情况。数值结果证实了分析结果的准确性，并表明：i）保密中断行为的$n$ -th用户优于第m个用户; ii）通过增加子载波的数量，CD-NOMA是能够实现更大的保密分集增益相比，PD-NOMA。
2019-04-02 cs.IT math.IT
Secrecy Performance Analysis of UAV Transmissions Subject to Eavesdropping and Jamming
无人机（UAV）在军事和民用应用中提供了更广泛的信号覆盖和更广泛的监视能力，正在经历快速发展。由于无线信号的广播性质和空间的开放性，无人机窃听器（UEDs）对地面通信构成了潜在的威胁。在本文中，我们考虑了一个合法的地面链路中存在友好的干扰和UEDs在有限的空间区域内的通信。利用服从均匀二项点过程（BPP）的UED的空间分布来表征UED的随机性。假设地面链路经历对数距离路径损耗和瑞利衰落，而具有/不具有由于环境引起的平均额外路径损耗的自由空间路径损耗用于空对地/空对空链路。提出了一种分段函数来近似空-地链路的视距（LoS）概率，这比使用现有的基于S形的拟合提供了更好的近似。推导了非合谋UE存在时合法地面链路的安全连接概率（SCP）的解析表达式。分析揭示了一些有用的趋势，在SCP作为一个功能的发射信号干扰功率比，无人机干扰机的位置，和无人机的高度。
2018-09-06 cs.IT math.IT
On the Equivalence between Interference and Eavesdropping in Wireless Communications
我们表明，在同频干扰和背景噪声的影响下，蜂窝系统中的中断概率的分析问题在数学上等价于在衰落信道中的最大保密率方面的无线信息理论安全分析的问题。因此，这两个显然无关的问题可以通过使用共同的方法来解决。我们说明了这里公布的连接的适用性，在不同的情况下提供新的结果的保密中断概率。
2015-02-25 cs.IT math.IT
Cross-Layer Scheduling in Multi-user System with Delay and Secrecy Constraints
最近，基于物理层安全的方法已经引起了相当大的关注，并设想在无线网络中提供安全通信。然而，现有的文献大多只关注物理层。因此，如何设计一个有效的传输方案，同时也考虑到上层的要求仍然是一个尚未解决的问题。我们考虑在多用户下行链路环境中的跨层资源分配问题，同时具有瞬时和部分窃听信道信息的情况。这个问题首先是在一个新的安全框架中提出的。然后，控制方案的设计，以最大限度地提高平均接纳率的数据，将延迟，功率和保密性作为约束条件，在每种情况下的非串通和串通窃听的情况下。基于随机优化理论进行了性能分析，并通过仿真验证了该方案的有效性。
2013-08-16 cs.IT math.IT
Achieving the Secrecy Capacity of Wiretap Channels Using Polar Codes
假设Alice希望通过通信信道C_1向Bob发送消息，但她的传输也通过另一信道C_2到达窃听者Eve。我们的目标是设计一个编码方案，使爱丽丝能够可靠和安全地进行通信。可靠性是根据Bob在恢复消息时出错的概率来衡量的，而安全性是根据消息和Eve的观察之间的互信息来衡量的。Wyner证明了这种情况的特征在于一个单一的常数C_s，称为保密容量，它具有以下含义：对于所有的$ε> 0$，存在速率$R \ge C_s - ε$的编码方案，渐近地实现可靠性和安全性的目标。然而，他对这个结果的证明是基于一个非构造性的随机编码论证。迄今为止，尽管有相当大的研究努力，我们知道如何构建实现保密容量的编码方案的唯一情况是当Eve的信道C_2是擦除信道或其组合变体时。极化码最近由Arikan发明;它们接近对称二进制输入离散无记忆信道的容量，具有低编码和解码复杂度。在这里，我们使用极化码来构造一种编码方案，该编码方案实现了一般窃听信道的保密容量。只要C_1和C_2都是对称的且二进制输入，我们的构造就适用于Wyner最初定义的窃听通道模型的任何实例化。此外，我们将展示如何修改我们的建设，以实现强大的安全性，如毛雷尔所定义的，同时仍然以接近保密能力的速度运行。在这种情况下，我们不能保证可靠性条件将被满足，除非主通道C_1是无噪声的，尽管我们相信它在实践中总是可以被满足的。
2011-09-25 cs.CR cs.IT math.IT
Achieving Secrecy Capacity of the Wiretap Channel and Broadcast Channel with a Confidential Component
Wyner的窃听信道模型是第一个同时考虑可靠性和安全性约束的通信模型。在最近的文献中，各种型号的窃听信道的容量实现计划受到了相当大的关注。在本文中，我们表明，一般的能力（不一定退化或对称）窃听信道下的“强保密约束”，可以实现使用基于极化码的传输方案。我们还扩展我们的建设的情况下，广播信道的机密消息定义的Csisz{á}r和K{örner}，实现了整个容量区域的通信模型。
2016-11-03 cs.IT math.IT
On the Physical Layer Security of a Dual-Hop UAV-based Network in the Presence of per-hop Eavesdropping and Imperfect CSI
分析了基于双跳无人机的无线网络在不完全信道状态信息（CSI）和移动性影响下的物理层安全性。具体地，在存在独立地试图折衷两跳的两个窃听器$\left(E_{1},E_{2}\right)$的情况下，源节点$(S)$通过解码转发中继$(R)$与目的地节点$(D)$通信。此外，发射节点$\left(S,R\right) $具有单个发射天线，而接收器$\left(R,D,E_{1},E_{2}\right) $配备有多个接收天线。基于每跳信噪比（SNR）和相关保密容量的统计特性，推导了保密截获概率（IP）度量的封闭表达式。此外，渐近表达式揭示了两种情况下，即（i）移动节点与不完美的CSI和（ii）静态节点与完美的CSI。结果表明，在第一种情况下，由于平均信噪比存在一个上限值，所以出现了零保密分集阶数，而在第二种情况下，当平均信噪比较高时，IP的保密分集阶数呈线性下降，其中可实现的分集阶数取决于衰落参数和合法链路/节点的天线数.此外，对于静态节点，当CSI缺陷功率从$0$升高到$10^{-3}$时，系统可以被IP $=3\times10^{-3},$处的$15$ dB保密性损失所惩罚。最后，合法节点的速度、载波频率、延迟和/或中继的解码阈值SNR越高，系统的保密性越差。Monte Carlo模拟赞同推导出的分析结果。
2022-05-15 cs.IT math.IT
Optimal Grassmann Manifold Eavesdropping: A Huge Security Disaster for M-1-2 Wiretap Channels
本文介绍了一种先进的窃听器，旨在瘫痪人工噪声辅助的保密通信。我们考虑M-1-2高斯MISO窃听信道，它由一个M天线发射机，一个单天线接收机，和一个双天线窃听。这种类型的窃听器，通过采用最优格拉斯曼流形（OGM）滤波结构，可以减少最大可实现的保密率（MASR）为零，通过使用只有两个接收天线，而不管在发射机的天线数量。具体地说，窃听者利用线性滤波器串行恢复合法的信息符号，并打算找到最佳的滤波器，最小化的均方误差（MSE）估计的符号。在这个过程中，一个凸半定规划（SDP）问题的过滤矩阵的约束条件，可以制定和解决。有趣的是，得到的最优滤波器构成了一个复杂的格拉斯曼流形上的矩阵空间。在此基础上，推导出了一种新的MASR表达式，并进一步证明了在无噪声环境下MASR为零。除此之外，一个可实现的可变区域（AVR），诱导零MASR的噪声情况下解析。数值结果说明了在保密率方面的巨大灾难。
2018-03-06 cs.CR cs.IT math.IT
The Gaussian Wiretap Channel with a Helping Interferer
由于无线介质的广播性质，无线通信容易受到对抗性窃听的影响。本文介绍了如何窃听可以潜在地利用无线介质的叠加性质被击败。考虑了一个带辅助窃听器的高斯窃听信道（WTC-HI），在该信道中，发送方在被动窃听者存在的情况下，在辅助窃听器的帮助下，向其预定的接收方发送保密消息.不知道机密消息的发送器通过发送独立于所发送的消息的信号来辅助机密消息的发送。给出了高斯WTC-HI的可达保密率和保密容量的Sato型上界。通过数值分析，发现在对称干扰信道下，当干扰较弱时，该上界接近可达到的保密率;在更一般的条件下，非对称高斯干扰信道下，该上界接近可达到的保密率。
2008-05-01 cs.CR cs.IT math.IT
Reliability and Secrecy Functions of the Wiretap Channel under Cost Constraint
Wyner首先设计和研究了窃听信道，随后由Csiszar和Korner扩展到非退化的一般窃听信道的情况。主要集中在泊松窃听信道的成本约束，我们新引入的概念的可靠性和安全功能作为一个基本的工具来分析和/或设计一个有效的窃听信道系统的性能。紧凑的公式，这些功能明确给出固定的无记忆窃听信道。它还表明，基于这样一对可靠性和安全性的功能，我们可以控制可靠性和安全性（通常是冲突）之间的权衡，无论是与指数下降率块长度n变得很大。在此基础上，给出了两种实现方法：级联法和汇率互换法。在这个框架中，δ保密能力的概念被定义和证明，以达到最强的安全标准等。最大化与平均安全措施进行了讨论。
2014-08-19 cs.CR cs.IT math.IT
Enhancing Secrecy Rates in a wiretap channel
可靠的通信对可达到的速率，即香农容量施加了上限。Wyner的窃听编码，它确保了安全约束，除了可靠性，也导致可实现的速率的降低。为了减轻损失的保密率，我们提出了一个编码方案，我们使用足够旧的消息作为密钥，并证明了该方案的多个消息是安全的（w.r.t.）窃听者掌握的所有信息我们还表明，我们可以实现强意义上的安全。接下来，我们考虑一个衰落窃听信道的窃听者的信道的完整的信道状态信息，并使用我们的编码/解码方案，以实现保密容量接近香农容量的主信道（在遍历意义上）。最后，我们还考虑的情况下，发射机不具有的瞬时信息的信道状态的窃听，但只有其分布。
2017-02-11 cs.CR cs.IT math.IT
Data-Aided Secure Massive MIMO Transmission with Active Eavesdropping
本文研究了具有主动窃听的时分复用多小区多用户大规模多输入多输出（MIMO）系统的保密通信设计。我们假设窃听者在窃听期望用户的下行链路数据传输阶段之前主动攻击上行链路导频传输和上行链路数据传输。我们利用接收到的导频和数据信号进行上行链路信道估计。我们分析表明，当发射天线的数量和数据向量的长度都趋于无穷大时，期望用户和窃听者的信号位于不同的特征空间的接收信号矩阵在基站，如果他们的信号功率是不同的。这一发现表明，降低（而不是增加）的期望用户的信号功率可能是一个有效的方法来打击强大的主动攻击的窃听。受这一结果的启发，我们提出了一个数据辅助安全下行链路传输方案，并推导出一个渐近可实现的保密和速率表达式所提出的设计。数值结果表明，在强主动攻击下，所提出的设计实现了显着的保密率增益相比，采用匹配滤波器预编码和人工噪声生成的传统设计。
2018-01-22 cs.IT math.IT
Interference-Assisted Secret Communication
由于无线介质的广播性质，无线通信易受对抗性窃听的影响。在本文中，它是如何窃听可以减轻利用无线介质的叠加特性。一个窃听信道与帮助窃听器（WT-HI），其中发送器发送一个机密的消息，其预期的接收器在存在的被动窃听器，并与一个独立的窃听器的帮助下，被认为是。不知道机密消息的解密者通过发送独立信号来帮助确保消息的保密性。给出了WT-HI可实现的保密率。结果表明，干扰可以被利用，以协助在无线通信保密。一个重要的例子，高斯的情况下，其中的窃听者有一个更好的信道到预期的接收器比窃听者，被认为是。在这种情况下，窃听器可以以确保其可以被预期接收器解码并从接收到的信号中减去但不能被窃听器解码的速率发送（随机）码字。因此，只有窃听者受到干扰，并且机密消息的机密级别增加。
2008-04-09 cs.CR cs.IT math.IT
A Rate-Distortion Based Secrecy System with Side Information at the Decoders
本文研究了在无噪声广播信道上对信源进行有损压缩时，解码端带有边信息的保密系统。解码器可以访问与源相关的不同边信息序列。与传统的Wyner-Ziv问题一样，通信到合法接收器的保真度通过失真度量来测量。系统的保密性能也进行了评估下的失真度量。可实现的率失真区域推导出任意相关的边信息的一般情况下。对于边信息满足一定约束条件的几种特殊情况，得到了精确的界。考虑一个例子，其中边信息序列来自二进制擦除信道和二进制对称信道。
2014-10-04 cs.IT math.IT
On the Throughput of Secure Hybrid-ARQ Protocols for Gaussian Block-Fading Channels
本文的重点是一个信息理论研究的可靠的数据包通信的重传协议下的保密性约束。重新访问的混合自动重传请求（HARQ）协议的块衰落窃听信道，其中两个合法的用户在块衰落信道中的存在下，一个被动的窃听者拦截的传输通过一个独立的块衰落信道进行通信。在该模型中，发射机经由无差错公共信道从合法接收机获得1比特ACK/NACK反馈。通过联合考虑信道编码、保密编码和重传协议，研究了安全HARQ协议的可靠性和保密性。特别是，基于良好的Wyner码序列的重复时间分集（RTD）和增量冗余（INR）协议的错误和保密性能进行了研究，这确保了机密消息被成功解码的合法接收机，并保持在一个给定的信道实现集的窃听者完全无知。本文首先说明了存在一个良好的速率兼容的Wyner码族，确保安全的INR协议。接下来，两种类型的中断概率，连接中断和保密中断概率的定义，以表征合法通信链路的可靠性和相对于窃听者的链路的机密性之间的权衡。对于一个给定的连接/保密中断概率对，安全HARQ协议的可实现的吞吐量块衰落信道。最后，渐近分析和数值计算表明HARQ协议的吞吐量和保密性的好处。
2007-12-26 cs.IT math.IT
Individual Secrecy for the Broadcast Channel
本文研究了在个人保密约束下广播信道上的安全通信问题。也就是说，发射机想要在窃听者存在的情况下向两个合法接收机发送两个独立的消息，同时保持窃听者不知道每个消息（即，使得从每个消息到窃听者的信息泄漏消失）。在Carleial-Hellman保密编码、Wyner保密编码、叠加编码和Marton编码的基础上，结合码率分割和间接译码等技术，提出了可达码率域。与满足联合保密和无保密约束的区域进行了比较，并对特殊情况下的个体保密能力区域进行了表征。特别地，建立了确定性情况下的容量区域，并且对于高斯模型，建立了恒定间隙（即，0.5各个保密容量区域内的比特）的结果。总的来说，当与联合保密约束相比，结果允许权衡系统中的保密级别和吞吐量。
2015-11-29 cs.IT math.IT
Secrecy Analysis of Physical Layer over $κ-μ$ Shadowed Fading Scenarios
本文研究了主信道和窃听信道均经历$κ-μ$阴影衰落信道时的物理层保密性分析。特别地，利用经典的Wyner窃听模型，导出了平均保密容量（ASC）、安全中断概率（SOP）、SOP下界（SOP $^L$）和严格正保密容量概率（SPSC）.对于衰落参数的两种不同情形，即，研究了表征阴影效应的$μ$和$m$。这些参数首先被选择为任意的数字，因此性能度量被表示为具有多元Meijer $G$ -函数的单个无穷级数。在第二种情况下，上述两个衰落参数被假定为整数，以获得在简单的精确的封闭形式的解析数学上易于处理的表达式中的导出结果。通过Monte Carlo模拟验证了该分析的数值结果。
2018-04-24 cs.IT math.IT
On the Secrecy Exponent of the Wire-tap Channel
我们推导出一个指数衰减的上限上的未规范化的信息量泄露给Wyner的窃听通道设置的窃听器。我们的特点是指数的界限作为一个函数的随机性所使用的编码器。该指数与Hayashi（2011）的最新工作相匹配，据我们所知，Hayashi（2011）是文献中存在的最佳指数。我们的证明--像Han等人（2014）和Hayashi（2015）一样--完全基于i.i.d.。随机编码构造，而Hayashi（2011）的构造另外需要使用随机通用散列函数。
2015-07-29 cs.IT math.IT
Safeguarding MIMO Communications with Reconfigurable Metasurfaces and Artificial Noise
无线通信授权的可重构智能（Meta）表面（RISs）最近获得显着的研究关注，由于增加了系统设计的灵活性，由RISs提供的各种功能。在本文中，我们考虑多输入多输出（MIMO）物理层安全系统的多个数据流，包括一个合法的和一个窃听的被动RISs，前者是透明的窃听者和后者的存在是未知的合法链路。我们首先专注于窃听子系统，并提出了一个联合设计框架的窃听者的合并向量和窃听RIS的反射系数。然后，着眼于保密率最大化，我们提出了一个物理层的安全方案，联合设计合法的预编码向量和人工噪声（AN）的协方差矩阵，以及合法的组合向量和反射系数的合法RIS。我们的仿真结果表明，在没有一个合法的RIS，收发器空间滤波和AN是无法提供非零的保密率，即使是窃听的RIS与少量的元素。然而，当部署L元素合法RIS时，可以保护机密通信免受甚至超过5L元素窃听RIS的情况。
2020-11-02 cs.IT math.IT
Applications of LDPC Codes to the Wiretap Channel
随着量子密钥分发（QKD）系统的出现，现在可以实现加密密钥的分发的完美（即信息理论）安全性。QKD系统和类似的协议使用经典的纠错码来进行纠错（使诚实的一方纠正错误）和隐私放大（使窃听者完全无知）。从编码的角度来看，与这种设置相对应的一个很好的模型是Wyner在1975年引入的窃听信道。本文研究了抽头信道的基本极限和编码方法。我们提供了另一种观点的证明窃听信道的保密能力，并显示如何实现代码的能力可以用来实现任何窃听信道的保密能力。我们还考虑了二进制擦除信道和二进制对称信道的窃听信道的特殊情况，并提出了具体的实用代码。在某些情况下，我们的设计实现了保密能力，在其他情况下，代码提供的安全率低于保密能力。对于一个无噪声的主信道和二进制擦除信道的特殊情况下，我们考虑编码器和解码器的设计实现秘密的窃听信道上的代码，我们表明，它是可能的构造线性时间可解码的保密码的基础上LDPC码，实现保密。
2007-01-29 cs.CR cs.IT math.IT
Reduction Theorem for Secrecy over Linear Network Code for Active Attacks
讨论了在网络编码下顺序错误注入对信息泄漏的影响。我们制定了单传输设置和多传输设置的网络代码。在此公式下，我们证明了当网络中的操作是线性操作时，窃听者不能通过顺序错误注入来提高窃听的能力。我们通过一个具体的网络例子证明了这一约化定理的有效性。
2020-03-26 cs.IT math.IT
The Secure Two-Receiver Broadcast Channel With One-Sided Receiver Side Information
本文研究了在接收方侧信息为单边信息且存在被动窃听者的两接收方离散无记忆广播信道上的安全通信问题。我们提出了一种基于叠加-马顿框架的编码方案。采用一次性密码本、Carleial-Hellman保密编码和Wyner保密编码等保密技术来保证个人信息的保密性。该方案被证明是容量实现的某些情况下，退化的广播信道。我们还注意到，单侧接收器侧信息提供了速率区域改进的优点，特别是当它在较弱的合法接收器处可用时。
2018-10-26 cs.IT math.IT
Physical Layer Security for Massive MIMO: An Overview on Passive Eavesdropping and Active Attacks
本文讨论了大规模多输入多输出（MaMIMO）系统中物理层安全集成的机遇和挑战。具体来说，我们首先证明了MaMIMO本身对被动窃听攻击是鲁棒的。然后，我们审查了导频污染计划，积极攻击信道估计过程。这种导频污染攻击不仅大大降低了可实现的保密容量，而且很难被检测到。我们通过回顾文献中检测MaMIMO主动攻击的一些方法来进行。论文的最后一部分概述了我们认为未来最重要的开放研究问题，并给出了一些有希望的研究方向来解决这些问题。
2015-04-27 cs.IT math.IT
UAV-Enabled Secure ISAC Against Dual Eavesdropping Threats: Joint Beamforming and Trajectory Design
针对无人机通感一体化系统中的双重窃听威胁，本文联合设计轨迹与波束成形，采用AO、SCA和SDR方法，在满足感知与安全约束下提升平均保密速率。
2025-05-27 cs.IT eess.SP math.IT
Secret Message Transmission by HARQ with Multiple Encoding
两个代理，爱丽丝和鲍勃，通过块衰落信道之间的安全传输可以实现类似于传统的混合自动重传请求（HARQ），让爱丽丝发送多个块，每个包含一个编码版本的秘密消息，直到鲍勃通知爱丽丝成功解码的公共无错误返回信道。在现有文献中，每个块是用Wyner码生成的单个码字的不同打孔版本，该Wyner码对所有块使用共同的随机性。相反，在本文中，我们提出了一种更通用的方法，其中从独立随机性生成多个码字。类的通道，可解码性和保密性是确保其特征在于，与推导的存在的秘密代码。我们特别表明，类是不是一个平凡的子集（或超集）的现有计划，从而突出了新颖的解决方案。通过推导平均可实现的保密吞吐量，从而考虑到解码和保密中断的结果进一步证实。
2014-01-14 cs.CR cs.IT math.IT
On the Secrecy Capacity of Fading Channels
我们考虑在存在窃听者的情况下，信息在遍历衰落信道上的安全传输。我们的窃听器可以被看作是怀纳窃听器的无线版本。这种系统的保密能力的特点下的假设渐近长的相干间隔。我们首先考虑完整的信道状态信息（CSI）的情况下，发射机有机会获得合法的接收机和窃听者的信道增益。当在发射机处仅知道合法接收机的CSI时，在该完全CSI假设下的保密容量用作保密容量的上限，这在下面被表征。在每种情况下，完美的保密容量，以及最佳的功率和速率分配策略。然后，我们提出了一个低复杂度的开/关功率分配策略，实现接近最佳的性能，只有主信道CSI。更具体地说，该方案被证明是渐近最优的平均信噪比趋于无穷大，有趣的是，在完整的CSI假设下，达到保密容量。值得注意的是，我们的研究结果揭示了衰落对保密能力的积极影响，并建立了基于主信道CSI的速率自适应的关键作用，以促进慢衰落信道上的安全通信。
2006-10-17 cs.IT math.IT
Cell-free Massive MIMO Networks: Optimal Power Control against Active Eavesdropping
本文研究了最近推出的网络（“无小区大规模MIMO”）下的导频欺骗攻击的安全性方面。首先，一个简单的方法来识别这种类型的一个积极的窃听攻击的特定用户的存在。为了应对这种攻击，我们考虑的问题，最大化可达到的数据率的攻击用户或其可达到的保密率。相应的问题，最小化的消耗功率的安全约束也被认为是并行的。路径跟踪算法的发展，以解决不同的功率分配给接入点（AP）的优化问题。在设备功率分配给AP，这些优化问题承认封闭形式的解决方案。数值结果表明了它们的有效性。
2018-05-11 cs.IT math.IT
Enhancing Secrecy with Multi-Antenna Transmission in Wireless Ad Hoc Networks
我们研究了无线自组织网络中的物理层安全性，并研究了两种类型的多天线传输方案，以提供保密增强。为了建立安全的传输对恶意窃听者，我们考虑生成的人工噪声与扇区或波束成形。对于这两种方法，我们提供了一个统计特性和权衡分析的中断性能的合法通信和窃听链路。然后，我们研究了这两种方案的保密传输容量方面的全网保密吞吐量性能，并研究了信息信号和人工噪声之间的最佳功率分配。我们的分析表明，在发射功率优化下，波束成形方案优于扇区化方案，除了发射天线的数量足够大的情况下。我们的研究还揭示了扇区化和波束成形方案的最优功率分配之间的一些有趣的差异。
2013-08-24 cs.IT math.IT
Secrecy Analysis on Network Coding in Bidirectional Multibeam Satellite Communications
网络编码是提高卫星通信频谱利用率的有效手段。然而，它对窃听攻击的弹性还没有得到很好的理解。本文研究了双向卫星网络中的保密性问题，该网络由两个移动用户组成，他们希望通过多波束卫星使用XOR网络编码协议进行消息交换。我们的目标是最大化的总和保密率，通过设计最佳的波束形成向量，以及优化返回和前向链路的时间分配。该问题是非凸的，我们发现它的最优解使用半定规划与1-D搜索。为了比较，我们还解决了传统的参考方案，而不使用网络编码的总和保密率最大化问题。使用实际系统参数的仿真结果表明，使用网络编码的双向方案提供了相当高的保密率相比，传统的方案。
2016-04-24 cs.IT math.IT
Physical Layer Security Protocol for Poisson Channels for Passive Man-in-the-middle Attack
在这项工作中，我们专注于经典的光信道具有泊松统计行为，并提出了一种新的基于保密编码的物理层协议。我们的协议是不同的，但补充（计算安全）量子免疫密码协议和（信息理论安全）量子密码协议。具体而言，我们的（信息理论）保密编码协议确保经典的数字信息位在光子级利用泊松信道的随机性。众所周知，基于经典单向窃听信道（Wyner于1975年提出）的泊松信道的保密编码技术仅在窃听者的互信息小于合法接收者的相互信息时才能确保保密通信。为了克服这样一个强大的限制，我们引入了一个双向协议，始终确保独立的合法和窃听信道的条件下的秘密通信。我们证明了这一点，显示严格的比较推导和分析的信息理论的保密能力的经典单向和建议的双向协议。我们还展示了数值计算，证明了我们提出的双向协议，以确保光信道上的信息传输的巨大收益和强大的实用潜力。
2019-12-31 cs.CR cs.IT math.IT
Counteracting Eavesdropper Attacks Through Reconfigurable Intelligent Surfaces: A New Threat Model and Secrecy Rate Optimization
可重构智能表面（RIS）用于节能和性能提升的无线通信的潜力最近获得了显著的研究关注，促使他们考虑各种第$5$代（5G）高级和超越应用。在本文中，我们考虑多输入多输出（MIMO）物理层安全（PLS）系统与多个数据流，包括一个合法的被动RIS和一个恶意的被动RIS，前者是透明的多天线窃听者和后者的存在是未知的合法的多天线收发器。首先，我们提出了一种新的威胁模型的RIS增强窃听系统和设计一个联合优化框架的窃听者的接收组合矩阵和反射系数的恶意RIS。接下来，重点放在保密率最大化的问题，我们提出了一个RIS授权PLS计划，联合设计合法的预编码矩阵和数据流的数量，人工噪声（AN）的协方差矩阵，接收组合矩阵，和反射系数的合法RIS。所提出的优化算法，其收敛到至少局部最优点的证明，是基于交替最大化，最小化最大化，流形优化，包括半封闭形式的优化变量的表达式。我们对两个有代表性的系统设置的广泛模拟结果表明，在没有合法RIS的情况下，收发器空间滤波和AN无法提供非零保密率，即使对于具有少量元素的恶意RIS也是如此。然而，当部署$L$元素合法RIS时，可以保护机密通信免受拥有甚至多于$5L$元素恶意RIS的窃听系统的攻击。
2022-12-05 cs.IT math.IT
Securing RIS-Aided Wireless Networks Against Full Duplex Active Eavesdropping
本文针对RIS辅助无线网络面临全双工主动窃听的问题，提出联合优化基站与RIS波束形成器的交替优化方案，通过数值分析验证干扰信号影响及RIS单元数量等因素对保密性能的作用，为相关安全研究提供参考。
2024-11-26 cs.ET cs.IT cs.SY
Secrecy Outage Analysis for Downlink Transmissions in the Presence of Randomly Located Eavesdroppers
我们分析了空间（泊松）分布窃听器（ED）的假设下，基站采用发射天线选择（TAS），以提高保密性能的无线网络的下行链路中的保密中断概率。我们比较了接收用户设备（UE）在半双工（HD）模式和全双工（FD）模式下操作的情况。在后一种情况下，UE同时接收预期的下行链路消息并发送干扰信号以加强保密性。我们研究了两种（半）被动窃听模型：（1）ED独立行动和（2）ED合谋拦截传输的消息。对于这两种模型，我们获得了用于HD和FD UE操作的下行链路中的保密中断概率的表达式。HD系统的表达式具有非常精确的近似或精确形式的基本和/或特殊功能的所有路径损耗指数。与FD系统相关的那些对于一般的路径损耗指数具有精确的积分形式，而对于特定的指数给出精确的闭合形式。一个封闭形式的近似也来自FD的情况下，勾结ED。所得到的分析表明，在用于TAS的天线的数量中，保密中断概率的减少是对数的，并且识别了在UE处应当使用HD操作而不是FD干扰的条件。这些性能趋势和系统参数之间的精确关系可以用于开发实际中的自适应功率分配和双工操作方法。在本文中间接提到了这样的技术的示例。
2017-01-04 cs.CR cs.IT math.IT
OptM3Sec: Optimizing Multicast IRS-Aided Multiantenna DFRC Secrecy Channel with Multiple Eavesdroppers
随着双功能雷达通信（DFRC）系统中常用信令方法的使用，针对合法用户的消息窃听的敏感性已经恶化。对于DFRC系统，雷达目标可以充当接收高能量信号的窃听者（ED），从而导致额外的挑战。与以前的作品不同，我们考虑了多个ED的多播多天线DFRC系统。然后，我们提出了一个物理层的设计方法，通过安装智能反射表面的雷达通道，以最大限度地提高保密率。我们的多ED多播多天线DFRC保密率（OptM3Sec）的方法的优化解决了这个高度非凸的预编码矩阵的问题。我们的数值实验表明，我们的算法在最大化的保密率在DFRC设置的可行性。
2022-01-24 cs.IT eess.SP math.IT
Multi-Antenna Gaussian Broadcast Channels with Confidential Messages
在无线数据网中，由于其广播性质，通信特别容易受到窃听。安全和隐私系统对于无线提供商和企业网来说已经变得至关重要。研究了高斯广播信道中多天线发射机利用\emph{information-theoretic secrecy}向两个用户发送独立的保密消息的保密通信问题。也就是说，每个用户都希望以可靠和安全的方式获得其自己的机密消息。该通信模型被称为具有机密消息的多天线高斯广播信道（MGBC-CM）。在这种通信场景下，首先基于高斯码本设计了一种秘密的脏纸编码方案和相应的可达保密率域。接下来，为MGBC-CM提供保密容量区域上的可计算Sato型外边界。此外，证明了Sato型外边界与秘密脏纸编码可达速率区域的边界一致，从而建立了MGBC-CM的保密容量区域。最后，数值例子表明，在信息论保密要求下，两个用户可以同时获得正速率。
2008-04-26 cs.CR cs.IT math.IT
Exact Random Coding Secrecy Exponents for the Wiretap Channel
我们分析了确切的指数衰减率的预期量的信息泄露给wyner的窃听通道设置使用窃听通道代码从i.i.d.和恒定组成随机码。我们对i.i.d.随机编码系综表明，使用该系综的先前已知的可实现的保密指数确实是系综中平均码的精确指数。此外，我们对从恒定组成随机码的系综构造的窃听信道码的分析导致了一个指数，该指数除了是平均码的精确指数之外，还大于迄今为止在文献中针对该系综建立的可实现的保密指数（其又已知小于通过从i.i.d.随机编码集合）。我们展示的例子中，确切的秘密指数窃听信道码构造随机常数组成码大于那些构造独立同分布。随机码和其中从I.I.D.随机码比由恒定组成的随机码构造的那些随机码大。因此，我们的结论是，不同于纠错问题，有没有一般的两个随机编码合奏之间的顺序在他们的保密指数。
2016-09-12 cs.IT math.IT
Transceiver Design to Maximize Sum Secrecy Rate in Full Duplex SWIPT Systems
这封信认为保密同时无线信息和功率传输（SWIPT）在全双工系统。在这样的系统中，具有全双工能力的基站（FD-BS）被设计为向一个下行链路用户发送数据并且同时从一个上行链路用户接收数据，而一个空闲用户收获射频（RF）信号能量以延长其寿命。此外，为了防止窃听，FD-BS利用人工噪声（AN）来降低空闲用户的信道，以及向空闲用户提供能量供应。以下行链路和上行链路保密率之和最大为目标，在FD-BS总发射功率和空闲用户能量最小的约束下，联合优化信息协方差矩阵、AN协方差矩阵和接收向量。由于问题是非凸的，对数指数的重新制定和序贯参数凸逼近（SPCA）方法。大量的仿真结果表明，我们提出的全双工方案大大优于半双工方案。
2015-11-18 cs.IT math.IT
Secrecy Outage Probability Analysis of Multi-User Multi-Eavesdropper Wireless Systems
在本文中，我们探讨了多用户无线系统，包括多个用户打算发送到一个基站（BS），而多个窃听者试图利用用户传输的物理层安全性。本文研究了利用多用户调度提高传输安全性的方法，提出了一种只需要基站的信道状态信息而不需要被动窃听者的信道状态信息的多用户调度方案。我们还考虑了循环调度的比较目的。在瑞利衰落信道下，推导了该调度和多用户调度的保密中断概率的封闭表达式。数值结果表明，所提出的多用户调度优于轮询调度的秘密中断概率。随着用户数的增加，轮询调度的秘密中断概率保持不变。相比之下，所提出的多用户调度的保密中断性能显着提高与用户数量的增加。
2014-11-02 cs.IT math.IT
Secrecy Capacity Region of a Multi-Antenna Gaussian Broadcast Channel with Confidential Messages
在无线数据网络中，通信由于其广播性质而特别容易受到窃听。安全和隐私系统对于无线提供商和企业网络来说已经变得至关重要。本文研究了高斯广播信道中的秘密通信问题，其中一个多天线发射机向两个具有信息论保密性的用户发送独立的保密消息。也就是说，每个用户都希望以可靠和安全的方式获得其自己的机密消息。该通信模型被称为具有机密消息的多天线高斯广播信道（MGBC-CM）。在这种通信场景下，首先基于高斯码本设计了一种秘密的脏纸编码方案和相应的可达保密率域。接下来，为MGBC-CM提供保密容量区域上的可计算Sato型外边界。此外，证明了Sato型外边界与秘密脏纸编码可达速率区域的边界一致，从而建立了MGBC-CM的保密容量区域。最后，两个数值例子表明，两个用户可以同时获得正速率下的信息理论的保密要求。
2007-09-28 cs.IT math.IT
Robust Beamforming for Secrecy Rate in Cooperative Cognitive Radio Multicast Communications
在本文中，我们提出了一种合作的方法来提高认知无线电多播通信的主系统和次系统的安全性。在它们接入许可给主用户的频谱期间，次未许可用户通过向窃听者发送干扰噪声来帮助主系统加强安全性，同时保护它们自己免受窃听。这项工作的主要目标是最大化的保密率的辅助系统，同时坚持所有个人的主用户的保密率的约束。在被动窃听者和不完善的信道状态信息的情况下，在收发器，感兴趣的效用函数是非凹的，涉及的约束是非凸的，因此，最优解是麻烦的。为了解决这个问题，我们提出了一个迭代算法，以达到所考虑的问题的局部最优。所提出的迭代算法保证实现Karush-Kuhn-Tucker解决方案。
2017-03-01 cs.IT math.IT
