Physical Layer Security over Fluctuating Two-Ray Fading Channels
确保毫米波（mmWave）通信的物理层安全性（PHY安全性）是5G成功的关键因素之一。最近的现场测量表明，传统的衰落模型不能准确地模拟毫米波信号的随机波动。为了应对这一挑战，波动双射线（FTR）衰落模型已被提出。在这封信中，我们全面分析了FTR衰落信道上毫米波通信的PHY安全性。更具体地说，我们推导出重要的物理安全指标，如平均保密能力，保密中断概率，严格的正保密能力的概率，简单的功能的解析表达式。数值结果验证了信道参数对物理层安全性的影响。
2018-05-31 cs.IT math.IT
Physical Layer Security Jamming: Theoretical Limits and Practical Designs in Wireless Networks
物理层安全最近已被认为是一个有前途的新的设计范例，以提供安全的无线网络。除了现有的传统加密方法之外，物理层安全利用衰落信道的动态特性来增强安全的无线链路。在这种方法中，干扰起着关键作用，通过产生噪声信号来迷惑潜在的窃听者，并显着提高合法终端之间的安全通信的质量和可靠性。本文介绍了物理层安全干扰方法的理论限制和实际设计。特别是，理论上的限制，探索可实现的保密率的用户合作为基础的干扰，而集中式的，基于博弈论的预编码技术进行了审查的实际实现。此外，新兴的无线能量收集技术被用来收集所需的能量来发射干扰信号。这些方法的未来发展方向，以及相关的研究挑战也简要概述。
2017-01-20 cs.IT math.IT
Physical Layer Security of Generalised Pre-coded Spatial Modulation with Antenna Scrambling
我们现在提倡一种新的物理层安全解决方案，这是唯一的，我们以前提出的GPSM计划的援助，建议天线加扰。本文的新颖性和贡献在于三个方面：1/原则：我们引入了一个“安全密钥”在爱丽丝产生的是未知的鲍勃和夏娃，其中的设计目标是，公开未知的安全密钥只对夏娃施加障碍。2/方法：我们通过仅通过激活RA索引来传送有用信息来实现它，RA索引又被未知的安全密钥隐藏，所述未知的安全密钥是在GPSM方案中使用随机加扰的符号来代替传统的调制符号。3/设计：我们详细考虑了圆形天线加扰（CAS）和高斯天线加扰（GAS），并量化和比较了两种设计的安全能力。
2017-06-08 cs.IT math.IT
Improving Physical-Layer Security in Wireless Communications Using Diversity Techniques
由于无线电传播的广播性质，未经授权的使用者很容易偷听无线传输以进行截取，因此极易受到窃听攻击。为此，物理层安全正在成为一个有前途的范例，以保护无线通信免受窃听攻击，通过利用无线信道的物理特性。传统的人工噪声产生和波束形成技术通常需要消耗额外的功率来产生人工噪声，并且波束形成器的设计具有很高的实现复杂度。我们提出了几种多样性的方法来提高无线物理层的安全性，包括多输入多输出（MIMO），多用户分集和合作分集。为了说明通过多样性的安全性的改善，我们提出了一个案例研究，利用合作中继，以协助从源到目的地的信号传输，同时抵御窃听攻击。本文从保密容量和截获概率两个方面分析了协作中继传输在瑞利衰落环境下的安全性能。结果表明，随着中继节点数目的增加，协作中继传输的保密容量和截获概率都有显著提高，这说明利用协作分集技术可以提高物理层的安全性.
2014-05-15 cs.IT math.IT
A Finite Blocklength Approach for Wireless Hierarchical Federated Learning in the Presence of Physical Layer Security
在本文中，无线分层联邦学习（HFL）重新考虑物理层安全（PLS）。首先，我们为这个新问题建立一个框架。然后，我们提出了一个实用的有限块长度（FBL）编码方案的无线HFL在PLS的存在，这是自安全的编码块长度大于一定的阈值。最后通过数值算例和仿真结果进一步说明了本文的研究。
2023-02-02 cs.IT math.IT
Safeguarding Massive MIMO Aided HetNets Using Physical Layer Security
本文探讨了大规模多输入多输出（MIMO）辅助的两层异构网络（HetNets）的物理层安全的潜力。重点研究了存在多个窃听者的下行链路安全传输问题。我们首先解决的影响，大规模MIMO的最大接收功率为基础的用户关联。然后我们推导出HetNets用户的保密中断概率的易处理的上界表达式。我们表明，大规模MIMO的实现显着提高了保密性能，这表明物理层安全可能是一个有前途的解决方案，以保护大规模MIMO HetNets。此外，我们表明，HetNets用户的保密中断概率首先下降，然后提高PBS的密度。
2015-09-09 cs.IT math.IT
Exploiting Large-Scale MIMO Techniques for Physical Layer Security with Imperfect Channel State Information
本文研究了大规模多输入多输出（LS-MIMO）系统的物理层安全问题。LS-MIMO系统中大量的天线阵元被用来增强传输安全性和提高系统性能，特别是当窃听者距离信息源较近且比合法用户拥有更多天线时。然而，在实际系统中，这个问题变得具有挑战性，因为窃听者的信道状态信息（CSI）通常是不可用的，没有合作和合法的CSI可能是不完美的，由于信道估计误差。在本文中，我们首先分析了物理层的安全性能没有窃听CSI和不完美的合法CSI，然后提出了一种能量有效的功率分配方案，以满足无线安全和服务质量（QoS）的要求，同时。最后，数值结果验证了所提出的方法的有效性。
2014-07-28 cs.IT math.IT
Survey on Physical Layer Security for 5G Wireless Networks
物理层安全是一种很有前途的方法，可以使传统的加密方法受益。物理层安全的思想是利用传播介质的特性及其缺陷来确保物理层的安全通信。这项工作介绍了一个全面的审查的主要信息理论度量用于测量物理层安全的保密性能。此外，最常用的物理层安全技术，以提高保密性能的理论框架。最后，我们的工作调查了几种支持5G技术的物理层安全研究，例如大规模多输入多输出，毫米波通信，异构网络，非正交多址接入和全双工。此外，我们还包括上述每种技术的关键概念。还确定了物理层安全的未来研究领域和技术挑战。
2020-06-14 cs.IT eess.SP math.IT
Physical Layer Security in the Presence of Interference
我们评估和量化的联合效应衰落和多个窃听器的物理层（PHY）的安全性的系统组成的基站（BS），一个合法的用户，和窃听。为此，我们提出了一种新的封闭形式的表达的秘密中断概率，它考虑到无线环境的衰落特性，的位置和数量的干扰，以及BS的发射功率和干扰。结果表明，在设计和部署具有物理层安全性的无线系统时，应认真考虑干扰的影响。
2018-03-24 cs.IT math.IT
Buffer-Aided Relay Selection Algorithms for Physical-Layer Security in Wireless Networks
在这项工作中，我们考虑使用缓冲器辅助中继，线性预编码技术和多个天线的物理层安全在无线网络中。本文研究了协作多用户多天线无线网络中的中继选择算法。特别是，我们提出了一种新的有限的缓冲区辅助中继选择算法，采用最大似然（ML）标准选择集的中继，充分利用中继节点配备缓冲区提供的灵活性。数值结果显示了与现有技术相比所提出的技术的益处。
2015-05-12 cs.IT math.IT
Tradeoff between Delay and Physical Layer Security in Wireless Networks
无线网络中重要、机密信息的交换使得网络安全问题受到前所未有的关注。虽然安全性已经在许多工作中进行了研究，但物理层安全性和端到端延迟管理的联合优化，这需要细致的跨层设计，很少被评估。本文结合随机几何和排队论的工具，分析了大型无线网络中时延和安全性能之间的权衡。我们进一步提出了一个简单的传输机制，将一个消息分成两个数据包，并评估其对平均延迟和保密中断概率的影响。数值结果表明，当合法节点密度较大时，路径损耗指数越大，安全性能越好;当合法节点密度较小时，安全性能越差。此外，它是观察到，通过引入简单的消息分裂的机制，安全性能大大提高了积压的情况下，并略有改善，在动态的情况下，当合法的发射机的密度是大的。总之，这项工作提供了一个理解和经验法则的实际设计的无线网络中的延迟和安全性都是关键问题。
2018-02-01 cs.IT math.IT
The Impact of Side Information on Physical Layer Security under Correlated Fading Channels
在本文中，我们研究了边信息（SI）的相关衰落信道下的物理层安全（PLS）的性能的影响。通过考虑非因果已知的SI在发射机和利用Copula技术来描述衰落相关性，我们推导出封闭的表达式的平均保密容量（ASC）和保密中断概率（SOP）的正/负相关条件下。我们表明，在发射机考虑这样的知识是有益的系统性能，并确保可靠的通信与更高的速率，因为它提高了SOP，并带来了更高的值的ASC。
2022-08-20 cs.IT math.IT
On the Throughput Cost of Physical Layer Security in Decentralized Wireless Networks
研究了具有物理层安全约束的大规模分散无线网络的吞吐量问题。特别是，我们感兴趣的问题是需要牺牲多少吞吐量才能达到一定的安全级别。我们考虑随机网络中的合法节点和窃听者分布根据独立的二维泊松点过程。传输容量框架用于表征安全传输的区域频谱效率，同时约束服务质量（QoS）和安全级别。该框架说明了网络吞吐量对关键系统参数的依赖性，例如合法节点和窃听者的密度，以及QoS和安全约束。一个重要的发现是，实现中等安全级别的吞吐量成本相当低，而吞吐量必须显着牺牲，以实现高度安全的网络。我们还研究了使用一个保密的警卫区，这是一个显着的提高网络的吞吐量与高安全要求。
2011-06-06 cs.IT math.IT
Optimization on Multi-User Physical Layer Security of Intelligent Reflecting Surface-Aided VLC
这封信研究了智能反射表面（IRS）辅助可见光通信（VLC）中的物理层安全性。在点源假设下，首先建立了多个合法用户和一个窃听者的系统模型，通过目标函数近似将保密率最大化问题转化为分配问题。然后，提出了一种迭代Kuhn-Munkres算法对变换后的问题进行优化，其计算复杂性为IRS单元数和发射机数的二阶形式。此外，数值模拟进行了验证的近似性能和VLC保密率的改进IRS。
2022-01-03 cs.IT math.IT
Physical Layer Security of RIS-Assisted Communications under Electromagnetic Interference
研究了电磁干扰对可重构智能表面辅助通信系统保密性能的影响。我们通过考虑关键的实际方面，如空间相关性，发射波束成形矢量，相移噪声，直接和间接通道的共存，以及接收器侧存在强/弱EMI的端到端RIS信道的特征。我们发现，EMI对保密性能的影响在很大程度上取决于窃听者取消这种干扰的能力，这提出了潜在的基于EMI的攻击，降低物理层的安全性，在RIS辅助通信。
2022-03-16 cs.IT math.IT
An Overview of Physical Layer Security with Finite-Alphabet Signaling
在物理层上提供安全通信，其目的是实现完美的保密性而不需要秘密密钥，这在过去十年中受到越来越多的关注。物理层安全领域的绝大多数现有研究都集中在信道输入为高斯分布的情况下。然而，实际上，用于传输的信号是从诸如相移键控和正交幅度调制的离散信号星座图中提取的。因此，了解有限字母表输入约束的影响，并在此假设下设计安全的传输方案是物理层安全的实际实现的必要步骤。基于这一动机，本文回顾了有限字母表输入的物理层安全性的最新进展。我们探索发射信号的设计算法，单天线以及多天线窃听信道在不同的假设下的信道状态信息在发射机。此外，我们提出了一个审查的最新成果，在安全传输与离散信令的各种情况下，包括多载波传输系统，广播信道的机密消息，认知多址接入和中继网络。在本文中，我们强调了在物理层安全性的上下文中离散输入与高斯输入的重要行为差异。我们还提出了一个概述的高斯和衰落窃听信道的实际代码建设，我们讨论了一些开放的问题和未来的研究方向。
2018-08-09 cs.IT math.IT
On the Secrecy Outage Capacity of Physical Layer Security in Large-Scale MIMO Relaying Systems with Imperfect CSI
研究了大规模多输入多输出（LS-MIMO）中继系统的物理层安全问题。LS-MIMO中继系统的优势被用来提高无线安全性和频谱效率。特别是，短拦截距离引起的挑战性问题得到了很好的解决。在非常实际的假设下，即，在无窃听者信道状态信息（CSI）和不完全合法信道状态信息（CSI）两种情况下，研究了不完全CSI对两种典型中继系统的影响，放大和转发（AF）和解码和转发（DF）系统，并获得显式表达式的保密中断能力的两种情况。最后，数值结果验证了我们的理论结论.
2014-01-14 cs.IT math.IT
Security Performance Analysis of Physical Layer over Fisher-Snedecor $\mathcal{F}$ Fading Channels
在这封信中，Fisher-Snedecor $\mathcal{F}$衰落信道的物理层安全性能分析的影响。特别是，平均保密容量（ASC），安全中断概率（SOP），下限的SOP（SOP $^L$），严格正安全容量（SPSC）推导出精确的封闭式表达式。Fisher-Snedecor $\mathcal{F}$衰落信道是由Nakagami- $m$分布表示的多径/阴影衰落的合成。此外，它提供了更接近实际测量比广义$K$（$K_G$）衰落信道的结果。为了验证我们的分析，数值结果肯定了蒙特卡罗模拟。
2018-05-19 cs.IT math.IT
Physical Layer Security for Sensing-Communication-Computing-Control Closed Loop: A Systematic Security Perspective
Tsinghua University（清华大学）；University of Durham（杜伦大学）；Nantong University（南通大学）
本文提出了一种基于闭环结构的物理层安全方法，通过最大化闭环负熵来提升SC3闭环的安全性能。
2026-03-01 cs.IT math.IT
Physical Layer Security: Authentication, Integrity and Confidentiality
物理层安全（PLS）的目标是利用物理层的属性，包括无线通信介质和收发器硬件，以实现安全通信的关键方面。具体地，PLS可以用于提供i）节点认证，ii）消息认证，以及iii）消息机密性。与所有基于计算安全性的相应经典密码方法不同，PLS的附加优势在于它基于信息理论安全性，其中假设对手的计算能力没有限制，因此本质上是量子抵抗的。在这次调查中，我们回顾了PLS的上述基本方面，从节点认证，移动到信息完整性的信息理论表征，最后，讨论消息的机密性，无论是在秘密密钥生成从共享的随机性和从窃听通道的角度来看。本次审查的目的是提供一个全面的路线图，作者和其他贡献者的重要相关结果，并讨论开放的问题，PLS在第六代系统的适用性。
2020-01-20 cs.IT math.IT
BER-Based Physical Layer Security with Finite Codelength: Combining Strong Converse and Error Amplification
提出了一种基于比特出错率（BER）的有限块长度的物理层安全方案.针对高误码率意义下的保密通信，将信息论强逆与基于混淆和扩散的替换置换网络（SPN）实现的密码错误放大相结合。对于离散无记忆信道（DMC），提供了一个分析框架，显示有限的块长度，最大/最小可能的传输速率，和BER要求的合法接收器和窃听者之间的权衡。此外，分析研究了高斯信道的安全间隙，并将此概念扩展到其他DMC，包括二进制对称信道（BSC）和二进制擦除信道（BEC）。对于衰落信道，发送功率被优化，以最小化的中断概率的合法接收机受到的BER阈值窃听。
2015-01-04 cs.IT math.IT
Principles of Physical Layer Security in Multiuser Wireless Networks: A Survey
本文提供了一个全面的审查领域的物理层安全多用户无线网络。物理层安全性的基本前提是，在存在未经授权的窃听者的情况下，能够在无线介质上交换机密消息，而不依赖于更高层的加密。这主要可以通过两种方式来实现：通过智能地设计发送编码策略而不需要秘密密钥，或者通过利用无线通信介质来在公共信道上开发秘密密钥。该调查首先概述了可以追溯到香农和怀纳在信息理论安全方面的开创性工作的基础。然后，我们描述了安全传输策略的演变，从点到点的渠道，多天线系统，其次是概括多用户广播，多址接入，干扰和中继网络。随后介绍了基于物理层机制的密钥生成和建立协议。然后研究了基于信道编码设计的保密方法，以及基于博弈论和随机几何的跨学科方法的描述。对物理层消息认证的相关问题也作了简要介绍。调查最后提出了对这一领域潜在研究方向的看法。
2014-01-20 cs.IT math.IT
Successive Optimization Tomlinson-Harashima Precoding Strategies for Physical-Layer Security in Wireless Networks
在本文中，我们提出了连续优化非线性预编码策略的物理层安全的无线网络。我们还研究了不同的预编码技术的多用户MIMO系统在各种条件下的信道状态信息（CSI）之间的接入点和用户和窃听。提出了一种基于逐次优化Tomlinson-Harashima预编码（SO-THP）和简化广义矩阵求逆（S-GMI）的非线性预编码技术，并提出了在传输前注入人工噪声的策略。仿真结果表明，所提出的SO-THP+S-GMI预编码技术在误码率和保密率性能方面优于现有的非线性和线性预编码算法。
2014-06-15 cs.IT math.IT
Exploiting Physical-Layer Security for Multiuser Multicarrier Computation Offloading
这封信考虑了一个移动边缘计算（MEC）系统，其中一个接入点（AP）通过多载波信道为多个用户提供服务，存在恶意窃听者。在该系统中，每个用户可以执行各自的计算任务划分成两个部分，这是本地计算和卸载到AP，分别。我们利用物理层的安全性，以确保多用户计算卸载被窃听者偷听。在此设置下，我们最小化这些用户的加权总能耗，受到新施加的保密卸载速率约束和计算延迟约束，通过共同优化他们的计算和通信资源分配。我们提出了一个有效的算法来解决这个问题。
2018-05-07 cs.IT math.IT
Relay Beamforming Strategies for Physical-Layer Security
在本文中，协作使用中继形成一个波束成形系统，并提供物理层的安全性进行了研究。特别是，放大和转发（AF）中继波束成形设计下的总和个人中继功率约束的研究与保密率最大化的目标时，完美的信道状态信息（CSI）是可用的。在AF方案中，没有解析解的最优波束形成设计下的总功率和个人的约束，提出了一种迭代算法，以获得最优的波束形成结构，并最大化的保密率。针对基于解码转发（DF）的中继波束成形，研究了不完美信道状态信息（CSI）下的稳健波束成形设计，并给出了优化框架。
2010-04-06 cs.IT math.IT
Preprocessing for Physical-Layer Security in Wireless THz-Communication
Institute of Communications Engineering, Ulm University（乌尔姆大学通信工程学院）
本文研究无线THz-MIMO系统中通过预处理实现物理层安全，优化误码性能或传输速率，并比较线性与格基约简辅助方法，评估保密速率与误码率。
2026-06-29 cs.IT math.IT
On Maximal Ratio Diversity with Weighting Errors for Physical Layer Security
在这封信中，我们介绍了最大比合并（MRC）与加权误差的物理层安全的性能。我们假设合法用户和窃听者都配备了多个天线，采用非理想的MRC。非理想MRC是根据估计衰落与实际衰落之间的功率相关性设计的。我们推导出新的封闭形式和广义表达式的秘密中断概率。其次，我们研究了在高信噪比下，合法用户和发射机之间的主信道中秘密中断概率的渐近行为。渐近分析提供了关于加权误差的MRC提供的实际多样性的见解。我们证实了我们的要求与分析结果和数值计算。
2013-11-09 cs.IT math.IT
Practical Secrecy: Bridging the Gap between Cryptography and Physical Layer Security
当前的安全技术可以通过要求秘密密钥交换或依赖于关于通信信道的假设来实现。在本文中，我们表明，通过使用被称为人工噪声的物理层技术，它是可行的，以保护秘密数据没有任何形式的秘密密钥交换和通信信道上的任何限制。具体来说，我们分析了人工噪声如何实现实际的保密性。通过将人工噪声作为一个非共享的一次性密钥秘密密钥，我们证明了该方案也达到了香农的完美保密。此外，我们表明，实现完美的保密比确保非零保密容量容易得多，特别是当窃听者有更多的天线比发射机。针对实际应用，我们证明了即使窃听者试图去除人工噪声，也可以保证实际保密性和强保密性。最后，我们展示了传统密码学和物理层安全之间的联系。
2013-11-04 cs.IT math.IT
Physical Layer Security in Heterogeneous Networks with Jammer Selection and Full-Duplex Users
在本文中，我们提高了物理层的安全性下行异构网络（HetNets）通过使用友好的干扰和全双工用户。当干扰源对被调度用户的干扰功率小于门限值时，选择干扰源发射干扰信号，同时被调度用户利用人工噪声进行全干扰来迷惑窃听者。利用随机几何的工具，我们推导出了连接概率和保密概率的表达式。特别是，有源干扰机的位置建模的修改泊松洞过程（PHP）。确定干扰选择阈值进一步研究连接概率最大化的安全约束。提出了一种贪心算法来有效地解决这个问题。通过数值仿真验证了理论分析的准确性和算法的有效性。
2017-09-19 cs.IT math.IT
Design of Artificial Noise for Physical Layer Security in Visible Light Systems with Clipping
虽然可见光通信（VLC）系统包含在给定的房间中，但确保房间中用户的安全性至关重要。在本文中，设计的人工噪声（AN），以提高物理层的安全性VLC系统中的输入信号的背景下，没有明确的幅度约束（如多载波系统）进行了研究。在这样的系统中，需要限幅以将输入信号约束在LED的有限线性范围内。然而，该限幅过程引起非线性限幅失真，其必须被并入AN设计中。为了便于解决这个问题，一个次优设计方法，提出了使用的Charnes-Cooper变换和凹凸过程（CCP）。数值结果表明，剪切失真显著降低了保密级别，使用AN比无AN方案在提高保密性能方面更有优势。
2022-11-11 cs.IT math.IT
Performance Analysis for Physical Layer Security in Multi-Antenna Downlink Networks with Limited CSI Feedback
发射端的信道状态信息（CSI）对基于多天线网络的物理层安全性能具有重要意义。具体地说，CSI不仅有利于提高合法信道的容量，而且可以用来降低窃听信道的性能。因此，保密率相应地增加。本文主要研究了多用户多天线下行链路网络中各态历经保密和速率随合法用户信道状态信息反馈量的变化规律。此外，还详细研究了遍历秘密和率在两种极端情况下的渐近性质。最后，我们的理论主张得到了数值结果的证实。
2013-06-17 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
Securing Physical-Layer Communications for Cognitive Radio Networks
针对认知无线电（CR）网络通信和组网的弱点，研究其物理层安全问题。我们首先回顾了CR网络中的一系列物理层攻击，包括主用户模拟、感知伪造、情报泄露、干扰和窃听攻击。然后，我们重点研究了认知无线电网络的物理层安全性，并从保密中断概率的角度分析了认知通信的保密性能。我们进一步考虑使用中继提高CR的安全性，防止窃听，并提出了一个机会主义的中继方案，其中一个中继节点，使CR通信最耐窃听被选择参与协助传输从认知源到其目的地。结果表明，通过增加中继节点的数量，CR通信的物理层保密性可以得到显著提高，从而显示出利用中继节点的安全性优势.最后，我们提出了一些开放的挑战，在中继辅助CR网络的物理层安全领域。
2015-07-02 cs.IT math.IT
Physical Layer Security in Frequency-Domain Time-Reversal SISO OFDM Communication
提出了一种用于单输入单输出（SISO）正交频分复用（OFDM）系统的频域时间反转（TR）预编码器。为了最大限度地提高通信的保密性，设计了一种适合于基于FDTR的OFDM SISO系统的人工噪声（AN）信号。当潜在窃听者的信道状态信息（CSI）未知时，该方案保证了向合法用户通信的保密性。特别是，我们推导出一个AN信号，不损坏的数据传输到合法的接收器，但降低了解码性能的窃听。一个封闭的形式近似的AN能量注入定义，以最大限度地提高保密率（SR）的通信。仿真结果证明了所提出的安全FDTR SISO OFDM系统的安全性能。
2019-09-26 cs.IT math.IT
Energy-Efficient Optimization for Physical Layer Security in Multi-Antenna Downlink Networks with QoS Guarantee
在这封信中，我们考虑了一个多天线下行链路网络中的安全用户（SU）与被动窃听共存。这种网络有两个设计要求。第一，信息应以保密和有效的方式传递。第二，服务质量（QoS），即延迟敏感性，应该被考虑以满足实时无线业务的需求。为了满足这两个要求，我们结合了物理层安全技术的基础上切换波束形成的能量有效的功率分配。该问题被表述为最大化的保密能量效率受到延迟和功率约束。通过求解优化问题，我们得到了一个能量有效的功率分配方案。数值结果验证了该方法的有效性。
2013-02-20 cs.IT math.IT
Physical Layer Security in Relay Networks with Outdated Relay Selection
研究了在协作中继网络中，当窃听者截取源节点和目的节点之间的信道时，在过时中继选择的情况下，协作中继网络的保密性能。基于机会中继选择算法在N个中继中选择最佳中继，由于过时的信道状态信息，该最佳中继在传输时可能不是最佳中继。我们推导出非零保密容量，保密中断概率，遍历保密容量的封闭形式的解析表达式。最后，数值结果验证了理论分析的正确性，并给出了详细的讨论和启示。
2021-10-21 cs.IT math.IT
Techniques for Enhanced Physical-Layer Security
信息理论安全--被广泛接受为最严格的安全概念--依赖于信道编码技术，该技术利用传播信道的固有随机性来加强通信系统的安全性。在这种模式下，我们探讨的战略，以提高安全连接的无线网络。我们首先考虑本质安全的通信图（IS-图），一个方便的表示的链接，可以建立一个大规模的网络上的信息理论安全。然后，我们提出并表征两种技术-扇区化传输和窃听者中和-这是显着提高的IS-图的连通性。
2010-08-22 cs.IT cs.NI math.IT
Physical Layer Authentication and Security Design in the Machine Learning Era
本文探讨了机器学习在无线物理层安全中的应用，总结了定制化ML算法，并回顾了PHY认证与安全传输的最新进展及基于神经网络的优化方法，最后指出了相关挑战与机遇。
2023-05-16 cs.CR cs.IT math.IT
RIS-assisted Physical Layer Security
本文提出一种RIS辅助的窃听信道模型，通过策略部署RIS与正交合并器提取数据流，推导了语义安全下的可达保密速率并设计优化算法，仿真验证了总发射功率、窃听者位置及数量对安全性能的影响。
2025-01-30 cs.IT eess.SP math.IT
Non-Orthogonal Multiplexing in the FBL Regime Enhances Physical Layer Security with Deception
本研究提出一种融合欺骗技术的有限块长体制物理层安全新框架，结合对称分组密码与功率域非正交复用，可在欺骗窃听者的同时实现高安全可靠性，且能受益于发射功率提升，为相关研究提供新方向。
2023-07-20 cs.CR cs.IT math.IT
Physical Layer Security: Coalitional Games for Distributed Cooperation
在存在多个窃听者的情况下，无线网络节点之间的合作是一种很有前途的技术，用于在保密容量方面提高无线传输的物理层安全性。现有的物理层安全文献回答了这样一个问题：“从合作中获得的链路级保密能力是什么？“，本文试图回答的问题“如何实现这些收益在一个实际的分散的无线网络和存在的保密容量成本的信息交换？".为此，我们将物理层安全合作问题建模为具有不可转移效用的联盟博弈，并提出了一种分布式联盟形成算法。通过该算法，无线用户可以自主合作和自组织成不相交的独立联盟，同时最大限度地提高他们的保密能力，同时考虑到信息交换过程中的安全成本。我们分析了由此产生的联盟结构，讨论了它们的属性，并研究了用户如何能够自适应网络拓扑结构的环境变化，如移动性。仿真结果表明，该算法允许用户合作和自组织，同时提高了平均每个用户的保密容量高达25.32%，相对于非合作的情况。
2009-06-26 cs.GT cs.IT math.IT
Precoder Design for mmWave UAV Communications with Physical Layer Security
将无人机（UAV）集成到地面蜂窝网络中被设想为下一代无线通信的关键技术之一。在这项工作中，我们考虑的物理层的安全性的通信链路在毫米波（毫米波）频谱，这是由无人机作为基站（BS）。特别是，我们提出了一种新的预编码策略，它结合了信道状态信息（CSI）的窃听者（夏娃）危及链路安全。我们表明，我们提出的预编码器策略消除了任何需要人工噪声（AN）传输欠载的情况下（用户数比天线数少）。此外，我们证明了我们的非线性预编码方案提供了有前途的security-rate性能，即使在过载的情况下，以传输低功率AN为代价。
2020-02-17 cs.IT eess.SP math.IT
Beamforming Feedback as a Novel Attack Surface for Wi-Fi Physical-Layer Security
University of South Florida（南佛罗里达大学）
本文提出BFIAttack，利用波束成形反馈信息重构合法用户或设备的信道状态信息，从而攻击Wi-Fi物理层安全。通过单天线和多天线场景下的信道状态信息重建方法，实验显示攻击成功率高达73%至93%。
2026-04-05 cs.CR cs.IT math.IT
Physical Layer Security for Ultra-Reliable and Low-Latency Communications
超可靠和低延迟通信（URLLC）是将由下一代无线网络提供的一类服务。出于对此类网络中安全问题的日益关注，本文重点讨论URLLC环境中的物理层安全（PLS）。PLS技术主要使用基于无线介质的固有随机性的传输设计来实现保密性。因此，PLS具有较低的复杂性，并且比传统密码学引起更少的延迟。在这篇文章中，我们首先介绍了适当的性能指标评估PLS在URLLC，说明延迟，可靠性和安全性之间的权衡。然后，我们确定了实现PLS URLLC的关键挑战性问题，并讨论了信道状态信息可以提供潜在的解决方案，这些问题的作用。最后，我们提出了我们的建议，在这一新兴领域的未来研究方向。
2019-06-20 cs.CR cs.IT math.IT
Increasing Physical Layer Security through Scrambled Codes and ARQ
在AWGN窃听信道上提出了一种非系统信道编码方案。这种基于加扰的编码技术实现了高传输安全性，而窃听者的信道相对于合法接收者的信道的退化很小。在本文中，我们表明，通过实施加扰和解扰块的级联帧，而不是在单个帧，所需的信道退化进一步减少。级联加扰的使用允许在两个接收器经历相同的信道质量时也实现安全性。然而，在这种情况下，需要引入具有认证的ARQ协议。
2011-09-05 cs.CR cs.IT math.IT
On Multiple-Antenna Techniques for Physical-Layer Range Security in the Terahertz Band
由于超大规模多天线技术带来的高方向性特性，太赫兹（THz）通信在角域具有良好的物理层安全（PLS）性能。然而，传统的多天线技术无法打击驻留在太赫兹波束扇区的窃听者，即使当合法用户和窃听者的通信距离是不同的。这种太赫兹范围安全的挑战促使我们研究新的多天线技术，以提供太赫兹范围和角度的安全。本文首先从理论上分析了距离保密场景下多天线信道的保密容量。在此基础上，频率分集阵列，作为一个候选的多天线技术，被证明是无效的，在解决距离安全问题。在理论分析的基础上，提出了一种新的宽间距阵列和波束形成方案，实现了近场通信。一个无约束的最佳逼近（NCOA）算法的发展，以实现最佳的保密率。仿真结果表明，在距离安全场景下，当发射功率为10 dBm，传播距离为10 m时，该宽间隔天线通信方案可以保证6 bps/Hz的保密速率。
2022-07-25 cs.IT eess.SP math.IT
Physical Layer Security Enhancement With Reconfigurable Intelligent Surface-Aided Networks
可重构智能表面（RIS）辅助无线通信最近引起了极大的关注。我们研究了存在多天线窃听者的随机定位用户的下行链路RIS辅助传输框架的物理层安全性。为了展示RIS辅助网络的优势，我们考虑两种实际情况：使用RIS和不使用RIS的通信。在这两种情况下，我们应用随机几何理论推导出精确的概率密度函数（PDF）和累积分布函数（CDF）的接收信号与干扰加噪声比。此外，所获得的PDF和CDF被用来评估重要的安全性能的无线通信，包括保密中断概率，非零保密容量的概率，和平均保密率。随后进行蒙特卡罗模拟，以验证我们的分析结果的准确性。与传统的MIMO系统相比，该系统在物理层安全性方面具有更好的性能。特别地，通过增加装备在RIS中的反射元件的数量，安全性能显著提高。然而，当NLoS的路径损耗较小时，采用配备有少量反射元件的RIS不能改善系统性能。
2021-04-08 cs.IT eess.SP math.IT
Physical Layer Security of Large Reflecting Surface Aided Communications with Phase Errors
针对存在相位误差的LRS辅助无线链路，基于等效标量衰落信道分析其物理层安全性能，揭示合法与窃听链路信噪比的不同缩放规律及粗相位量化下的安全增益。
2020-07-25 cs.IT eess.SP math.IT
A Survey on Wireless Security: Technical Challenges, Recent Advances and Future Trends
本文研究了无线通信固有的开放性所带来的安全漏洞和威胁，并设计了有效的防御机制，以提高无线网络的安全性。我们首先总结了无线网络的安全需求，包括其真实性，机密性，完整性和可用性问题。接下来，全面概述了在无线网络中遇到的安全攻击，在网络协议架构，其中潜在的安全威胁进行了讨论，在每个协议层。我们还提供了现有的安全协议和算法，采用现有的无线网络标准，如蓝牙，Wi-Fi，WiMAX和长期演进（LTE）系统的调查。然后，我们讨论了最先进的物理层安全，这是一种新兴的技术，保护开放的通信环境，防止窃听攻击在物理层。介绍了恒频干扰、间歇干扰、反应式干扰、自适应干扰和智能干扰等干扰攻击类型及其对抗措施。此外，我们还讨论了将物理层安全性集成到现有的身份验证和加密机制中，以进一步保护无线网络。最后，总结了在撰写本文时尚未解决的一些技术挑战，并讨论了无线安全的未来趋势。
2016-04-23 cs.CR cs.IT math.IT
Physical Layer Security-Aware Routing and Performance Tradeoffs in Ad Hoc Networks
物理层安全技术在adhoc网络中的应用近年来引起了学术界的广泛关注。然而，现有的研究主要集中在单跳和两跳网络的情况下，和通信服务质量（QoS）的下降所造成的提高安全性方面的代价在很大程度上是没有调查。作为解决这些问题的一个步骤，本文探讨了物理层的安全感知路由和性能权衡在多跳ad hoc网络。具体来说，对于任何给定的端到端路径，我们首先推导出其连接中断概率（COP）和保密中断概率（SOP）的封闭形式，这分别作为通信QoS和传输安全的性能指标。基于封闭形式的表达式，我们然后研究了安全QoS权衡，以最小化COP（分别）。SOP）以该SOP为条件（分别为COP）是有保障的。通过对给定路径的分析，我们进一步提出了一种分布式的路由算法，该算法可以实现任意一对源节点和目的节点的最优性能折衷。最后，仿真和数值结果验证了我们的理论分析的效率，以及说明的安全QoS权衡和路由性能。
2017-05-15 cs.CR cs.IT cs.PF
Secure Semantic Communications: From Perspective of Physical Layer Security
针对语义通信窃听可能泄露用户意图的问题，本文提出物理层安全驱动的DeepSSC系统，采用两阶段DNN训练并定义S-BLEU指标，在高信噪比下显著增强语义安全。
2024-08-04 cs.IT eess.SP math.IT
Physical Layer Security in UAV Systems: Challenges and Opportunities
无人机（UAV）无线通信由于其高机动性、低成本、按需部署和固有的视距（LoS）空-地信道而在军事和民用应用中经历了兴趣的激增。然而，这些好处也使无人机无线通信系统容易受到恶意窃听攻击。在这篇文章中，我们的目的是研究无人机系统中的物理层安全问题。特别地，被动和主动窃听是UAV系统中的两种主要攻击。我们提供了一个概述的新兴技术，如轨迹设计，资源分配，和合作的无人机，以打击这两种类型的窃听无人机无线通信系统。提出了非正交多址接入、多输入多输出和毫米波在无人机系统中的应用，以提高系统频谱利用率，同时保证系统的安全性。最后，我们讨论了一些潜在的研究方向和挑战，在无人机系统的物理层安全方面。
2019-09-15 cs.IT eess.SP math.IT
Intelligent Reflecting Surfaces for Enhanced Physical Layer Security in NOMA VLC Systems
智能反射表面（IRSs）的兴起为可见光通信（VLC）系统的前所未有的功能打开了大门。通过控制室内环境中的光传播，可以操纵信道条件以实现特定的关键性能指标。在本文中，我们调查的作用，IRS可以发挥在提高保密能力的非正交多址（NOMA）VLC系统。更具体地说，我们提出了一个基于IRS的物理层安全（PLS）机制，减轻了NOMA固有的信息泄漏风险。我们的研究结果表明，实现的保密能力可以提高高达105%的80 IRS元素的数量。据我们所知，这是第一篇研究基于NOMA的IRS辅助VLC系统的PLS的论文。
2022-11-17 cs.IT cs.NI math.IT
Physical-Layer Security of a Buffer-Aided Full-Duplex Relaying~System
这封信提出了一种新的混合半/全双工中继方案，以提高中继信道的安全性。源节点（Alice）在存在缓冲器辅助全双工中继节点（Rooney）和潜在窃听者（Eve）的情况下与她的目的地节点（Bob）通信。为了提高合法系统的安全性，Rooney采用了随机转发和解码转发两种不同的中继策略。在第一种中继策略中，Rooney使用的码本与Alice不同。在第二种中继策略中，鲁尼和爱丽丝使用相同的码本。此外，Rooney在半双工和全双工模式之间切换，进一步增强了合法系统的安全性。数值结果表明，我们提出的方案实现了显着的平均保密端到端的吞吐量相对于传统的无缓冲全双工中继方案的改善。
2016-12-18 cs.IT cs.NI math.IT
