Distributed Successive Approximation Coding using Broadcast Advantage: The Two-Encoder Case
传统的分布式信源编码很少考虑独立编码器之间可能存在的链路。然而，在传感器网络中的无线通信的广播性质提供了一个免费的八卦机制，可以用来简化编码/解码和降低传输功率。利用这种广播的优势，我们提出了一个新的两个编码器的方案，模仿乒乓球比赛，并具有逐次逼近结构。对于二次高斯情形，我们证明了该方案在{和率，失真对}曲面上是连续可加细的，该曲面的特征在于分布式双编码器信源编码的率失真区域.一个潜在的能量节省传统的分布式编码也示出。该乒乓分布式编码思想可以推广到多编码器的情况，为无线场景下一类新的分布式图像编码方法提供了理论基础。
2010-10-18 cs.IT math.IT
New Results on Secret Key Establishment over a Pair of Broadcast Channels
\cite{Ah10}中已经研究了一对独立的离散无记忆广播信道上的秘密密钥建立问题，给出了密钥容量的上下界.在本文中，我们研究了以下两种情况下的上述设置：（1）DMBC具有保密潜力，（2）DMBC是随机退化的独立信道。在前一种情况下，我们提出了一个简单的SKE协议的基础上的一种新的技术，称为交互式信道编码（ICC），并证明它达到了下限。在后一种情况下，我们给出了下界的简化表达式，并在合法方之一仅发送i.i.d.的条件下证明了单字母容量公式变量
2010-04-25 cs.CR cs.IT math.IT
Secret Communication over Broadcast Erasure Channels with State-feedback
我们考虑一个1到$K$通信的情况下，源发送私人消息到$K$接收器通过广播擦除信道，和接收器反馈严格因果关系和公开的信道状态后，每次传输。我们探索可实现的速率区域时，我们需要的消息，每个接收器保持秘密-在信息理论意义上-从所有其他接收器。我们的特点的能力，安全通信的能力，在所有的情况下，1到$K$通信的情况下，没有安全的要求是已知的。作为一个特殊的情况下，我们描述了一个单一的接收机点对点删除信道与公共状态反馈的秘密消息的容量在存在一个被动窃听。我们发现，在所有情况下，我们有一个确切的表征，我们可以实现的能力，通过使用线性复杂度两阶段计划：在第一阶段，我们创建适当的密钥，并在第二阶段，我们使用它们来加密每个消息。我们发现我们所需要的密钥量小于消息的大小，并且等于潜在窃听者共同收集的加密消息的量。此外，我们证明了提供欺骗性反馈的不诚实接收者不会降低诚实接收者所经历的速率。我们还开发了一个逆证明，它反映了我们的可扩展性计划的两个阶段的结构。作为一个侧面的结果，我们的技术导致了一个新的外部边界证明的非安全通信问题。
2014-08-08 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
An Information Theoretic Approach to Secret Sharing
提出了一种新的信息论方法来解决秘密共享问题，其中一个分发者在一组参与者中分发一个或多个秘密，对于每个秘密，只有合格的用户集可以通过将他们的份额集中在一起来恢复它，而不合格的用户集即使将他们的份额集中在一起也无法获得关于秘密的信息。虽然现有的秘密共享系统（隐式）假设经销商和参与者之间的通信是无噪声的，本文采取了一个更实际的假设，经销商通过嘈杂的广播信道提供股份给参与者。提出了一种基于信息论的方法，利用信道作为额外的资源来实现秘密共享。这样，秘密共享问题可以转化为等价的窃听信道安全通信问题，并可以采用强大的信息论安全技术来解决。这种方法首先是为经典的秘密共享问题，其中只有一个秘密是要共享。这个经典的问题被证明是相当于一个复合窃听通道的通信问题。复合信道的保密容量的上下界提供了秘密共享率的相应界。该方法的力量进一步证明了一个更一般的分层多秘密共享问题，这是相当于降级的广播多输入多输出（MIMO）信道分层解码和保密约束。对MIMO广播信道的保密容量域进行了刻画，给出了秘密共享容量域。此外，这些安全的编码方案，实现了保密容量区域提供了一个信息论方案的秘密共享。
2014-04-25 cs.IT math.IT
Bounds on entanglement distillation and secret key agreement for quantum broadcast channels
量子信道的压缩纠缠是量子信道的加性函数，其发现应用作为在除了无限经典通信之外大量使用量子信道时可以生成秘密密钥和纠缠的速率的上界。这个量导致了纯损耗玻色子通道对于这样的任务的容量的$\log((1+η)/(1-η))$的上限，其中$η$是使其从通道的输入到输出的光子的平均分数。本文的目的是将这些结果扩展到单发送者单接收者设置之外的更一般的情况下，一个发送者和多个接收者（量子广播信道）。我们采用多方概括的挤压纠缠约束的速率，在这种信道的任何子集的用户之间可以产生的秘密密钥和纠缠，沿着发展这些措施的几个新的属性。我们将我们的研究结果的情况下，一个发送器和两个接收器的纯损失广播信道。
2016-03-18 cs.IT math.IT quant-ph
MIMO Gaussian Broadcast Channels with Confidential and Common Messages
研究了两接收机多输入多输出（MIMO）高斯广播信道上的保密通信问题。发送器有两个独立的机密消息和一个公共消息。每个机密消息都是针对其中一个接收者的，但需要对另一个完全保密，而公共消息是针对两个接收者的。结果表明，一个自然的方案，结合秘密脏纸编码与高斯叠加编码实现的保密容量区域。为了证明这一结果，通道增强的方法和极值熵不等式的Weingarten等人。
2010-01-18 cs.CR cs.IT math.IT
The Secrecy Capacity Region of the Gaussian MIMO Broadcast Channel
在本文中，我们考虑的情况下，源节点希望通过高斯MIMO广播信道广播两个各自的接收机的两个机密消息。分线器还经由另一MIMO信道接收所传输的信号。首先，我们假设通道是退化的，并且窃听器具有最差的通道。我们建立了这种情况下的容量区域。我们的可重复性方案是高斯码的叠加和层内的随机化的组合，我们将其称为秘密叠加编码。对于外界，我们使用增强信道的概念来证明高斯码的秘密叠加是最优的。我们表明，我们只需要增强合法接收者的信道，窃听者的信道保持不变。然后将退化情形的结果推广到非退化情形。我们表明，秘密叠加的高斯码，随着连续解码不能工作时，信道没有退化。我们开发了一种秘密脏纸编码（SDPC）方案，并表明SDPC对于该信道是最优的。最后，我们调查的具体情况下，发射机和窃听者有多个天线，而两个预期的接收器有一个天线的实际特征。我们的特点的保密能力区域的广义特征值的接收机信道和窃听信道。我们将此配置称为MISOME情况。在高信噪比下，我们证明了容量区域是两个矩形区域的凸闭包。
2009-10-19 cs.IT math.IT
The Secrecy Capacity Region of the Degraded Vector Gaussian Broadcast Channel
在本文中，我们考虑的情况下，源节点希望通过高斯MIMO广播信道广播两个各自的接收机的两个机密消息。分线器还经由另一MIMO信道接收所传输的信号。假设通道退化，并且丝攻者具有最差通道。我们建立了这种情况下的容量区域。我们的可重复性方案是高斯码的叠加和层内的随机化的组合，我们将其称为秘密叠加编码。对于外界，我们使用增强信道的概念来证明高斯码的秘密叠加是最优的。结果表明，我们只需要增强合法接收者的信道，而窃听者的信道保持不变。
2009-04-30 cs.IT math.IT
3-Receiver Broadcast Channels with Common and Confidential Messages
本文建立了具有一个公共消息集和一个保密消息集的一般3接收机广播信道的保密容量区域的内界。我们考虑两种设置。第一种是当机密消息要发送给两个接收者，并对第三个接收者保密时。利用间接解码、Wyner窃听信道编码和从公开可用的叠加码本生成保密性的新思想来建立可验证性。的内界被证明是紧的一类dedicated广播信道，当两个合法的接收器是噪声小于第三个接收器。本文研究的第二个设置是当机密消息被发送到一个接收器，并保持从其他两个接收器的秘密。在这种情况下，从Wyner窃听信道编码和间接解码得出可解码性。这个内界也被证明是紧的几个特殊情况下。
2011-06-18 cs.IT math.IT
Secret Key Generation Through a Relay
我们考虑两个用户的秘密密钥生成通过一个中间中继的问题。每个用户观察相关的源序列，并通过速率受限的无噪声链路与中继通信。中继器处理信息并通过另一个速率受限链路向两个用户广播信息。然后，用户根据其来源和来自中继的信息生成公共秘密密钥。在不可信中继设置中，目标是在不向中继泄露关于密钥的信息的情况下以最高密钥速率在两个用户之间建立密钥协商。我们的特点内，外边界之间的通信和密钥速率的最佳权衡。内界是基于该方案，其中涉及的组合的分箱，网络编码，和关键聚合技术。对于具有公共广播链路的可信中继设置，在中继处两个源都有损耗的特殊情况下，提供了最优通信密钥速率折衷。结果可以与基于云的秘密密钥生成服务相关。
2016-07-26 cs.IT math.IT
A Generalized Zero-Forcing Precoder with Successive Dirty-Paper Coding in MISO Broadcast Channels
在本文中，我们考虑多用户多输入单输出（MISO）广播信道的预编码器设计。代替使用传统的线性迫零（ZF）预编码器，我们提出了一种广义ZF（GZF）预编码器结合连续的脏纸编码（DPC）的数据传输，即GZF-DP预编码器，其中后缀\lq{} DP \rq{}代表\lq{}脏纸\rq{}。GZF-DP预编码器被设计为生成带形和下三角有效信道$\vec{F}$，使得仅沿着主对角线和$ν$第一下对角线的条目可以取非零值。利用连续DPC，通过连续编码来消除来自其他（多达）$ν$用户的已知非因果用户间干扰。我们分析了最佳的GZF-DP预编码器设计的总和速率和最小用户速率最大化。利用拉格朗日乘子，这两种情况下的最佳预编码器解决在封闭形式的最佳功率分配。对于总速率最大化，可以通过注水找到最优功率分配，但是根据参数$ν$修改水位。而对于衡量服务质量（QoS）的最小用户速率最大化问题，则直接求解最优功率分配问题，该问题也依赖于$ν$。此外，我们提出了两个低复杂度的用户排序算法的GZF-DP预编码器设计的最大化，分别。我们通过数值结果表明，所提出的GZF-DP预编码器与小$ν$（$\leq\!3$）呈现显着的速率增量相比，以前的预编码器设计，如线性ZF和基于用户分组的DPC（UG-DP）预编码器。
2017-03-09 cs.IT 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
Multiple-Input Multiple-Output Gaussian Broadcast Channels with Confidential Messages
研究了两接收机多输入多输出（MIMO）高斯广播信道上的保密通信问题。发送器有两个独立的消息，每个消息都是针对其中一个接收器的，但需要对另一个保持渐近完全保密。结果表明，令人惊讶的是，在矩阵功率约束下，两个消息可以同时发送在各自的最大保密率。为了证明这一结果，重新审视了MIMO高斯窃听信道，并通过使用人工噪声和随机分组的新编码方案提供了其保密能力的新表征。
2009-03-23 cs.CR cs.IT math.IT
Key Assistance, Key Agreement, and Layered Secrecy for Bosonic Broadcast Channels
研究了基于量子广播通信的秘密共享构造块。在有和没有密钥辅助的情况下，确定纯损耗玻色子广播信道的机密容量区域，并且为有损玻色子广播信道建立可实现的区域。如果主接收器具有η<1/2的transmittance，则机密性仅依赖于一次性密码本的密钥辅助加密。我们还解决了两个密钥，一个公钥和一个私钥的蒸馏会议密钥协商。一个正则化公式推导出有限维的密钥协商容量区域。在玻色子情况下，密钥协商区域被包括在具有机密消息的对应广播信道的容量区域内。然后，我们考虑一个网络分层保密，其中三个用户与不同的安全等级在同一个广播网络进行通信。我们推导出一个可实现的分层保密区域的纯损耗玻色子信道，形成的级联的两个分束器。
2021-09-13 cs.IT math.IT quant-ph
Minimum Expected Distortion in Gaussian Layered Broadcast Coding with Successive Refinement
没有信道状态信息（CSI）的发射机希望在慢衰落信道上发送时延受限的高斯信源。源代码是在叠加层中编码的，每一层都连续地细化前一层中的描述。接收器解码由信道实现支持的层，并重建源直到失真。在无限层的连续体的限制下，最小化期望失真的最佳功率分布由一组线性微分方程的解给出，该解是关于衰落分布的密度的。在最佳功率分布中，随着SNR增加，在较高层上的分配保持不变;相反，额外的功率被分配给较低层。另一方面，当带宽比b（每个源符号的信道使用）趋于零时，使预期失真最小化的功率分布收敛到使预期容量最大化的功率分布。虽然可以通过在发射机处获取CSI（CSIT）或通过从独立衰落路径的实现中增加分集来改善预期失真，但是在高SNR下，来自分集的性能益处超过来自CSIT的性能益处，特别是当b较大时。
2007-04-24 cs.IT math.IT
Gaussian MIMO Broadcast Channels with Common and Confidential Messages
研究了具有公共消息和机密消息的两用户高斯多输入多输出（MIMO）广播信道。在该信道中，发射机向两个用户发送公共消息，并向每个用户发送保密消息，该保密消息对另一用户完全保密。我们得到了这个通道的整个容量区域。我们还探索了我们为具有公共和机密消息的高斯MIMO广播信道获得的容量区域与其非机密对应物的容量区域之间的联系，即，具有公共和私有消息的高斯MIMO广播信道，其不完全已知。
2010-01-19 cs.IT math.IT
Secrecy Rate Region of the Broadcast Channel with an Eavesdropper
在本文中，我们考虑的情况下，一个源节点希望广播两个机密消息的两个接收器，而窃听器也收到发送的信号。该模型的动机是无线通信，其中个人安全消息通过开放媒体广播，并可以由任何非法接收器接收。秘密级别是由窃听者的含糊率来衡量的。我们首先研究一般（非退化）广播信道与窃听。我们提出了一个内界的秘密容量区域为这个模型。该内界基于随机分箱和Gelfand-Pinsker分箱的组合。我们进一步研究了信道退化的情况。对于存在窃听者的退化广播信道，我们给出了保密容量域。我们实现的编码方案是基于覆盖叠加方案和随机合并。我们把这个方案称为秘密叠加方案。我们的逆证明是基于传统降级广播信道的逆证明和西西萨尔引理的结合。然后，我们假设信道是加性高斯白噪声（AWGN），并表明与高斯码本的秘密叠加方案是最佳的。利用Costas熵幂不等式进行逆证明。最后，我们使用广播策略的缓慢衰落窃听信道时，只有窃听者的信道是固定的，在发射机已知。我们推导出最佳的功率分配的编码层，最大限度地提高了总的平均速率。
2009-10-19 cs.IT math.IT
The Secrecy Rate Region of the Broadcast Channel
在本文中，我们考虑的情况下，一个源节点希望广播两个各自的接收器的两个机密消息，而窃听器也收到发送的信号。该模型的动机是无线通信，其中个人安全消息通过开放媒体广播，并可以由任何非法接收器接收。秘密级别由窃听者的含糊率来衡量。我们首先研究一般（非退化）广播信道的机密消息。我们提出了一个内界的秘密容量区域为这个模型。内界编码方案基于随机分箱和Gelfand-Pinsker分箱的组合。该方案在广播信道上满足Marton内界，且没有机密性约束.我们进一步研究的情况下，信道退化。对于含有机密信息的降级广播信道，我们给出了保密容量域。我们实现的编码方案是基于覆盖的叠加方案和随机装箱。我们把这个方案称为秘密叠加方案。在这个方案中，我们证明了第一层的随机化增加了第二层的保密率。该容量区域与降级的广播信道的容量区域相匹配，而没有安全约束。它还匹配传统的窃听信道的保密能力。我们的逆证明是基于传统的退化广播信道的逆证明和Csiszar引理的组合。最后，我们假设信道是加性高斯白噪声（AWGN），并证明了高斯码本的秘密叠加方案是最优的。利用广义熵幂不等式进行逆证明。
2008-07-30 cs.IT math.IT
Degraded Broadcast Channel with Side Information, Confidential Messages and Noiseless Feedback
在本文中，我们首先研究了带有边信息和机密信息的退化广播信道模型。这项工作是从Steinberg的工作退化的广播信道的因果和非因果边信息，和Csisz $\acute{a}$ r-Körner的工作广播信道的机密消息。提供了非因果和因果的情况下的能力模糊区域的内部和外部边界。在相应的可验证性证明中采用了叠加编码和双合并技术。然后，我们研究了带有边信息、秘密信息和无噪声反馈的退化广播信道。无噪声反馈是非劣化接收器到信道编码器。能力模糊区域的内部和外部边界提供了非因果的情况下，和能力模糊区域的因果情况下确定。与无反馈的模型相比，我们发现无噪声反馈有助于扩大因果和非因果情况下的内界。在反馈模型的可验证性证明中，无噪声反馈被用作由非降级接收器和发射器共享的秘密密钥，因此，反馈模型的码构造是反馈系统上的叠加编码、Gel'fand-Pinsker's binning、块Markov编码和Ahlswede-Cai's秘密密钥的组合。
2012-10-31 cs.IT math.IT
Strong Secrecy for Cooperative Broadcast Channels
被认为是一个广播信道（BC）的解码器合作，通过一个单侧链路。一个公共消息和两个私人消息被发送，并且对协作辅助用户来说，发送给协作用户的私人消息应该是保密的。保密级别是根据强保密性来衡量的，即，一个消失的信息泄漏。通过使用双仓的秘密消息的码本的信道可分辨性为基础的代码，并通过使用似然编码器来选择发送的码字的容量区域上的内界导出。内界被证明是紧的半确定性和物理退化的BC和相应的BC没有保密约束的结果进行比较。Blackwell和Gaussian BC示例说明了保密性对速率区域的影响。不像没有保密的情况下，通过合作链路共享信息的私人消息是最佳的，我们的协议只传达部分共同和非机密的消息。由于保密要求，这种限制比通常的速率损失更多地降低了传输速率。提供了一个例子来说明这种损失。
2019-05-28 cs.IT math.IT
Distortion Minimization in Gaussian Layered Broadcast Coding with Successive Refinement
没有信道状态信息（CSI）的发射机希望在慢衰落信道上发送时延受限的高斯信源。源代码是在叠加层中编码的，每一层都连续地细化前一层中的描述。接收器解码由信道实现支持的层，并重建源直到失真。通过在源层之间最优地分配发射功率来最小化预期失真。对于两个源层，分配是最佳的，当功率首先分配给较高层的功率上限，仅取决于信道衰落分布，所有剩余的功率，如果有的话，分配给较低层。对于具有凸约束的凸失真代价函数，最小化问题被表述为凸优化问题。在无限层的连续体的极限中，最小期望失真由根据衰落分布的密度的一组线性微分方程的解给出。当带宽比b（每个源符号的信道使用）趋于零时，使预期失真最小化的功率分布收敛到使预期容量最大化的功率分布。虽然可以通过在发射机处获取CSI（CSIT）或通过从独立衰落路径的实现中增加分集来改善预期失真，但是在高SNR下，来自分集的性能益处超过来自CSIT的性能益处，特别是当b较大时。
2009-06-17 cs.IT math.IT
Feedback Coding Schemes for the Broadcast Channel with Mutual Secrecy Requirement
最近，通信系统的物理层安全性（PLS）已经被证明是通过使用合法接收机的反馈来增强的。现有的基于秘密密钥的反馈方案主要集中在从反馈中产生密钥并使用该密钥来保护部分传输消息。然而，这种反馈方案已被证明是最佳的几个退化的情况下。具有相互保密要求的广播信道（BC-MSR）是无线通信系统下行链路中物理层安全（PLS）的核心。本文研究了反馈对BC-MSR的影响，给出了无噪声反馈BC-MSR的保密容量区域的两个内界和一个外界。一个内界是根据已经存在的秘密密钥为基础的反馈编码方案的窃听信道，和其他构造的混合编码方案，使用反馈，以产生不仅保护发送的消息，但也合作的消息，帮助接收机，以提高其解码性能。通过两个例子进一步解释了所提出的反馈方案的性能和内外界之间的差距。
2018-04-10 cs.IT math.IT
A High-Diversity Transceiver Design for MISO Broadcast Channels
本文分析了多输入单输出广播信道下混合收发结构的中断行为和分集阶数。该混合方案将具有紧密对齐信道的用户分组，并对由具有紧密对齐信道的用户组成的每个组应用叠加编码和连续干扰消除解码，同时跨半正交用户组应用迫零波束成形。为了使这样的分析，封闭形式的下限上的可实现的速率的一般多输入单输出广播信道与叠加编码和连续干扰消除是新的推导。通过采用信道自适应的用户分组和适当的功率分配，确保用户组的信道子空间具有大于某个阈值的角度，表明混合收发器结构在多输入单输出广播信道中实现了全分集阶数，并在实现全分集阶数的同时机会性地增加了复用增益。此外，所实现的全分集阶数与单用户最大比发射波束成形的全分集阶数相同。因此，混合方案可以在信道衰落下提供可靠的通信，以实现超可靠的低延迟通信。数值结果验证了我们的分析，并显示了中断的混合方案优于传统的收发器设计的多输入单输出广播信道。
2019-01-22 cs.IT math.IT
The K-Receiver Broadcast Channel with Confidential Messages
给出了K-接收机降级广播信道（BC）的保密容量区域，用于发送给接收机的机密消息，并对外部窃听者保密。叠加编码和Wyner的随机码划分被用来显示可达到的速率元组。文中还给出了错误概率分析和模糊度计算。在逆证明中，使用了一种新的辅助随机变量的定义，它不同于两个接收者无公共信息的BC或K个接收者有公共信息的BC（两者都有外部窃听器）或K个接收者无窃听器的BC。
2008-12-19 cs.IT math.IT
Composable, unconditional security without a Quantum secret key: public broadcast channels and their conceptualizations, adaptive bit transmission rates, fidelity pruning under wiretaps
研究提出在无条件安全条件下，通过公开广播信道及其概念化实现无需密钥的量子通信协议，并探讨了保密性和认证性的实现条件。
2025-12-19 cs.IT math.IT math.PR
Source Broadcasting to the Masses: Separation has a Bounded Loss
本文讨论了信源广播问题，即通过一个广播信道将一个信源发送给多个接收机。这个问题的最佳率失真区域是未知的。分离的方法将问题分为两个互补的问题：源连续细化和广播信道传输。我们提供的损失纳入应用分时和分离源广播的界限。如果广播信道被降级，则事实证明基于分离的分时至少实现联合源信道最优速率的因子，并且即使接收器的数量增加到无穷大，该因子也具有正限制。对于AWGN广播信道，引入了更好的界限，这意味着所有可实现的联合源-信道方案对于两个接收机具有在基于分离的可实现速率区域的一个比特内的速率，或者对于$T$接收机具有在$\log_2 T$比特内的速率。
2014-01-20 cs.IT math.IT
Capacity Bounds for Broadcast Channels with Confidential Messages
在本文中，我们研究了离散无记忆广播信道的容量界与机密消息。两个私人消息以及一个公共消息被传输;公共消息将由两个接收者解码，而每个私人消息仅用于其预期的接收者。此外，每个私人信息都要对非预期的接收者保密，其中保密性是通过模棱两可来衡量的。我们提出了内部和外部边界的速率模糊区域的广播信道与机密消息。建议的内界推广Csiszár和Körner的速率模糊区域的广播信道与一个单一的机密消息，刘{ \em et al}的可达速率区域的广播信道与完美的保密性，马顿和Gel'fand和Pinsker的可达速率区域的一般广播信道。我们提出的外边界，连同内边界，有助于建立几类离散无记忆广播信道的速率模糊区域的机密消息，包括少噪声，确定性和半确定性的信道。此外，专门为一般的广播信道通过删除的机密性约束，我们提出的外边界减少到新的容量外边界的离散内存广播信道。
2008-05-28 cs.IT math.IT
Do Not Forget the Past: A Buffer-Aided Framework for Relay Based Key Generation
我们解决中继辅助密钥生成，其中两个无线节点，它们之间没有直接的信道，寻求中间中继的帮助下生成密钥。在Lai等人应用的中继辅助协议的著名版本中，Zhou等人，Wang等人和Waqas等人，中继节点与这两个节点生成成对密钥，然后广播这两个密钥的XOR版本。虽然这样的协议是简单和有效的，我们观察到，他们面临的关键利率下降，由于两个问题。首先，为了机密性，中继器广播成对密钥的XOR函数，从而将共享密钥的长度修剪为成对密钥的密钥长度中的最小值。其次，广播阶段也可能经历中断，从而不能在协议的每一轮中共享所生成的密钥。识别这些问题，我们提出了一个缓冲区辅助中继协议，其中缓冲区用于在中继存储未使用的秘密比特在前几轮的协议，以便提供在随后的几轮广播的机密性。在此缓冲区辅助的协议中，我们提出了一种密钥生成和广播阶段之间的功率分配策略，以最大化吞吐量和密钥速率。严格的分析表明，缓冲器辅助中继时，实施与建议的功率分配策略提供显着的优势，超过现有的基线。
2021-12-28 cs.IT math.IT
The Stability Region of the Two-User Broadcast Channel
在本文中，我们描述了两个用户广播信道的稳定区域。首先，我们得到了一般情况下的稳定区域。其次，我们考虑的特定情况下，每个接收器处理的干扰信号作为噪声，以及使用叠加编码和连续解码的情况下，在强接收器中采用的数据包被发送。
2016-02-23 cs.IT cs.NI math.IT
Polar Coding for the Broadcast Channel with Confidential Messages: A Random Binning Analogy
在强保密性和随机性约束下，针对含有机密信息的离散无记忆广播信道，提出了一种低复杂度的极化编码方案。我们的计划扩展了以前的工作，通过使用一个最佳速率的均匀随机性的随机编码器，并避免假设的对称性或退化的性质的信道。这些扩展的代价是编码器和解码器需要共享一个大小可以忽略不计的秘密种子，并通过链接来增加块长度。我们还强调了所提出的极化编码方案和保密容量区域的随机分仓证明之间的密切概念联系。
2016-03-05 cs.IT math.IT
Secrecy Capacity Region of Fading Broadcast Channels
研究了具有机密消息（BCC）的衰落广播信道，其中源节点具有用于两个接收器（接收器1和2）的公共信息，并且具有仅用于接收器1的机密信息。机密信息需要对接收器2尽可能保密。假设信道状态信息（CSI）在发射机和接收机处都是已知的。首先建立了并行高斯BCC的保密容量域，并推导出了达到保密容量域边界的最优源功率分配。特别地，建立了高斯情况下的Csiszar-Korner BCC模型的保密容量区域。秘密容量的结果，然后应用于给遍历的衰落BCC的秘密容量区域。
2007-07-10 cs.IT math.IT
Multiple Antenna Secure Broadcast over Wireless Networks
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。本文研究了高斯广播信道上的保密通信问题，其中多天线发射机向两个用户发送独立的保密消息，且具有完全保密性。也就是说，每个用户都希望可靠且保密地获得其自己的消息。首先，一个可计算的Sato型外边界上的保密容量区域提供了一个多天线广播信道的机密消息。接下来，描述了一种脏纸安全编码方案及其简化版本。对于每种情况下，相应的可达到的速率区域推导出完美的保密要求。最后，通过两个数值例子证明了Sato型外界与简化的脏纸编码保密率域的边界是一致的。
2007-05-08 cs.IT math.IT
Secret Key Agreement from Vector Gaussian Sources by Rate Limited Public Communication
研究了相关向量高斯信源的秘密密钥协商问题，其中合法参与者可以使用有限速率的公开通信。对于单向公开通信的协议类，我们证明了密钥生成速率和公开通信速率之间的最优权衡是一个高斯随机变量的优化问题。利用Weingarten等人提出的MIMO高斯广播信道的增强技术，推导出了该特性。
2010-10-12 cs.IT math.IT
Group Secret-Key Generation using Algebraic Rings in Wireless Networks
众所周知，物理层组秘密密钥（GSK）生成技术允许无线网络的多个节点合成公共秘密密钥，该公共秘密密钥随后可以用于保持它们的组消息的机密性。作为其显著特征之一，参与物理层GSK生成的无线节点从其无线信道的子集（称为公共随机源（CSR））中提取随机性。与双用户密钥生成不同，在GSK生成中，一些节点必须通过广播信道实现的线性组合的量化版本来充当促进者，以便帮助所有节点观察CSR。然而，我们注意到，广播信道实现的线性组合会导致CSR向窃听者的非零泄漏，此外，量化线性组合也会降低整体密钥速率。识别这些问题，我们提出了一个实用的GSK生成协议，称为代数对称量化GSK（A-SQGSK）协议，在网络中的三个节点，其中由于量化的符号在主持人，其他两个节点也将其信道实现，并使用它们适当的代数环生成密钥。首先，我们证明了A-SQGSK协议对窃听者零泄漏。随后，在A-SQGSK协议提供的CSR上，我们提出了一种三个节点之间的共识算法，称为熵最大化错误最小化（EM-EM）算法，该算法最大化秘密密钥的熵，但不满足误匹配率的上界。我们使用广泛的分析和仿真结果来制定指导方针，共同选择A-SQGSK协议和EM-EM算法的参数。
2020-05-05 cs.IT math.IT
Capacity Region of Gaussian MIMO Broadcast Channels with Common and Confidential Messages
研究了具有公共消息和机密消息的两用户高斯多输入多输出（MIMO）广播信道。在该信道中，发送器向两个用户发送公共消息，并且向每个用户发送需要对另一个用户完全保密的机密消息。我们得到了这个通道的整个容量区域。我们还探索了我们为具有公共和机密消息的高斯MIMO广播信道获得的容量区域与其非机密对应物的容量区域之间的联系，即，具有公共和私有消息的高斯MIMO广播信道，其不完全已知。
2010-02-26 cs.CR cs.IT math.IT
Secrecy via Sources and Channels
Alice和Bob想要共享一个秘密密钥，并传递一个独立的消息，他们都希望对窃听者Eve保密。我们研究这个问题的秘密通信和秘密密钥生成时，两个资源-相关的来源在爱丽丝，鲍勃和夏娃，和一个嘈杂的广播信道从爱丽丝到鲍勃和夏娃这是独立的来源。我们感兴趣的特征之间的秘密消息和秘密密钥的速率的基本权衡。我们提出了一个可实现的解决方案，并证明其最优性的并行信道和源的情况下，每个子信道和源组件满足退化顺序（无论是有利于合法的接收器或窃听）。这包括联合高斯源和加性高斯信道的情况下，其中的保密区域进行评估。
2012-06-13 cs.IT math.IT
Polar Coding for the Wiretap Broadcast Channel with Multiple Messages
针对两个合法接收者和一个窃听者的窃听广播信道，提出了一种极化编码方案。我们考虑一个模型，其中发射机希望发送不同的机密（和非机密）的信息，每个合法的接收器。首先，我们比较了文献中该模型的可达区域上的两个内界，然后我们设计了一个极化编码方案，实现了更强的一个。在所提出的方案中，编码使用基于极性的马顿编码，其中一个内层必须由两个合法的接收器可靠地解码，并且每个接收器必须解码其自己对应的外层。由于广播信道的非劣化条件，编码器构建链接构造，该链接构造引起相邻块之间的双向依赖性。实际上，这些依赖性可以发生在不同块的不同编码层之间。使用两个密钥，其长度在速率方面可以忽略不计，需要证明极化码满足强保密条件。
2019-09-11 cs.IT math.IT
Unconstrained distillation capacities of a pure-loss bosonic broadcast channel
玻色子信道在实践中很重要，因为它们形成自由空间或光纤通信的简单模型。在这里，我们考虑一个单发送者两个接收者的纯损耗玻色子广播信道，并确定无约束的容量区域的蒸馏的二分纠缠和秘密密钥之间的发送者和每个接收者，当他们被允许任意的公共经典通信。我们展示了如何状态合并协议导致可实现的速率在此设置中，给一个内界的容量区域。我们还评估了该地区的一个外部约束，通过使用纠缠的相对熵和“减少隐形传态”技术。外边界匹配的内边界的无限能量限制，从而建立无约束的容量区域，这样的信道。我们的结果可以提供一个有用的基准实现广播的纠缠和秘密密钥通过这样的渠道。与实践相关的一个重要的未决问题是，当发射机上存在能量约束时，确定在这种设置和单发送器单接收器情况下的容量区域。
2016-04-07 cs.IT math.IT quant-ph
Secret Key Generation from Vector Gaussian Sources with Public and Private Communications
在本文中，我们考虑的问题，秘密密钥的产生与单向通信，通过一个有限速率的公共信道和一个有限速率的安全信道，其中公共信道是从爱丽丝到鲍勃和夏娃和安全信道是从爱丽丝到鲍勃。在这个模型中，我们不对源施加任何约束，即Bob不会退化到Eve或比Eve噪声更小。在这个问题中，我们得到了离散无记忆信源和矢量高斯信源的最优秘密密钥率。通过适当地应用增强变元，导出了向量高斯特征，并证明了一个新的极值不等式。该极值不等式可以看作是两个极值不等式的耦合，这两个极值不等式与退化的复合MIMO高斯广播信道相关，并相应地将Costa熵幂不等式推广为向量。
2020-04-09 cs.IT math.IT
Effective Capacity in Broadcast Channels with Arbitrary Inputs
我们考虑一个广播的情况下，一个发射机与两个接收机通信的服务质量的约束。发射机最初采用叠加编码策略与任意分布的信号和发送数据到两个接收机。关于信道状态条件，接收机执行连续干扰消除以解码它们自己的数据。我们表示的有效容量区域，提供了最大允许的可持续数据到达率区域在发射机缓冲区或缓冲区。给定平均传输功率限制，我们提供了一个两步的方法来获得最佳的功率分配策略，最大化的有效容量区域。然后，我们在接收机的信道衰落功率值所跨越的空间中的最佳解码区域的特征。最后，我们证实了我们的结果与数值演示。
2016-03-08 cs.IT math.IT
Joint Network and Gelfand-Pinsker Coding for 3-Receiver Gaussian Broadcast Channels with Receiver Message Side Information
用接收机消息侧信息表征高斯广播信道的容量区域的问题似乎很困难，并且对于N >= 3个接收机仍然是开放的。本文提出了一种适用于三接收机情况的联合网络和Gelfand-Pinsker编码方法。利用该方法，我们建立了一般消息侧信息配置下3接收高斯广播信道容量区域的统一内界。内界的可扩展性证明使用联合干扰消除的思想，其中通过在编码器处使用脏纸编码和在一些解码器处使用连续解码来消除干扰。我们表明，内界是大于实现的最先进的编码方案。一个外边界也建立，并显示出在所有64个可能的情况下，46个是紧的。
2014-08-20 cs.IT math.IT
Secure Multiplex Coding with Dependent and Non-Uniform Multiple Messages
安全多路复用编码（SMC）是一种用于消除由于在传输信号中包含随机比特而导致的具有机密消息的窃听信道和广播信道的编码中的速率损失的技术。SMC用其他有意义的秘密消息替换随机比特，并且秘密消息的集合用作隐藏其余消息的随机比特。在以往的研究中，多个秘密消息被假设为具有独立和均匀的分布，这在实际中是很难保证的。我们删除了这个限制性的假设，由一个泛化的通道可分辨性技术。给出了以任意给定的纠错码为成分的SMC的实用构造技术和SMC的信道通用编码。利用与信道通用SMC相同的原理，我们给出了具有对信道和信源分布通用的保密消息的广播信道的编码。
2016-02-02 cs.CR cs.IT math.IT
Polar Coding for Secret-Key Generation
秘密密钥生成的实际实现通常基于顺序策略，该策略在两个连续步骤中处理可靠性和保密性，称为协调和隐私放大。在本文中，我们提出了一种基于极化码的替代方法，该方法联合处理可靠性和保密性。具体而言，我们提出了秘密密钥容量实现极化编码方案的以下模型：（i）降级的二进制无记忆源（DBMS）模型与速率无限的公共通信，（ii）DBMS模型与单向速率有限的公共通信，（iii）1到m的广播模型和（iv）马尔可夫树模型与均匀的边际。对于模型（i）和（ii），我们的编码方案仍然有效的非退化源，虽然他们可能无法实现的秘密密钥的能力。对于模型（i），（ii）和（iii），我们的计划依赖于预先共享的秘密种子可以忽略不计的速率，但是，我们提供了这些模型的特殊情况下，不需要种子。最后，我们展示了我们的研究结果的应用程序的保密性和隐私的生物识别系统。因此，我们提供了第一个例子的低复杂度的秘密密钥的能力实现计划，能够处理模型（ii）的矢量量化，或模型（iii）和（iv）的多终端通信。
2015-08-06 cs.IT math.IT
Duality and Stability Regions of Multi-rate Broadcast and Multiple Access Networks
我们的特点稳定区域的两个用户衰落高斯多址接入（MAC）和广播（BC）网络与集中式调度。要发送给用户的数据被编码成固定长度的码字。所使用的码字的速率被限制到有限基数的固定集合。随着连续解码和干扰消除在接收机，我们发现的到达率，可以稳定在MAC和BC网络。在平均功率约束的MAC和BC网络中，我们观察到，与MAC和BC信息理论容量区域相关的对偶性也扩展到它们的稳定区域。在具有峰值功率约束的MAC网络和BC网络中，发现双MAC网络的稳定域的并集严格包含在BC稳定域中。
2007-06-11 cs.IT math.IT
Secure Communications for the Two-user Broadcast Channel with Random Traffic
在这项工作中，我们研究了两个用户的广播信道（BC）的稳定区域与突发数据到达和安全约束。我们考虑的情况下，其中一个接收器有一个保密约束，它的数据包需要保密的其他接收器。这是通过在具有保密约束的接收机处采用全干扰来实现的，使得它发送干扰信号以阻止另一接收机的接收。在此上下文中，双用户BC的稳定区域的特征在于一般解码情况。然后，假设两种不同的解码方案，各自的稳定区域推导。由于全双工操作的稳定区域的自干扰的效果也进行了研究。作为本文结果的一个特例，可以得到具有保密约束的BC的稳定区域，其中接收机不具有全双工能力。此外，本文考虑的问题，最大化的饱和吞吐量的队列，其数据包不需要保持秘密的最低服务保证的其他队列。结果提供了新的见解的保密约束的效果上的稳定区域的BC。特别地，它表明，在某些情况下，具有保密约束的稳定区域是敏感的自干扰消除系数。
2017-08-30 cs.IT cs.NI math.IT
Enhancing Non-Orthogonal Multiple Access By Forming Relaying Broadcast Channels
在本文中，使用中继广播信道（RBC）作为非正交多址（NOMA）的组成信道，提出了提高单输入单输出（SISO）蜂窝下行链路系统中的NOMA的性能。为了分析所提出的方案的性能，一个可实现的速率区域的RBC与压缩转发（CF）中继新推导出的基础上，最近的工作噪声网络编码（NNC）。基于对RBC在发送端采用解码转发（DF）中继、CF中继和CF中继与脏纸编码（DPC）的情况下的可达速率域的分析，研究了配备RBC分量信道的NOMA系统的整体性能。结果表明，NOMA与RBC-DF产生边际增益和NOMA与RBC-CF/DPC产生急剧的增益比简单的NOMA的基础上广播分量信道在一个实际的系统设置。通过超越简单的广播信道（BC）/连续干扰消除（SIC）到包括DPC和CF/NNC的高级多终端编码，可以为NOMA获得大得多的增益。
2015-10-26 cs.IT math.IT
New Results on Multiple-Input Multiple-Output Broadcast Channels with Confidential Messages
本文提出了两个新的结果多输入多输出（MIMO）高斯广播信道的机密消息。首先，重新讨论了MIMO高斯窃听信道的问题。提供了一个矩阵表征的能力模糊区域，它扩展了以前的结果的MIMO高斯窃听信道的保密能力的一般，可能不完美的保密设置。接下来，MIMO高斯广播信道的问题与两个接收器和三个独立的消息：一个共同的消息，旨在为两个接收器，和两个机密的消息，每个接收器的目的，但需要保持渐近完美的秘密从其他，被认为是。一个精确的表征的能力区域，概括了以前的结果，认为只有两个三个可能的消息。
2011-01-11 cs.CR cs.IT math.IT
Separation of Reliability and Secrecy in Rate-Limited Secret-Key Generation
对于离散或连续信源模型，研究了两个合法用户在一轮速率受限的公开通信中的秘密密钥生成问题。虽然我们不提供新的界限上的窃听秘密密钥（WSK）的离散源模型的能力，我们使用的替代可扩展性计划，可能是有用的实际应用。作为一个副作用，我们方便地扩展已知的边界的情况下，连续源模型。具体来说，我们考虑一个顺序的密钥生成策略，实现了一个速率限制的和解步骤，以处理可靠性，其次是一个隐私放大步骤与提取器处理保密性。我们证明，这样的顺序策略实现了最好的已知的限制速率的WSK容量的界限（在双向通信的情况下，退化的源的假设下）。然而，我们表明，与速率无限的公共通信的情况下，实现和解能力的顺序策略并不一定会导致实现WSK容量的最佳已知的界限。因此，可靠性和保密性可以被连续地但不是独立地对待，从而表现出有限速率公共通信的顺序策略的局限性。然而，我们提供的情况下，可靠性和保密性可以连续和独立地对待，如双向速率限制SK容量，单向速率限制WSK容量退化二进制对称源，和单向速率限制WSK容量高斯退化源。
2014-05-16 cs.IT math.IT
Secrecy Capacity Region of Some Classes of Wiretap Broadcast Channels
这项工作调查的窃听广播信道（WBC）的保密能力与外部窃听源希望通过广播信道（BC），同时保持他们的秘密从窃听者的两个私人消息进行通信。我们推导出一个非平凡的外边界上的保密能力区域的这个通道，在没有安全约束的情况下，减少到最好的已知的外边界的标准BC的能力。内界也推导出以下的行为的最佳已知的内界的BC和窃听信道。这些界限被证明是紧的确定性BC与一般的窃听者，半确定性BC与更嘈杂的窃听者和窃听BC，其中用户表现出他们之间的噪声较小的顺序。最后，通过重写我们的外边界，以包含并行信道的特性，我们还得到了两个逆噪声较小的BC与一个噪声较大的窃听器的产品的保密容量区域。我们说明了我们的研究结果，通过研究安全约束的WBC与二进制擦除（BEC）和二进制对称（BSC）组件的容量的影响。
2015-08-20 cs.IT math.IT
NOMA Assisted Joint Broadcast and Multicast Transmission in 5G Networks
在本文中，我们采用非正交多址接入（NOMA）技术来传送联合广播和组播流到一组用户。由于空间波束成形，除了公共广播信息之外，不同的用户组还能够接收不同的流。利用所提出的方案，可以在不同的流之间共享相同的时频资源，而不需要额外的带宽。发射机的实现和两个接收机类被认为是基于连续干扰消除（SIC）和联合解码（JD）的方法。除了通过仿真的性能评估，所提出的技术的概念实现的一个真正的硬件证明，以显示所提出的方案的实际可行性。
2018-03-20 cs.IT eess.SP math.IT
Stable Throughput Region of the Two-User Broadcast Channel
在本文中，我们考虑两个用户的广播信道，我们描述其稳定的整个区域。我们通过提供一般情况下的稳定区域来开始分析，而没有对传输和接收机制进行任何具体的考虑。我们还提供了稳定的吞吐量区域是凸的条件。随后，我们考虑的情况下，发射机使用叠加编码，我们考虑两种特殊情况下的接收机。第一种是当两个接收器都将干扰视为噪声时。第二种情况是当具有较好信道的用户使用连续解码而另一个接收器将干扰视为噪声时。
2016-04-28 cs.IT cs.NI math.IT
New Inner and Outer Bounds for Gaussian Broadcast Channels with Heterogeneous Blocklength Constraints
我们调查新的内部和外部边界上的速率区域的2用户高斯广播信道有限，异构块长度约束（HB-GBC）。特别是，我们引入了一个新的、修改后的Sato类型外界，该外界可以应用于有限块长度机制，并且不需要相同的边缘属性。然后，我们开发和分析复合材料壳代码，这是适合HB-GBC。特别是，为了实现较低的解码延迟的用户具有较短的块长度约束时，使用连续干扰消除，我们推导出成功地早期解码其他用户的消息所需的符号的数量。我们数值比较我们推导出的最佳已知的可实现的速率区域的外边界。数值结果表明，新的早期解码性能方面的延迟减少是显着改善相比，最先进的，它执行非常接近的渐近极限。
2022-06-02 cs.IT math.IT
Random Linear Network Codes for Secrecy over Wireless Broadcast Channels
我们考虑一组$n$消息和一组$k$客户端。每个客户端都有特权通过广播擦除信道接收消息的任意子集，这概括了以前工作的场景。我们提出了一种方法，秘密地将每个消息传递给其特权收件人的方式，每个接收者可以解码自己的消息，但不是其他的。我们的方法是基于结合使用线性网络编码的消息和隐藏的解码系数从非特权客户端。我们提供了一个信息论证明的秘密所提出的方法。特别是，我们表明，一个非特权的客户端不能获得任何有意义的信息，即使它持有的整个编码数据包通过信道传输。此外，在我们的方法中，解码复杂度在接收器侧是理想的低。
2013-05-06 cs.CR cs.IT math.IT
