Perfectly secure encryption of individual sequences
类似于众所周知的概念有限状态压缩性的个别序列，由于Lempel和Ziv，我们定义了一个类似的概念“有限状态可压缩性”的一个单独的明文序列，作为最小的渐近密钥速率，必须消耗有限状态可压缩性，以保证完美的保密性在一个明确的意义。我们的主要基本结果是，有限状态的可压缩性是等于有限状态的压缩性为每一个单独的序列。这与香农的经典概率对应结果是平行的，香农断言所需的最小密钥速率等于源的熵速率。然而，被定义为加密问题中的上限（直接部分）和下限（逆向部分）之间的间隙的冗余，与与压缩问题相关的类似冗余相比，以不同的速率（实际上，慢得多）衰减。我们还扩展我们的主要定理在几个方向，允许：（i）在解密器/解密器/窃听器的侧信息（SI）的可用性，（ii）在解密器的有损重建，和（iii）的组合，有损重建和SI，在Wyner-Ziv问题的精神。
2012-01-09 cs.CR cs.IT math.IT
On Optimal Secure Message Transmission by Public Discussion
在安全消息传输（SMT）场景中，发送方希望以私密且可靠的方式向接收方发送消息。发射机和接收机通过称为导线的$n$顶点不相交路径连接，导线的$t$可以由具有无限计算资源的自适应对手控制。在Eurocrypt 2008中，Garay和Ostrovsky考虑了一个SMT场景，其中发送者和接收者可以访问公共讨论频道，并表明当$n \geq t+1$时，安全可靠的通信是可能的。在本文中，我们将表明，一个安全的协议需要至少3轮的通信和2轮调用的公共通道，从而给出了一个完整的答案，由Garay和Ostrovsky提出的开放问题。我们还描述了一个回合的最佳协议，\emph{constant}传输速率在公共信道上。
2009-11-08 cs.CR cs.IT math.IT
Secure Multi-Function Computation with Private Remote Sources
University of Siegen（锡根大学）；Georgia Institute of Technology（佐治亚理工学院）
我们考虑一个分布式函数计算问题，在该问题中，各方观察嘈杂的版本的远程源方便计算的功能，他们的意见，在融合中心通过公共通信。分布式函数计算受到约束，不仅包括可靠性和存储，而且还包括隐私和保密。具体地，1）根据关于远程源泄露的信息来测量，远程源应该对窃听者和融合中心保持私密; 2）根据关于函数的自变量泄露的信息来测量，计算的函数应该对窃听者保持秘密，以确保保密性，而不管使用的确切函数。我们推导出准确的速率区域的无损和有损单函数计算和说明的信息瓶颈的例子，其中最佳辅助随机变量的特点是二进制输入的双输出通道的有损单函数计算速率区域。我们扩展的方法，无损和有损的异步多功能计算与联合保密和隐私的限制，在这种情况下，内部和外部边界的速率区域不同的马尔可夫链条件的特点。
2022-03-29 cs.CR cs.DC cs.IT
Secure Lossy Source Coding for Some Classes of Helper and Gray-Wyner Models
在这项工作中，我们研究了两个信源编码模型，一个\emph{Helper}问题和一个\emph{Gray-Wyner}问题，在歧义约束。具体来说，在助手问题中，编码器通过无噪声、速率受限的公共和私人链路与合法接收器进行通信;外部被动窃听者拦截公共链路上发送的所有信息。我们研究了两类这个模型：i）当一对任意相关的离散无记忆信源被编码时，其中一个分量在合法接收端必须损失地恢复，而在窃听端关于两个分量的含糊度必须保持不小于某个指定的水平;以及ii）当合法接收机再现两个分量时，其中一个分量（即恢复的有损分量）必须对窃听者隐藏到某个模糊级别。对于这两个类的问题，我们建立了单字母的最佳率失真模糊度的权衡在离散无记忆的情况下的特征。接下来，我们将我们的结果扩展到两个合法接收器的情况，即，带模糊约束的Gray-Wyner网络在这里，两个合法的接收器连接到编码器，每个通过一个专用的无错误的私人链路以及一个共同的无错误的公共链路;和一个外部的被动窃听者偷听的公共链路。我们研究了两个类的这个模型，是扩展的上述实例的助手问题的情况下，两个接收器。对于这两个类中的每一个，我们建立了一个最佳率失真模糊区域的单字母表征。在整个论文中，分析揭示了私人链接的作用，我们通过计算一些二进制的例子来说明结果。此外，我们还建立了一些有意义的联系，例如，秘密共享和加密的问题。
2017-01-13 cs.IT math.IT
On Lossy Joint Source-Channel Coding In Energy Harvesting Communication Systems
研究了单用户能量收集通信系统中存在能量泄漏且能量到达是因果关系的情况下的有损联合信源-信道编码问题。特别是，我们研究了通过能量收集发射机在点对点信道上传输单个源时可实现的失真。我们考虑一个自适应联合信源-信道编码系统，其中信道码字的长度根据可用电池电量而变化。我们首先建立一个下限的可实现的失真。然后，作为局部最优的必要条件，我们得到两个耦合方程，确定信道符号和源符号之间的失配比以及传输功率，两者都作为电池充电的函数。作为连续源和离散源的例子，我们分别考虑高斯源和二进制源。对于高斯的情况下，我们得到了一个封闭形式的表达式的失配因子的$Lambert W$函数，并表明，增加传输功率的政策结果在一个减少失配因子的政策，反之亦然。最后，我们数值比较的自适应失配因子计划的性能的情况下，一个恒定的失配因子。
2015-08-19 cs.IT math.IT
Adaptive Coding for Two-Way Lossy Source-Channel Communication
提出了一种自适应联合信源-信道编码（JSCC）方案，用于在失真受限的离散无记忆双向信道上传输相关信源。所提出的JSCC方案利用先前发送和接收的信道信号以及源的相关性来促进终端之间的协调。它表明，自适应方案严格包含先前的有损编码方法的双向同时传输，并产生一个新的自适应分离的源信道编码的结果。最后给出了两个例子来说明该方案的优越性。
2020-08-12 cs.IT math.IT
Secure and Private Source Coding with Private Key and Decoder Side Information
University of Siegen（锡根大学）；Linköping University（林雪平大学）；Technical University of Munich（慕尼黑工业大学）；Ruhr-Universität Bochum（波鸿鲁尔大学）；Princeton University（普林斯顿大学）
通过考虑一个远程信源，其噪声测量是用于安全信源重构的相关随机变量，扩展了多终端安全信源编码问题。该问题的主要补充包括：1）所有终端非因果地观察远程源的噪声测量; 2）私钥可用于所有合法终端; 3）编码器和解码器之间的公共通信链路是速率受限的;以及4）相对于编码器输入测量对窃听者的秘密泄漏，而隐私泄露是相对于远程源来测量的。精确的速率区域的特点是一个有损耗的信源编码问题的私钥，远程源，和解码器侧的信息下的安全，隐私，通信和失真的约束。通过用可靠性约束代替失真约束，我们也获得了无损情况下的精确速率区域。此外，标量离散时间高斯源和测量通道的有损率区域的建立。
2022-11-09 cs.CR cs.IR cs.IT
Lossy Broadcasting in Two-Way Relay Networks with Common Reconstructions
在信源编码和联合信源-信道编码设置下，研究了双向中继网络的广播阶段（下行传输）。可靠通信所需的速率的特点是一些特殊情况下，包括：小失真，确定性失真措施，并联合高斯源与二次失真措施。广播问题也研究了共同重建解码约束，和可靠的通信所需的速率的特点是所有离散的无记忆源和每字母失真的措施。
2010-11-22 cs.IT math.IT
Secure On-Off Transmission Design with Channel Estimation Errors
物理层安全技术是近年来无线网络通信安全技术的一个重要补充。目前物理层安全的研究和发展往往是基于理想的假设，完善的信道知识或可变速率传输的能力。在这项工作中，我们研究的安全传输设计在更实际的情况下，考虑在接收机的信道估计误差和调查固定速率和可变速率传输。假设准静态衰落信道，我们设计了安全的开关传输方案，以最大限度地提高吞吐量的保密中断概率的约束。对于给定的和固定的编码速率的系统，我们展示了如何最佳的开关传输阈值和可实现的吞吐量的窃听者的信道上的知识量的变化。特别是，我们的设计涵盖了有趣的情况下，窃听者也使用从发射机发送的导频，以获得不完美的信道估计。一个有趣的观察是，使用太多的导频功率可能会损害安全传输的吞吐量，如果合法的接收机和窃听者都有信道估计错误，而安全传输总是受益于增加导频功率时，只有合法的接收机有信道估计错误，但没有窃听者。当编码率是可控的参数设计，我们进一步推导出一个非自适应和自适应速率传输方案，通过联合优化的编码率和开关传输阈值，以最大限度地提高安全传输的吞吐量。
2013-10-01 cs.IT math.IT
Rethinking the Secrecy Outage Formulation: A Secure Transmission Design Perspective
本文研究了在不知道窃听者信道衰落状态的情况下的信息安全问题。我们提出了一种替代的保密中断制定来衡量的概率，消息传输未能实现完美的保密。使用这个公式，我们设计了两个传输方案，满足给定的安全要求，同时实现良好的吞吐量性能。
2013-06-06 cs.IT math.IT
The Reliability Function of Lossy Source-Channel Coding of Variable-Length Codes with Feedback
我们考虑传输的离散无记忆源（DMS）跨越离散无记忆信道（DMC）使用可变长度的有损源信道反馈码。示出的可靠性函数（最佳误差指数）是等于$\max\{0, B(1-R(D)/C)\},$其中$R(D)$是源的率失真函数，$B$是DMC的输出分布之间的最大相对熵，和$C$是信道的香农容量。我们表明，在这种情况下，在这种渐近制度，单独的源信道编码，事实上，最佳的。
2019-04-07 cs.IT math.IT
Secure Transmission to the Strong User with Optimal Power Allocation in NOMA
与非正交多址接入（NOMA），我们解决了最大化的保密率为强用户的最大允许的保密中断概率，同时保证对弱用户的传输速率的约束。第一次，窃听者的能力进行连续的干扰消除和她的信道质量之间的依赖关系被认为是。我们确定的最佳功率分配和冗余率，在此基础上的安全性的成本，在强用户的保密率的减少进行检查和NOMA的安全传输的好处明确揭示。
2018-07-03 cs.IT math.IT
Secure and Reliable Transmission with Cooperative Relays in Two-Hop Wireless Networks
研究了在两跳中继无线网络中，在不需要窃听者信道和位置信息的情况下，信息的安全可靠传输问题。以往的工作主要研究无限网络及其渐近行为和缩放定律结果，而本文主要研究一个更实际的有限节点网络，并探讨了网络在保证所需的保密性和可靠性时所能容忍的窃听者数目的相应精确结果.为了在有限网络中实现安全可靠的信息传输，本文考虑了两种传输协议，一种是采用最优但复杂的中继选择过程，负载均衡能力较差;另一种是采用随机但简单的中继选择过程，负载均衡能力较好。理论分析进一步提供，以确定一个网络可以容忍的独立的和均匀分布的窃听者的确切和最大数量，以满足指定的要求，在最大保密中断概率和最大传输中断概率允许。
2012-11-29 cs.CR cs.IT cs.NI
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
On Secure Transmission Design: An Information Leakage Perspective
信息泄漏率是反映无线通信系统安全水平的一个直观指标，但目前将其考虑在内的研究还很少。现有的工作有两个主要的局限性，由于泄漏率的复杂表达式：1）的解析和数值计算结果给出的系统吞吐量和信息泄漏率之间的权衡很少的见解; 2）和相应的传输速率的最优设计是不解析听话。为了克服这些限制，并获得在安全的无线通信中的信息泄漏率的深入了解，我们提出了一个近似的平均信息泄漏率在固定速率传输方案。与文献中复杂的信息泄漏率表达式不同，本文提出的近似表达式复杂度较低，便于进一步分析。基于我们的近似，相应的近似最优传输速率的两种传输方案具有不同的设计目标。通过分析和数值计算，我们发现在信息泄漏率受限的情况下，系统吞吐量最大化时，吞吐量是安全约束的上凸非减函数，安全约束过松不利于提高吞吐量;而对于受吞吐量约束的最小化信息泄漏率的系统，平均信息泄漏率是吞吐量约束的下凸增函数。
2018-07-20 cs.CR cs.IT math.IT
Secure Transmission in IRS-Assisted MIMO Systems with Active Eavesdroppers
本文研究了当网络中存在主动窃听者时，智能反射面（IRS）辅助MIMO系统的安全传输问题。我们考虑的情况下，窃听者执行一个积极的导频攻击污染的信道估计在基站。在安全的正则化迫零方法的基础上，我们开发了一种算法，该算法设计了波束形成向量，以及IRS处的相移，使得主动攻击者被蒙蔽。我们的数值研究证实，该算法可以有效地抑制主动窃听，只要合法和恶意终端是统计上可区分的。
2020-10-15 cs.IT math.IT
Polar Coding for Secure Transmission in MISO Fading Wiretap Channels
本文提出了一种用于多输入单输出单天线窃听（MISOSE）衰落信道下保密通信的极化编码方案。我们考虑的情况下，块衰落信道与已知的窃听信道状态信息（CSI）和衰落信道与已知的窃听信道分布信息（CDI）的情况。我们使用人工噪声辅助的安全预编码方法，以最大限度地提高保密容量在第一种情况下，并克服不知道窃听CSI在第二种情况下。我们表明，我们提出的方案可以提供可靠和安全的通信MISOSE信道的编码和解码复杂度低。
2014-11-10 cs.IT math.IT
Power Efficient MISO Beamforming for Secure Layered Transmission
本文研究了多用户多输入单输出（MISO）波束成形下行链路通信系统中的安全分层视频传输。功率分配算法设计被公式化为非凸优化问题，用于最小化总发射功率，同时保证期望接收机处的最小接收信号与干扰加噪声比（SINR）。特别是，建议的问题制定考虑到分层传输和人工噪声生成的自保护架构，以防止潜在的信息窃听。提出了一种基于半定规划（SDP）松弛的功率分配算法，以获得上界解。给出了全局最优解的一个充分条件，揭示了上界解的紧性。随后，两个次优的功率分配方案，低计算复杂性，提出了使安全的分层视频传输。仿真结果表明，显着的传输功率节省所提出的算法和分层传输相比，基线计划。
2013-12-29 cs.IT math.IT
Two-Way Source-Channel Coding
提出了一种自适应有损联合信源-信道编码（JSCC）方案，用于在两端离散无记忆双向信道（DM-TWC）上发送相关信源。其主要思想是通过自适应编码机制耦合终端的独立操作，该机制可以减轻由同时信道传输引起的交叉干扰，并同时利用信源的相关性来减少端到端重构失真。我们的自适应JSCC方案不仅包含现有的有损编码方法的双向同时通信，但也提高了它们的性能。此外，我们推导出我们的双向有损传输问题的外边界，并建立在一些特殊的设置完整的JSCC定理。在这些特殊情况下，一种非自适应的分离信源-信道编码（SSCC）方案获得了最佳性能，从而简化了信源-信道通信系统的设计。
2020-06-26 cs.IT math.IT
An Exposition of a Result in "Conjugate Codes for Secure and Reliable Information Transmission"
本文给出了加性信道下线性码随机编码指数可达性的一个初等证明。结果和证明来自Hamada（Proc. ITW，Chendu，China，2006），本材料为那些不熟悉与线性码相关的概率的初等计算的人详细解释了证明。
2010-01-12 cs.IT math.IT
Connectivity in Secure Wireless Sensor Networks under Transmission Constraints
在无线传感器网络中，EG密钥预分配方案是一种被广泛认可的安全通信方法。虽然已被广泛研究的EG计划的安全无线传感器网络的连接特性，很少有结果解决物理传输的限制。这些限制反映了无线传感器网络的现实实现，其中两个传感器必须在一定的距离内相互通信。在本文中，我们提出了零-一定律的无线传感器网络的连接采用EG计划下的传输约束。这些定律有助于指定连接的关键传输范围。我们的分析结果通过数值实验得到证实。除了安全的无线传感器网络，我们的理论结果也适用于无线网络中的跳频。
2015-08-04 cs.CR cs.DM cs.IT
Lossy joint source-channel coding in the finite blocklength regime
本文找到了新的紧有限块长度界限的最佳可实现的有损联合信源信道码速率，并证明了联合信源信道码设计带来了相当大的性能优势，在非渐近制度的一个单独的。联合信源信道码将$k$信源符号块映射到长度为$-n$的信道码字上，并且在接收机端的再现保真度由失真超过给定阈值$d$的概率$ε$来测量。对于无记忆信源和信道，证明了最佳联合信源信道码的参数必须满足$nC - kR(d) \approx \sqrt{nV + k \mathcal V(d)} Q(ε)$，其中$C$和$V$分别为信道容量和信道色散，$R(d)$和$\mathcal V(d)$为信源率失真和率色散函数，$Q$为标准高斯互补cdf.当信源和信道满足一定的概率匹配条件时，逐符号（未编码）传输已知达到香农极限。在本文中，我们表明，即使当这个条件不满足，符号的符号传输是，在某些情况下，在非渐近制度的最知名的战略。
2014-02-04 cs.IT math.IT
Secure Transmission in MIMO-NOMA Networks
这封信的重点是两个用户多输入多输出（MIMO）非正交多址（NOMA）网络的物理层安全。设计了一种线性预编码技术，以确保每个用户的消息的机密性。该技术首先将基站功率在两个用户之间进行拆分，并在此基础上将安全的MIMO-NOMA信道分解为两个MIMO窃听信道，并分别为每个信道设计发送协方差矩阵。与现有的线性预编码方法相比，该方法大大提高了保密率，并在性能和计算成本之间取得了平衡。仿真结果验证了该方法的有效性。
2020-08-13 cs.CR cs.IT eess.SP
Lossy Coding of Correlated Sources over a Multiple Access Channel: Necessary Conditions and Separation Results
研究了多址信道（MAC）下相关信源的有损编码。首先，当解码器具有相关边信息时，提出了一种联合信源-信道编码方案。接下来，研究了分离的信源和信道编码的最优性，该最优性出现于编码器处的公共观测或编码器和解码器处的边信息的可用性。结果表明，分离是最佳的，当编码器有一个共同的观察，其无损恢复是需要在解码器，和两个源是独立的条件下，这个共同的观察。分离的最优性也被证明时，编码器和解码器有机会共享的边信息的条件下，这两个源是独立的。然后利用在存在边信息的情况下获得的这些分离结果来提供用于在没有边信息的情况下在MAC上传输相关源的一组必要条件。最后，通过专门获得的必要条件的传输的二进制和高斯源在MAC，它表明，他们可能会比现有的文献中的结果更紧密，提供了一个新的逆这个基本问题。
2018-06-14 cs.IT math.IT
Enhanced Secure Transmission of Medical Images through OFDM using Hyperchaotic Systems
本研究提出一种结合OFDM、6D hyperchaotic system和Fibonacci Q-matrix的安全医学图像传输系统，通过MATLAB仿真分析Q-PSK、IFFT、CP、NIST、SNR和BER等指标，验证了其在安全传输高质量医学图像方面的有效性。
2024-10-31 cs.CR cs.IT eess.IV
Per-Antenna Constant Envelope Precoding for Secure Transmission in Large-Scale MISO Systems
研究了大规模MISO系统中人工噪声的安全传输问题。分析了大规模MISO下每天线CE预编码方案的保密率，并与匹配滤波线性预编码方案进行了比较。提出了一种用于联合信号加AN传输的每天线两阶段CE预编码方案。第一阶段确定用于信息承载信号的每天线CE预编码。在第二阶段中，使用迭代算法适当生成的AN被并入到发射信号中，使得组合信号加AN满足每天线CE约束，并且AN与用户信道正交。结果表明，与传统的每天线CE传输相比，这种联合信号加AN安全传输方案不需要额外的发射功率。还提出了一种替代的低复杂度AN生成方案，该方案使用单独的天线来消除由随机生成的AN引入的对预期用户的AN泄漏。
2015-10-10 cs.IT math.IT
Secure and Energy-Efficient Transmissions in Cache-Enabled Heterogeneous Cellular Networks: Performance Analysis and Optimization
本文研究了由宏基站和多个小基站（SBS）组成的支持缓存的异构蜂窝网络的物理层安全。我们研究了一个联合设计的缓存位置和文件传输实现安全和节能的传输对随机分布的窃听。我们提出了一种新的混合“最流行的内容”和“最大的内容多样性”缓存放置策略来分发不同流行的文件。根据所请求的文件的可用性和位置，我们采用三种合作传输方案，即分布式波束成形，频域正交传输，最佳SBS中继，分别。我们推导出解析表达式的连接中断概率和保密中断概率为每个传输方案。之后，我们设计了最佳的传输速率和缓存分配，以实现最大的整体保密吞吐量和保密能量效率，分别。数值结果验证了理论分析的正确性，并证明了混合缓存策略的优越性.
2018-09-22 cs.IT math.IT
On the Design of Artificial-Noise-Aided Secure Multi-Antenna Transmission in Slow Fading Channels
本文研究了慢衰落信道中人工噪声辅助的安全多天线传输系统的设计。主要的设计问题包括发射功率分配和窃听码的速率参数。我们考虑具有不同复杂度水平的两种情形：i）设计参数被选择为对于所有传输是固定的，ii）它们基于来自预期接收器的瞬时信道反馈而被自适应地调整。在这两种情况下，我们提供了明确的设计解决方案，以实现最大的吞吐量受到保密约束，由最大允许的保密中断概率。然后，我们得出准确的近似值的最大吞吐量在这两种情况下，在高信噪比区域，并提供新的见解，为实现更高的安全级别的额外的功率成本，同时保持指定的目标吞吐量。最后，对自适应传输相对于非自适应传输的吞吐量增益进行了量化和分析。
2013-01-20 cs.IT math.IT
Multiple Antennas Secure Transmission under Pilot Spoofing and Jamming Attack
在物理层安全传输中，合法目的地的发送端信道状态信息（CSI）起着关键作用。然而，信道训练过程容易受到主动窃听者（Eve）的导频欺骗攻击（PSA）或导频干扰攻击（PJA），这不可避免地导致严重的隐私信息泄漏。在本文中，我们提出了一种基于随机信道训练（RCT）的时分双工（TDD）多天线基站（BS）的安全下行链路传输框架。在所提出的RCT方案中，多个正交导频序列（PS）被同时分配给合法用户（LU），并且LU从所分配的PS集合中随机选择一个PS进行发送。在PSA或PJA下，我们提供BS识别由LU发送的PS的详细步骤，并且同时估计LU和Eve的信道。分析了BS在LU的PS上做出不正确决策的概率。最后，封闭形式的安全波束形成（SB）向量的设计和优化，以提高保密率在下行链路传输。数值结果表明，保密性能大大提高相比，传统的信道训练方案，其中只有一个PS被分配给LU。
2018-01-12 cs.IT math.IT
Active Reconfigurable Intelligent Surface Aided Secure Transmission
可重构智能表面（Reconfigurable Intelligent Surface，RIS）以其无源、低功耗的特性引起了学术界和工业界的广泛关注，目前已被用于物理层安全，以增强安全传输。然而，由于存在双衰落效应的反射信道链路上的发射机和用户，RIS有助于实现有限的保密性能增益相比，没有RIS的情况下。在此通信中，我们提出了一种新的有源RIS设计，以提高安全的无线传输，其中RIS中的反射元件不仅调整相移，而且放大信号的幅度。针对基于该设计的非凸保密率优化问题，提出了一种有效的交替优化算法，对发射端波束形成器和RIS端反射系数矩阵进行联合优化。仿真结果表明，与现有的无源RIS方案和无源RIS方案相比，有源RIS方案能够有效缓解双衰落效应的影响，从而获得更高的保密性能增益。
2021-12-20 cs.IT math.IT
Generalized Secure Transmission Protocol for Flexible Load-Balance Control with Cooperative Relays in Two-Hop Wireless Networks
本文研究了两跳中继无线网络中不需要窃听者信道和位置信息的灵活负载均衡安全传输协议。现有的物理层保密框架下的中继协作安全传输协议不能提供灵活的负载均衡控制，这严重限制了其应用范围。本文扩展了传统的工作，提出了一种考虑负载均衡控制的通用传输协议，该协议中的中继从位于以$r$为半径、中心位于源和目的地中间的圆形区域（简称2 HR-（$r,k$））中的第一个$k$优选辅助中继中随机选择。该协议覆盖了作为特殊情况的可用工作，如在相等路径损耗的情况下具有最优中继选择（$r=\infty$，$k=1$）和具有随机中继选择（$r=\infty$，$k = n$，即系统节点的数量）的工作，在距离相关路径损耗的情况下具有从中继选择区域（$r \in (0, \infty), k = 1$）选择的中继的工作。理论分析进一步提供，以确定一个网络可以容忍的窃听者的最大数量，以确保在保密中断概率和传输中断概率方面的期望性能。分析结果还表明，在满足安全可靠要求的前提下，通过适当设置$r$和$k$，该协议能够均衡中继节点间的负载分配。
2013-01-09 cs.CR cs.IT cs.NI
Hybrid Digital/Analog Schemes for Secure Transmission with Side Information
最近的结果信源信道编码的安全传输表明，分离举行在一些情况下，在一些较少的噪声条件。然而，通过一个简单的反例也证明了纯模拟方案可以是最佳的，因此优于数字方案。根据这些观察和假设匹配的带宽，我们提出了一种新的混合数字/模拟方案，旨在收集数字和模拟的优点。在二次高斯设置时，边信息只存在于窃听，该策略被证明是最优的。此外，它优于数字和模拟方案，并且不能通过分时实现。最后给出了一个应用于带边信息的对称信源的例子。
2011-09-04 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
Heterogeneous Secure Transmissions in IRS-Assisted NOMA Communications: CO-GNN Approach
本文针对IRS辅助NOMA系统中存在外部与内部窃听的安全传输问题，提出CO-GNN方法联合优化波束成形、功率分配和IRS相移，以最大化系统和保密速率并提升可扩展性。
2025-06-03 cs.CR cs.IT eess.SP
Achieving Covertness and Secrecy: A New Paradigm for Secure Wireless Communication
本文探讨了一种新的安全的无线通信模式，其中的物理层安全技术被应用到抵制检测和窃听攻击，这样的关键隐蔽性和保密性的通信是共同保证。我们首先提供了理论模型的隐蔽中断概率（COP），保密中断概率（SOP）和传输概率（TP）来描述的隐蔽性，保密性和传输性能的范式。为了理解新范式下的基本安全性能，我们定义了一个新的度量-隐蔽保密率（CSR），它表征了受COP，SOP和TP约束的最大传输速率。我们进一步进行详细的理论分析，以确定在各种情况下的检测器窃听的关系和安全传输方案所采用的发射机的CSR。最后，数值结果来说明新的安全通信模式下可实现的性能。
2021-03-10 cs.IT math.IT
On Secure Transmission over Parallel Relay Eavesdropper Channel
研究了一个由多个独立的中继窃听信道组成的四端并行中继窃听信道。对于离散无记忆的情况下，我们建立的速率模糊区域的内部和外部边界。对于每个子信道，安全传输是通过两个编码方案之一，在中继：解码和转发源消息或混淆窃听通过噪声注入。内部边界允许中继模式选择。对于高斯模型，我们建立了完美保密率的上下界。我们表明，边界满足在某些特殊情况下，包括当继电器没有听到的来源。我们通过一些数值例子来说明分析结果。
2010-11-09 cs.IT math.IT
Secure Massive RIS aided Multicast with Uncertain CSI: Energy-Efficiency Maximization via Accelerated First-Order Algorithms
可重构智能表面（RIS）通过重构无线传播环境，具有显著提高网络安全传输性能的潜力。然而，由于窃听者的被动性和RIS带来的级联信道，窃听者的信道状态信息在基站处不能完全获得。在信道的不确定性，最佳相移，功率分配和传输速率设计安全传输是目前未知的，由于处理耦合变量的概率约束的困难。为了填补这一空白，本文制定了一个问题的能源效率的安全传输设计，同时将概率约束。通过变换概率约束和解耦变量，交替执行凹凸过程和半定松弛技术，求解安全能效最大化问题。针对大规模天线和反射单元的情况，进一步提出了一种低复杂度的加速一阶算法，仿真结果表明，该算法与传统方法相比，在计算时间上至少节省了两个数量级。此外，所得到的RIS辅助安全传输显着提高了能源效率相比，随机相移，固定相移，RIS忽略CSI的不确定性的基线方案。
2021-05-24 cs.IT math.IT
Secure Transmission in Amplify-and-Forward Diamond Networks with a Single Eavesdropper
考虑在存在窃听者的情况下通过$M$并行中继网络进行的单播通信。在单独的功率约束下操作的中继节点放大并转发在其输入处接收的信号。研究了AF中继系统的最大保密率问题。以前的工作在这个问题上提供了基于半定松弛的迭代算法。然而，这些算法导致次优性能，没有任何性能和收敛保证。我们解决这个问题的三个特定的网络模型，与实值信道增益。我们提出了一种新颖的变换，可导致凸优化问题。我们的分析导致（i）多项式时间算法来计算两个模型的最佳安全AF率，以及（ii）另一个模型的最佳安全率的封闭式表达式。
2015-04-19 cs.IT math.IT
Secure Transmission in Linear Multihop Relaying Networks
研究了大规模二维空间中存在随机分布窃听者的线性多跳网络的设计和保密性能。根据是否有反馈从接收器到发送器，我们研究了两种传输方案：开-关传输（OFT）和非开-关传输（NOFT）。在OFT方案中，如果瞬时接收信噪比（SNR）下降到给定阈值以下，则传输被暂停，而在NOFT方案中不存在传输暂停。我们调查的线性多网络的最佳设计方面的窃听码的最佳速率参数以及最佳跳数。这些设计参数是高度相关的，因为更多的跳减少了每跳通信的距离，这完全改变了窃听编码速率的最佳设计。尽管分析困难，我们能够表征的最佳设计和由此产生的安全传输吞吐量在数学上易于处理的形式在高信噪比制度。我们的数值结果表明，我们的分析结果在高信噪比制度是准确的，在实际的SNR值。因此，这些结果为设计具有目标物理层安全性能的线性多跳网络提供了有用的指导。
2017-11-06 cs.IT math.IT
Secure Transmission of Delay-Sensitive Data over Wireless Fading Channels
本文研究了随机源产生的延迟敏感数据的安全无线传输的吞吐量和能量效率。考虑了一个衰落广播模型，在该模型中，发射机向两个接收机发送机密和公共消息。假设从马尔科夫源生成的公共和机密数据在传输之前存储在缓冲区中，并且发射机在缓冲区/延迟违规概率的约束下操作。在这样的统计服务质量（QoS）约束下，时变无线传输的有效容量和马尔可夫源的有效带宽被用来确定吞吐量。特别地，保密容量用于描述包含机密消息的缓冲器的服务速率。此外，每比特能量被用作能量效率度量，并且在低信噪比（SNR）状态下研究能量效率。具体地，确定公共和机密消息的可靠通信所需的每比特的最小能量，并且识别宽带斜率表达式。缓冲器/延迟约束，信道之间的相关性，源特性/突发性，在发射机的信道知识，功率分配和保密要求的吞吐量和能源效率的共同和机密的消息传输的影响被确定。
2017-04-06 cs.IT math.IT
Large-Scale MIMO Secure Transmission with Finite Alphabet Inputs
在本文中，我们研究了有限字母输入的大规模多天线窃听信道的安全传输。首先，我们分析表明，一个广义奇异值分解（GSVD）为基础的设计，这是最佳的高斯输入，可能会表现出严重的性能损失有限的字母输入的高信噪比（SNR）制度。有鉴于此，我们提出了一种新的逐组GSVD（PG-GSVD）设计，可以有效地补偿GSVD设计所造成的性能损失。更重要的是，PG-GSVD设计的计算复杂性比[1]中的有限字母输入的现有设计低几个数量级，而由此产生的性能损失是最小的。数值结果表明，所提出的PG-GSVD设计可以有效地实现在大规模的多天线系统，并实现了显着的性能增益相比，GSVD设计。
2016-12-26 cs.IT math.IT
Outage Constrained Robust Secure Transmission for MISO Wiretap Channels
在本文中，我们考虑了MISO窃听信道的鲁棒安全波束形成器的设计。假设窃听者的信道在发送端只有部分可用，在发送功率和保密率中断概率约束下，我们寻求最大化保密率。中断概率约束要求保密率以高概率超过某个阈值。因此，在设计中包括这样的约束自然确保了期望的鲁棒性。不幸的是，概率约束的存在使得问题非凸，因此难以解决。在本文中，我们研究了中断概率约束的保密率最大化问题，使用一种新的两步方法。在广泛的不确定性模型下，我们开发的算法可以获得高质量的解，有时甚至是精确的全局解，用于鲁棒安全波束形成器的设计问题。仿真结果验证了算法的有效性和鲁棒性。
2013-10-27 cs.IT math.IT
Secure Precise Wireless Transmission with Random-Subcarrier-Selection-based Directional Modulation Transmit Antenna Array
本文提出了一种基于正交频分复用（OFDM）和定向调制（DM）的无线传输方案，即RSCS-OFDM-DM，该方案综合利用人工噪声（AN）投影、相位对准（PA）/波束形成、随机子载波选择（RSCS）等多种技术，将保密信息安全、准确地传输到期望用户。该RSCS-OFDM-DM方案为发射机和期望的接收机提供了极其低的复杂度结构，并且使得安全和精确的无线传输在实践中是可实现的。对于非法窃听者来说，机密消息的接收能力非常弱，一旦被AN破坏，他们的接收机就无法成功地拦截这些机密消息。在这种方案中，相位对准/波束形成向量和AN投影矩阵的设计密切依赖于期望的方向角和距离。特别要注意的是，RSCS的使用导致重要的结果，即机密消息的接收功率主要集中在期望接收器周围的小的相邻区域上，并且其功率的仅小部分泄漏到剩余的大的宽区域。这个概念被称为安全精确传输。推导了实时接收信干噪比（SINR）的概率密度函数。同时，得到了平均信干噪比及其紧上界。通过分析信干噪比的第一个零值位置，明确窃听区域，推导出平均保密率的近似封闭表达式。
2017-05-27 cs.IT math.IT
Exploring Relay Cooperation for Secure and Reliable Transmission in Two-Hop Wireless Networks
研究了在两跳中继无线网络中，在不知道窃听者信道和位置信息的情况下，通过中继协作实现信息安全可靠传输的问题。以往的工作主要是研究无限网络及其渐近行为和缩放定律的结果，而本文主要研究一个更实际的网络有限个系统节点，并探讨了相应的精确结果窃听者的数目网络可以容忍，以确保所需的保密性和可靠性.我们首先研究的情况下，路径损耗是平等的所有对节点之间，并考虑两个传输协议，一个采用了最佳的，但复杂的中继选择过程，负载平衡能力较低，而其他采用随机的，但简单的中继选择过程，具有良好的负载平衡能力。然后提供理论分析，以确定一个网络可以容忍的窃听者的最大数量，以确保所需的性能方面的保密中断概率和传输中断概率。我们进一步扩展我们的研究，更一般的情况下，每对节点之间的路径损耗也取决于它们之间的距离，一个新的传输协议，更好的中继选择和良好的负载平衡，以及相应的理论分析。
2012-12-03 cs.CR cs.IT cs.NI
Beam domain secure transmission for massive MIMO communications
研究了单小区大规模多输入多输出（MIMO）系统在多天线被动窃听下波束域传输的最优性和功率分配算法。针对仅利用合法用户和基站窃听者的统计信道状态信息的安全大规模MIMO下行链路传输，引入了可达遍历保密和速率的下界，并由此导出了最优输入协方差矩阵的特征向量的条件.结果表明，波束域传输可以达到最佳性能的保密和速率下限最大化。对于单天线合法用户的情况下，我们证明了它是最佳的，以最大化的秘密和速率下界的窃听者的波束增益强于合法用户的波束不分配功率。然后，在凹凸过程和高维随机矩阵理论的启发下，我们提出了一种有效的迭代收敛算法来优化波束域的功率分配。数值模拟表明，该算法的保密和速率下限的紧密性和所提出的迭代算法的性能接近最优。
2018-01-09 cs.IT math.IT
Hybrid Procoder and Combiner Design for Secure Transmission in mmWave MIMO Systems
毫米波（mmWave）通信已被认为是未来5G无线网络的关键技术。为了克服毫米波信道严重的传播损耗，采用模拟/数字混合预编码和合并收发架构的毫米波多输入多输出（MIMO）系统得到了广泛的考虑。然而，毫米波MIMO系统中的物理层安全性（PLS）和安全的混合波束形成器的设计还没有得到很好的研究。在本文中，我们考虑的问题，混合预编码器和组合器的设计，在毫米波MIMO系统中的安全传输，以保护合法的传输窃听。当窃听者的信道状态信息（CSI）已知时，我们首先提出了一种联合的模拟预编码器和合并器的设计算法，可以防止信息泄漏给窃听者。然后，数字预编码器和组合器的基础上获得的有效基带信道计算，以进一步最大化的保密率。接下来，如果窃听者的CSI的先验知识是不可用的，我们开发了一种基于人工噪声（AN）的混合波束形成方法，它可以干扰窃听者的接收，同时保持预定接收机的服务质量（QoS）在预定的水平。仿真结果表明，我们提出的算法提供了显着的保密性能的改善相比，其他混合波束形成算法。
2017-04-26 cs.IT math.IT
Transmit Filter and Artificial Noise Design for Secure MIMO-OFDM Systems
物理层安全被认为是无线通信中保护合法传输不被被动窃听的重要安全手段。研究了无线多输入多输出（MIMO）正交频分复用（OFDM）通信系统在存在多天线窃听者的情况下的物理层安全问题。首先提出了一种发射滤波器辅助的安全MIMO-OFDM系统，该系统能够破坏窃听者信号的正交性。我们提出的传输滤波器可以干扰窃听者的接收，同时保持合法传输的质量。然后，我们提出了另一种人工噪声（AN）辅助的安全MIMO-OFDM系统，以进一步提高合法传输的安全性。时域AN信号被设计成干扰窃听者的接收，而合法传输不会受到影响。仿真结果证明了所提出的发送滤波器设计和AN辅助方案在MIMO-OFDM系统中的安全性能。
2017-04-26 cs.IT math.IT
Robust Layered Transmission in Secure MISO Multiuser Unicast Cognitive Radio Systems
研究了认知无线电下行链路多用户多输入单输出（MISO）通信网络中的鲁棒资源分配算法设计。我们专注于一个二级系统，它提供单播安全的无线分层视频信息，多个单天线二级接收器。资源分配算法设计被公式化为用于最小化次级发射机处的总发射功率的非凸优化问题。所提出的框架考虑了服务质量（QoS）的要求，在二级系统中的视频通信保密性，在二级发射机的潜在窃听者（主接收机）的信道状态信息（CSI）的不完善，以及在主接收机的最大可容忍接收干扰功率的限制。因此，所提出的问题制定利用分层传输和人工噪声生成的自保护架构，以确保通信保密。半定规划（SDP）松弛推导出一个资源分配算法，找到全局最优解的制定的问题。仿真结果表明，与传统的单层传输方案相比，所提出的分层传输资源分配算法具有显著的传输功率节省和对CSI不完善的鲁棒性。
2015-11-26 cs.IT math.IT
Secure Massive MIMO Transmission with an Active Eavesdropper
本文研究了多天线主动窃听的多小区多用户大规模多输入多输出（MIMO）系统的安全可靠传输策略。我们考虑一个时分双工系统，其中上行链路的训练是必需的，一个积极的窃听者可以攻击的训练阶段，造成导频污染的发射机。这迫使在随后的下行链路传输阶段中使用的预编码器隐式地朝向窃听者进行波束成形，从而增加其接收信号功率。假设匹配滤波器预编码和人工噪声（AN）在发送端的生成，我们推导出一个渐近可实现的保密率时，发送天线的数量接近无穷大。对于单天线主动窃听者的情况下，我们获得了一个封闭形式的表达式的最佳功率分配策略的发射信号和AN，并找到所需的最小发射功率，以确保可靠的安全通信。此外，我们表明，发射天线的相关分集的预期用户和窃听者可以利用，以提高保密率。事实上，在一定的信道协方差矩阵的正交性条件下，可以完全减轻窃听者引入的保密率损失。
2016-05-11 cs.IT math.IT
Secure Transmission with Multiple Antennas: The MISOME Wiretap Channel
在Wyner窃听信道的框架内，研究了多天线在安全通信中的作用。当发送者和窃听者有多个天线，预期的接收器有一个单一的天线，和信道矩阵是固定的，已知的所有终端的广义特征值的保密能力，并表明波束成形策略是实现容量。此外，我们表明，在高信噪比（SNR）制度的惩罚不知道窃听者的信道是小的-一个简单的“安全的空时码”，可以被认为是掩蔽波束成形和辐射功率各向同性达到接近最佳性能。在大量的天线的限制，我们得到一个实现独立的表征的保密能力作为一个函数的数量$β$：每个发送天线的窃听天线的数量。我们发现，窃听者是比较无效的$β<1$时，但对于$β\ge2$的窃听者可以驱动的保密能力为零，从而阻止安全通信到预期的接收器。还提供了遍历衰落信道的扩展。
2007-08-30 cs.IT math.IT
Semantic Noise Aided Secure Image Transmission over MIMO Fading Channels
School of Integrated Circuits (School of Information Science and Electronic Engineering), Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学集成电路学院（信息科学与电子工程学院））；School of Microelectronics, Shanghai University（上海大学微电子学院）；Shanghai Frontier Innovation Research Institute（上海前沿创新研究院）；Faculty of Applied Sciences, Macao Polytechnic University（澳门理工学院应用科学系）；School of Electronic Engineering and Computer Science, Queen Mary University of London（伦敦大学玛丽女王学院电子工程与计算机科学学院）；Department of Electronic Engineering, Kyung Hee University（庆熙大学电子工程系）；Department of Electrical and Computer Engineering, University of Delaware（特拉华大学电气与计算机工程系）
针对MIMO衰落信道上的安全图像传输问题，提出语义噪声生成网络和收发波束成形优化，在保证合法用户高质量重建的同时干扰窃听者。
2026-06-29 cs.IT math.IT
Secure Transmission for Relay Wiretap Channels in the Presence of Spatially Random Eavesdroppers
我们提出了一个安全的传输方案的中继窃听信道，其中源与目的地通过解码和转发中继在空间随机分布的窃听者的存在下进行通信。我们假设源端配备了多个天线，而中继端、目的端和窃听端都配备了一个天线。在所提出的方案中，除了信息信号，源发送人工噪声信号，以混淆窃听者。以最大化中继窃听信道的保密吞吐量为目标，推导了传输中断概率的封闭表达式和保密中断概率的易于计算的表达式。使用这些表达式，我们确定最佳的功率分配因子和窃听码速率，保证最大的保密吞吐量，同时满足保密中断概率约束。此外，我们研究了源天线数量对保密吞吐量的影响，表明在源处添加额外的发射天线会显著增加保密吞吐量。
2015-09-24 cs.IT math.IT
Link Selection for Secure Cooperative Networks with Buffer-Aided Relaying
研究了两跳协作无线网络中的安全通信问题。在该网络中，利用缓冲区辅助中继将数据从源节点转发到目的节点，而被动窃听者则试图截获源节点和中继节点的数据传输。取决于源的瞬时信道状态信息的可用性，传输机制的两种情况，即，考虑自适应速率传输和固定速率传输。为了提高系统的安全性，新的链路选择策略，提出了这两种情况下选择源到中继，中继到目的地，或没有链路传输的信道质量的基础上。封闭形式的表达式推导出端到端的保密中断概率（SOP），保密中断容量（SOC），和确切的保密吞吐量（EST），分别。此外，我们证明了EST达到最大值的条件，并探讨如何通过优化链路选择参数来最小化SOP和最大化SOC。最后，通过仿真验证了理论性能评估的有效性，并通过大量的数值结果验证了所提出的链路选择策略在两跳协作网络中的安全通信的有效性.
2018-02-19 cs.IT math.IT
Data-Aided Secure Massive MIMO Transmission under the Pilot Contamination Attack
本文研究了具有主动窃听的时分双工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用户的下行链路数据传输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接收到的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基站接收信号矩阵的不同特征空间中，只要它们的信号功率不同。这一发现表明，降低（而不是增加）所需的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。受此启发，我们提出了一个数据辅助的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。对于具有独立同分布衰落的单小区单用户系统的特殊情况，所得到的表达式揭示了保密率与发射天线的数量成比例关系。这与在没有窃听者的情况下单用户大规模MIMO系统的可实现速率的缩放定律相同。数值结果表明，该方案实现了显着的保密率增益相比，基于匹配滤波器预编码与人工噪声生成和零空间传输的替代方法。
2019-03-25 cs.IT math.IT
