Secrecy Outage Probability Fairness for Intelligent Reflecting Surface-Assisted Uplink Channel
本文研究了智能反射面（IRS）辅助的多用户上行链路信道中的物理层安全（PLS）问题。由于瞬时窃听者的信道状态信息（CSI）不可用，保密率无法测量。在这种情况下，现有的研究通常集中在最大化的最小值（最大-最小）的信号与干扰加噪声功率比（SINR）的多个用户之间，并没有考虑由窃听者造成的保密中断概率。在本文中，我们首先制定的最大（最小-最大）秘密中断概率多个用户之间的最小化。该算法通过交替优化接收矩阵和相移矩阵来求解。仿真结果表明，与max-min SINR策略相比，该算法的最大秘密中断概率显著降低，具有更高的安全性能。
2022-05-22 cs.IT math.IT
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
The General Gaussian Multiple Access and Two-Way Wire-Tap Channels: Achievable Rates and Cooperative Jamming
考虑了一般高斯多址有线抽头信道（GGMAC-WT）和高斯双向有线抽头信道（GTW-WT）。在GGMAC-WT中，多个用户在存在通过另一个GMAC接收其信号的窃听者的情况下与预期接收器通信。在GTW-WT中，两个用户通过共同的高斯信道相互通信，窃听者通过GMAC进行监听。定义了适合于这种多终端环境的保密措施，并为两个信道找到了可实现的保密率区域。对于这两种情况下，最大化可实现的保密和速率的功率分配确定。可以看出，最优策略可以阻止某些终端的传输，以保持系统的保密性。受此启发，提出了一种新的方案，\ital{cooperative jamming}，其中用户谁被阻止发送根据保密和速率最大化功率分配策略“干扰”窃听者，从而帮助其余的用户。该方案提高了可实现的保密和速率。总体而言，我们的研究结果表明，在多址接入的情况下，用户可以互相帮助，共同实现积极的保密率。换句话说，用户之间的合作对于实现系统的保密性是非常宝贵的。
2008-01-25 cs.CR cs.IT math.IT
UAV-Aided Jamming for Secure Ground Communication with Unknown Eavesdropper Location
研究了在窃听者位置未知的情况下，利用无人机辅助干扰技术实现物理层无密钥安全。我们假设未知的窃听者的位置是在一个椭圆形的发射机的覆盖区域内。通过依次优化发射功率、无人机飞行路径和干扰功率，以最大化任意窃听位置下的平均保密率为目标。仿真结果表明，与采用发射机和合法接收机共同飞行的直接航迹相比，最优航迹具有更好的保密率性能。最重要的是，即使与未知的窃听者的位置，我们得到了一个保密率，相当于一个场景时，窃听者的位置是已知的。然而，未知窃听者位置的平均保密率取决于窃听者与发射机的已知位置的接近程度。我们还观察到，由于无人机辅助干扰，平均保密率稳定在某个点，即使窃听者的平均接收包络功率增加。这基本上证明了拟议计划的有效性。
2019-11-25 cs.CR cs.IT math.IT
Secrecy Outage for Wireless Sensor Networks
针对无线传感器网络中多个传感器节点在存在窃听者的情况下与单个sink进行通信的情况，提出了一种物理层安全（PLS）方法。在Sink使用窃听链路的过时信道状态信息（CSI）的假设下，研究了Weibull衰落下可达保密率的中断概率，并推导了其解析表达式。具体来说，我们考虑传感器调度，以提高PLS，从而我们量化的降级中断概率，由于过时的CSI下的最佳节点调度方案，并将其与传统的轮询调度。最后，我们分析了成功传输的条件下的保密中断概率，并提供了实用的见解过时的CSI的窃听者的效果。通过仿真验证了理论推导的结果。
2019-03-08 cs.IT math.IT
Secrecy Outage Analysis over Correlated Composite Nakagami-$m$/Gamma Fading Channels
分析了空间相关复合衰落信道下无线通信系统的保密中断性能。我们采用一个乘法复合信道模型的合法的通信链路和窃听者和合法的发射机之间的链接，由Nakagami- $m$分布式小尺度衰落和阴影（大尺度衰落）的伽玛分布建模。我们考虑的现实情况下，小规模衰落之间的链接是独立的，但阴影是任意相关的，并提出了新的分析表达式的概率，保密能力低于目标保密率。所提出的数值评估结果，验证了等效计算机模拟，提供了有用的见解的阴影相关性和复合衰落参数对系统的保密中断性能的影响。
2017-10-03 cs.IT math.IT
UAV-Enabled Cooperative Jamming for Improving Secrecy of Ground Wiretap Channel
该文提出了一种新的无人机移动干扰方案，以提高地面窃听信道的保密率。具体地，采用UAV来发射干扰信号以对抗窃听。这种移动干扰方案特别有吸引力，因为支持UAV的干扰机可以飞近窃听者，并通过利用UAV的移动性来机会性地干扰窃听者。我们的目标是最大限度地提高平均保密率，通过联合优化无人机的轨迹和干扰功率在给定的飞行时间。为了使问题更容易处理，我们驱动一个封闭形式的下界可实现的保密率，基于此无人机的轨迹和发射功率交替优化的高效迭代算法，采用块坐标下降和连续凸优化技术。仿真结果表明，所提出的联合设计可以显着提高所考虑的窃听系统的保密率相比，基准计划。
2018-10-13 cs.IT math.DS math.IT
Improving Secrecy with Nearly Collinear Main and Wiretap Channels via a Cooperative Jamming Relay
在物理层安全（PHY-安全）中，主信道和窃听信道之间频繁观察到的高度相关性可能会导致严重的保密性损失。本文研究了一个慢衰落的情况下，发射机（爱丽丝）发送一个机密的消息，一个合法的接收机（鲍勃），而一个被动的窃听者（夏娃）试图从其接收到的信号解码的消息。假设Alice配备有多个天线，而Bob和Eve各自具有单个天线（即，MISOSE系统）。在MISOSE系统中，高相关性导致主信道和窃听信道向量几乎共线，这有助于Eve查看和拦截机密信息。不幸的是，在Alice的信号处理技术，如波束成形和人工噪声（AN），是无助的，特别是在极端的情况下，完全共线的主和窃听信道向量。在此背景下，我们首先研究了通过波束成形和AN在Alice处实现的保密中断概率，其中信息承载信号和AN之间具有最优功率分配。在此基础上，提出了一种巧妙的模型，在该模型中引入了协作干扰中继（Relay），有效地减轻了高相关性带来的不利影响。基于该模型，还研究了在Alice处的信息承载信号和在Relay处的AN之间的功率分配，以最大化保密性。最后，为了验证我们提出的方案，进行了数值模拟，结果表明，一个显着的性能增益方面的保密性。
2017-08-15 cs.CR cs.IT math.IT
Minimization of Secrecy Outage Probability in Reconfigurable Intelligent Surface-Assisted MIMOME System
本文研究了可重构智能表面（RIS）辅助的多输入多输出多天线窃听（MIMOME）信道中的物理层安全（PLS）问题。现有的研究忽略了当窃听者的瞬时信道状态信息（CSI）未知时无法计算保密率的问题。此外，没有保密率表达式，波束形成和移相器优化PLS增强的目的是不可用的。为了解决这些问题，我们首先给出了任何波束形成向量和相移矩阵的秘密中断概率的表达式作为RIS辅助PLS度量，该度量是基于窃听者的统计CSI测量的。然后，借助该表达式，我们制定了保密中断概率的最小化问题，通过交替优化波束形成向量和相移矩阵来解决。在单天线发射机或单天线合法接收机的情况下，所提出的交替优化（AO）方案可以被简化以降低计算复杂性。最后，它表明，与目前的RIS辅助PLS系统相比，所提出的方法的保密中断概率显着降低。
2022-04-30 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
Weighted Secrecy Coverage Analysis and the Impact of Friendly Jamming over UAV-Enabled Networks
在5G及其他网络中，无人机（无人机）是一种有吸引力的解决方案，可以通过利用其主要的LOS链路和空间机动性来引入友好干扰，从而增强无线系统的保密性。在这项工作中，我们研究了两个合作的无人机为基础的干扰机的保密性能的地面无线窃听信道的保密性能，考虑到保密区域相关的指标，干扰覆盖范围和干扰效率。此外，我们提出了一个混合度量，所谓的加权秘密覆盖（WSC），可以用作一个度量，以获得对无人机干扰机的最佳部署的见解，以提供最佳的干扰信号的探索。为了评估这些指标，我们推导出一个封闭形式的基于位置的度量，保密性的改善，并提出了一个类似的计算更简单的度量。我们的模拟表明，两个无人机之间的平衡功率分配导致最佳性能，以及合法的发射机和接收机之间的视线后面的对称定位。此外，存在一个最佳无人机高度的干扰机。最后，我们提出了一个次优和更简单的问题，最大化的WSC。
2021-09-28 cs.IT eess.SP math.IT
QoS-aware Stochastic Spatial PLS Model for Analysing Secrecy Performance under Eavesdropping and Jamming
无线通信本质上容易受到窃听和干扰攻击，因此在物联网等资源受限的网络中，确保无线通信的安全变得更具挑战性。为此，物理层安全（PLS）由于其低复杂度而获得了显着的关注。在本文中，我们解决了保密分析中的随机节点间距离的问题，并开发了一个全面的服务质量（QoS）感知PLS框架的分析窃听和干扰能力的攻击者。所提出的解决方案涵盖了空间随机部署的合法节点和攻击者。我们使用基于节点间距离的概率分布函数对这两种攻击的保密中断性能进行了验证。该模型考虑到了潜在的QoS要求，其中包括合法用户之间的最大距离驱动的发射功率和接收机的灵敏度所产生的实际限制。提出了窃听区的概念，分析了干扰功率对窃听区的影响。渐近保密中断概率的封闭形式的表达式推导出所需的安全级别对攻击者的攻击能力的最佳系统参数的设计提供见解。分析框架，数值结果验证，建立所提出的解决方案提供了潜在的准确的PLS性能和关键设计的角度来看，从合法用户和攻击者的观点的表征。
2020-02-27 cs.CR cs.IT eess.SP
Secrecy Outage of SWIPT in the Presence of Cooperating Eavesdroppers
这项工作调查的保密性能的同时无线信息和功率传输系统，在合作窃听者的存在下工作。多天线接入点的传输被多天线节点用于信息解码，并被多个单天线节点用于能量收集（EH）。然而，授权用于EH的一些节点仅尝试通过利用广义开-关功率分配架构来窃听正在进行的信息传输。我们推导出一个封闭形式的表达所考虑的多输入多输出多EQUIPLE-DROPPER系统的秘密中断概率。理论和仿真结果验证了推导的结果。
2019-03-08 cs.IT math.IT
Secrecy Rate Maximization with Outage Constraint in Multihop Relaying Networks
在本文中，我们研究了在多跳无线网络中的安全传输与随机转发（RaF）中继，在存在随机分布的窃听。通过考虑自适应编码器与开关传输（OFT）计划，我们研究的窃听码和路由策略的最佳设计，以最大化的保密率，同时满足保密中断概率（SOP）的约束。我们推导出窃听码的最佳速率参数的精确表达式。然后对经典的Bellman-Ford算法进行了改进，解决了安全路由问题。仿真结果验证了我们的分析。
2017-10-29 cs.IT math.IT
A channel under simultaneous jamming and eavesdropping attack---correlated random coding capacities under strong secrecy criteria
给出了任意变化窃听信道相关随机编码保密容量的完整刻画。我们采用两种替代的强保密标准，这两个导致相同的多字母公式。这些准则的不同之处在于对相关随机性的处理，它们在不相关码的情况下是一致的。推导出的公式的基础上，我们表明，相关的随机编码的保密容量是连续的AVWC的函数，在不连续的非相关编码的保密容量。在相关随机码保密容量公式的证明中，我们应用了一个辅助信道，该辅助信道从发送者到预定接收者是复合的，从发送者到窃听者是任意变化的。
2015-12-18 cs.IT math.IT
Adaptive Full-Duplex Jamming Receiver for Secure D2D Links in Random Networks
设备到设备（D2 D）通信提出了新的传输保密保护挑战，因为传统的物理层安全方法（诸如多天线和协作技术）由于其资源/大小约束而无效。全双工干扰接收机是一种很有前途的接收机，它在接收到所需信号的同时，发射干扰信号以迷惑窃听者。与现有的努力，假设FD干扰接收机总是提高保密性能相比，半双工（HD）接收机，我们表明，这种假设高度依赖于瞬时残留自干扰消除水平，可能是无效的。我们提出了一种自适应干扰接收器，在切换FD/HD模式下工作，用于随机网络中的D2 D链路。在保密中断概率约束下，优化收发机参数，如信号/干扰功率、保密率和模式切换准则，以最大化保密吞吐量。大多数优化操作都是离线进行的，只需要非常有限的在线计算就可以使该方案具有较低的复杂性。此外，一些有趣的见解，如保密吞吐量是一个准凹函数。数值结果验证了我们的理论研究结果，并显示其优越性相比，接收机工作在FD或HD模式。
2018-11-15 cs.IT math.IT
Secrecy Outage Analysis of Two-Hop Decode-and-Forward Mixed RF/UWOC Systems
分析了采用解码转发中继的两跳射频/水下混合无线光通信系统的保密性能。所有RF和UWOC链路分别由$α-μ$和指数广义Gamma分布建模。我们首先推导出的秘密中断概率（SOP）的表达式，在精确的封闭形式，随后用于推导渐近表达式在高信噪比，只包括简单的功能，以进一步了解。此外，基于渐近表达式，我们可以确定各种RF和UWOC信道条件下的最佳发射功率。所有的分析都使用Monte Carlo模拟进行了验证。
2020-09-01 cs.IT math.IT
Sum Secrecy Rate Maximization in a Multi-Carrier MIMO Wiretap Channel with Full-Duplex Jamming
在本文中，我们解决了多载波和MIMO通信系统的总和保密率最大化问题。我们考虑的情况下，接收机能够全双工（FD）操作，同时发送干扰信号的潜在窃听。特别是，我们同时利用系统中的空间和频率分集，以获得更高级别的物理层的安全性。由于所产生的数学问题的非凸性，我们提出了一个迭代的解决方案，保证收敛，基于块坐标下降法，通过重新构造我们的问题作为一个单独的凸计划。此外，对于发射机配备有一个单天线的特殊情况下，一个最优的发射功率分配策略解析地获得，假设一个已知的干扰策略。本文还研究了一个FD双向保密通信系统，其中干扰功率可以重复使用，以提高和保密率。所提出的设计的性能进行数值评估相比，其他的设计策略，并在不同的系统假设。
2018-02-16 cs.IT math.IT
Secure communications with cooperative jamming: Optimal power allocation and secrecy outage analysis
研究了多个窃听者存在时，安全无线通信系统的保密率最大化问题。通信链路的安全性通过多个干扰机的帮助下的合作干扰而增强。首先，一个可行性条件推导出在目的地实现正保密率。然后，我们解决原来的保密率最大化问题，这是不是凸的功率分配在干扰。为了规避这种非凸性，可达到的保密率近似为一个给定的功率分配在干扰机和近似的问题被配制成一个几何规划。基于这种近似，迭代算法已被开发，以获得在干扰机的最佳功率分配。接下来，我们提供了一个二分法，基于一维搜索，以验证所提出的算法的最优性。此外，在瑞利衰落假设下，分析了所提出的协同干扰方案的保密中断概率。更具体地说，一个单一的积分形式的表达SOP推导出最一般的情况下，以及一个封闭的形式表示的特殊情况下，两个合作的干扰机和一个窃听。仿真结果验证了所提出算法的收敛性和最优性，并对SOP分析进行了理论推导。
2017-01-12 cs.IT math.IT
Improving Physical Layer Secrecy Using Full-Duplex Jamming Receivers
本文研究了单天线信源、多天线信宿和多天线窃听者的无线网络中的保密率优化问题。这对于保密性能是不利的场景，因为系统是干扰受限的。在文献中，假设接收器在半双工（HD）模式下操作，已经通过使用充当干扰器以混淆窃听者的协作节点来解决上述问题。本文研究了一种替代解决方案，它假设一个全双工（FD）接收器的可用性。特别地，当接收数据时，接收机发送干扰噪声以使窃听者信道降级。建议的自我保护计划消除了对外部助手的需要，并提供了系统的鲁棒性。对于全球信道状态信息可用的情况下，我们的目标是设计最佳的干扰协方差矩阵，最大限度地提高保密率和减轻环路干扰与FD操作。我们认为固定的和最佳的线性接收机设计在目的地，并表明，最佳干扰协方差矩阵是秩-1，可以通过一个有效的一维搜索。对于只有窃听者信道上的统计信息的情况下，最优功率分配的遍历和中断保密率方面进行了研究。仿真结果验证了分析，并表现出实质性的性能增益超过传统的高清操作在目的地。
2013-08-01 cs.IT math.IT
Distributed UAV-enabled zero-forcing cooperative jamming scheme for safeguarding future wireless networks
在这项工作中，我们调查的影响，两个合作的无人机（UAV）为基础的干扰机的保密性能的地面无线网络中存在的窃听。为此，我们调查的秘密区域相关的指标，干扰覆盖和干扰效率。此外，我们提出了一种混合度量，所谓的加权秘密覆盖（WSC）和虚拟分布式多输入多输出（MIMO）为基础的迫零预编码方案，以避免干扰的影响，合法的接收机。为了评估这些指标，我们推导出一个封闭形式的基于位置的度量，保密性的改善。数学推导和仿真比较表明，所提出的迫零方案提高了WSC的保密性能，为提高干扰效率提供了条件。它们还显示了合法发射机周围固定轨道上无人机的定位趋势以及最佳保密的功率分配趋势。
2021-09-28 cs.IT eess.SP math.IT
On Secrecy Metrics for Physical Layer Security over Quasi-Static Fading Channels
物理层安全的理论研究通常采用保密中断概率作为准静态衰落信道下无线通信的性能度量。从实际的角度来看，保密中断概率有两个局限性：a）它没有给出任何洞察窃听者的机密消息的可解码性; b）它不能表征当中断发生时，信息泄漏给窃听者的量。受保密中断概率的限制，我们提出了三个新的准静态衰落信道上的安全传输的保密度量。第一个度量建立了保密中断的概念和窃听者的消息的可解码性之间的联系。第二个度量提供了一个基于错误概率的保密度量，它通常用于安全无线系统的实际实现。第三个度量表征了机密信息泄露给窃听者的程度或速度。我们表明，建议的保密指标集体给出了一个更全面的理解衰落信道的物理层安全性，并使人们能够适当地设计安全的通信系统，不同的观点如何保密测量。
2016-07-19 cs.IT math.IT
Wireless Powered Cooperative Jamming for Secrecy Multi-AF Relaying Networks
本文研究了一组无线能量收集（WEH）启用放大转发（AF）中继执行合作干扰（CJ）和中继的帮助下的保密传输。网络中的源节点在第一阶段中与采用功率分配（PS）接收器的每个中继器进行同时无线信息和功率传输（SWIPT）;每个中继器进一步划分其收获的功率以用于转发接收到的信号并在第二传输阶段中生成用于干扰窃听者的人工噪声（AN）。在集中的情况下，与全球信道状态信息（CSI），我们提供了封闭形式的表达式的最佳和/或次优AF中继波束成形向量，以最大限度地提高可实现的保密率的中继的个人功率约束，使用半定松弛（SDR），这被证明是紧的技术。一个完全分布式的算法，仅利用本地CSI在每个中继也提出了作为一个性能基准。仿真结果验证了所提出的多AF中继与CJ比其他次优设计的有效性。
2015-11-11 cs.IT math.IT
A Simple Evaluation for the Secrecy Outage Probability Over Generalized-K Fading Channels
提出了广义K衰落信道下保密中断概率（SOP）的一种简单近似方法。随着窃听通道的平均信噪比（SNR）降低，这种近似变得更加紧密。基于这个简单的表达式，我们还分析了在主通道的高信噪比区域的渐近SOP。除了简化SOP表达式显着，这个渐近SOP表达式揭示了在一般情况下的秘密多样性秩序。数值结果表明，我们提出的近似结果的高精度。
2019-07-03 cs.IT eess.SP math.IT
Secrecy Outage Probability of Network-Coded Cooperative Communication
我们评估了一个多址合作网络的保密性能，其中的目的节点被窃听的恶意和被动窃听。我们提出的应用程序的网络编码技术作为一种替代方案，以增加在目的地节点的保密性，在提高的错误性能的合法通信，已经在文献中证明。网络编码的杠杆作用，假设legitime合作节点能够执行非二进制线性组合的不同帧之前的传输。不同的情况下，有和没有信道状态信息（CSI）在发射机侧进行评估。通过理论分析和数值分析，从保密中断概率的角度对所提方案的有效性进行了评估。它示出，即使当合法的发射机没有任何CSI，可以通过使用网络编码相比，直接传输和传统的合作技术的保密性增加。
2014-06-30 cs.IT math.IT
Secret Key Generation from Sparse Wireless Channels: Ergodic Capacity and Secrecy Outage
本文研究了从互易无线信道生成秘密密钥的问题。特别是，我们认为在宽带制度和稀疏的秘密密钥容量的影响，表现出稀疏结构的无线信道。我们分两步来探讨这个问题。首先，我们研究了状态相关离散无记忆多源密钥生成问题。源的状态捕获信道稀疏性的效果。其次，我们考虑了一个无线信道模型，该模型捕获了信道稀疏性和合法用户信道与窃听者信道之间的相关性。这种依赖性可以显著地减少秘密密钥容量。根据系统的时延要求，考虑了两个性能指标：（i）遍历秘密密钥容量和（ii）中断概率。我们表明，在宽带制度时，采用白色的探测序列，稀疏的信道可以实现更高的遍历秘密密钥率比丰富的信道可以。对于中断性能，我们表明，如果用户产生的秘密密钥在遍历容量的一小部分，中断概率将呈指数衰减的信号带宽。此外，通过更丰富的通道实现更大的指数。
2012-08-18 cs.CR cs.IT math.IT
Secrecy Transmission Capacity in Noisy Wireless Ad Hoc Networks
本文考虑了在嘈杂的无线ad hoc网络中传输机密信息，其中背景噪声和并发发射机的干扰都会影响接收到的信号。对于合法节点和窃听者均服从泊松点过程分布的随机网络，基于物理层安全性，研究了网络的保密传输容量、连接中断概率和保密中断概率。首先考虑固定传输距离的基本模型，建立STC的理论模型。然后，我们将上述结果扩展到一个更现实的随机距离传输模型，即最近的接收器传输。最后，提供了大量的仿真和数值结果，以验证我们的理论结果的效率，并说明如何STC是受噪声，连接和保密中断概率，发射机和窃听密度，和其他系统参数。值得注意的是，我们的研究结果表明，适量的噪声有助于保密传输容量。
2013-12-20 cs.CR cs.IT math.IT
Secrecy Energy Efficiency of MIMOME Wiretap Channels with Full-Duplex Jamming
全双工（FD）干扰收发机最近被示出通过在接收信息的同时发送人工噪声（AN）来增强无线通信系统的信息安全。在这项工作中，我们研究FD干扰是否也可以提高系统的保密能量效率（SEE）的安全通信比特每焦耳，当考虑额外的功率用于干扰和自干扰（SI）消除。此外，还考虑了残余SI的退化效应。在这方面，我们制定了一组的SEE最大化问题的FD多输入多输出多天线窃听器（MIMOME）窃听信道，考虑这两种情况下，精确或统计信道状态信息（CSI）是可用的。由于棘手的问题结构，我们提出了迭代的解决方案，在每种情况下，证明收敛到一个固定点。数值模拟表明，只有一个边际SEE增益，通过利用FD干扰，为广泛的系统条件。然而，当SI可以被有效地减轻时，对于FD节点与窃听者之间具有小距离、高信噪比（SNR）或双向FD通信设置的场景，观察到的增益是相当大的。
2019-04-30 cs.IT math.IT
Secrecy Outage Capacity of Fading Channels
本文研究了在平坦衰落信道下中断约束下的点到点安全通信。更具体地说，我们扩展了中断容量的定义以考虑保密约束，并在对发射机CSI（信道状态信息）的两种不同假设下获得了相应基本限制的尖锐特征。首先，我们发现中断保密容量假设发射机具有完善的知识的合法和窃听信道增益。在这种情况下，容量实现方案依赖于合法节点之间机会性地交换私钥。这些密钥存储在密钥缓冲区中，稍后使用Vernam的一次性密码本技术来保护延迟敏感数据。然后，我们将我们的结果扩展到更实际的情况下，假设发射机只知道合法的信道增益。在这里，我们的可验证性参数依赖于隐私放大技术来生成秘密密钥位。在这两种情况下，我们还描述了最佳功率控制策略，有趣的是，原来是一个明智的组合，信道反转和最佳遍历策略。最后，我们分析了关键缓冲区溢出对整体中断概率的影响。
2011-12-13 cs.IT math.IT
Secrecy Outage Analysis for Cooperative NOMA Systems with Relay Selection Scheme
研究了Nakagami- $m$衰落信道下多中继辅助非正交多址接入（NOMA）网络的保密中断性能。利用两个时隙从基站向目的地发送信号。在第一个时隙，基站通过消息映射策略将两个用户的叠加信号广播给所有解码转发中继。然后，选择的中继通过功率域NOMA技术向两个用户发送叠加信号。三种中继选择（RS）方案，即，提出了最优单中继选择（OSRS）方案、两步单中继选择（TSRS）方案和最优双中继选择（ODRS）方案，并分析了保密中断性能。作为一个基准，我们还研究了保密中断性能的NOMA系统与传统的多中继合并（TMRC）计划，其中所有的中继，成功地解码信号从源转发信号到NOMA用户具有相同的功率。考虑到两个NOMA用户的保密容量之间的相关性和不同的保密要求，推导了所提出的OSRS、TSRS和ODRS方案以及TMRC方案的安全中断概率（SOP）的封闭表达式，并通过仿真进行了验证。为了得到更多的见解，我们还推导出封闭形式的表达式的渐近SOP的所有计划与固定和动态的功率分配。此外，还得到了合作NOMA系统的保密分集阶。结果表明，与TMRC方案相比，我们提出的方案可以显著提高保密性能，并且所有采用固定功率分配的RS方案都获得了零SDO，而采用动态功率分配的OSRS方案获得了与TMRC相同的SDO。
2019-09-01 cs.IT math.IT
Full-Duplex Relay with Jamming Protocol for Improving Physical-Layer Security
该文提出了一种基于全双工中继的联合协作中继和干扰协议，以提高不同类型窃听者存在时的源-目的保密率。在这种所谓的\textit{FD-Relay with jamming (FDJ)}协议中，首先，FD中继器同时接收数据并向窃听者发送干扰，然后，转发数据，而源对窃听者进行干扰。在存在不同窃听者类型和自干扰（SI）的情况下，导出了建议FDJ的可扩展保密率，并与传统的半双工（HD）中继进行了比较。提出的FDJ和HD中继器在多载波情况下的保密率最大化的自适应功率分配制定为一个非凸优化问题和相应的迭代求解算法开发使用的两个凹函数（DC）的差异规划技术。仿真结果证实，FDJ提供了显着的改进，在保密率超过HD中继。
2014-09-08 cs.IT math.IT
Secrecy Outage Performance of Multi-antenna Wiretap Channels With Diversity Combinings Over Correlated Rayleigh Fading Channels
本文提出了一个详细的保密中断性能的相关多天线窃听信道与三个流行的分集合并方案，即最大比合并，选择合并，并在合法接收机的等增益合并的分析。对于单输入多输出窃听信道，导出了系统秘密中断概率的精确表达式和渐近表达式。研究结果表明，与所有通道都是独立的情况相比，仅主通道的相关性使SOP增加1/det（U），其中det（U）是相关矩阵U的行列式。相比之下，在合法接收器处的高信噪比状态下，主信道与窃听者信道之间的相关性对SOP具有积极影响。此外，对于多输入多输出窃听信道，两个发射天线选择（TAS）计划的SOP进行了分析所考虑的相关信道模型。这两种TAS方案的SOP关系由保密阵列增益量化。最后，数值模拟证实了分析结果。
2018-08-09 cs.IT math.IT
Maximum Secrecy Throughput of MIMOME FSO Communications with Outage Constraints
在这项工作中，我们考虑的情况下，两个多孔径合法的节点（爱丽丝和鲍勃）通过自由空间光（FSO）通信的存在下，一个多孔径窃听（夏娃），这是受到指向错误。根据Alice处的信道状态信息（CSI）的可用性，考虑两种不同的方案：i）自适应方案，其中Alice相对于Bob拥有瞬时CSI; ii）固定速率方案，其中这样的信息在Alice处不可用。上述方案的性能进行评估，最近提出的度量命名为有效的保密吞吐量（EST），其中包括可靠性和保密性的限制。通过约束系统的操作低于一个给定的最大允许的保密中断概率，我们评估的EST分析，并通过数值计算结果，表明使用多个孔径在爱丽丝是非常重要的实现最佳的EST。
2018-03-07 cs.IT math.IT
Jamming-Aided Secure Communication in Massive MIMO Rician Channels
本文研究了莱斯衰落信道下，对大型天线阵发射机的人工噪声辅助干扰设计。我们发现，当发射天线数趋于无穷大时，莱斯信道是否发生秘密中断取决于窃听者的几何位置。为此，我们首先定义并解析描述了秘密中断区域（SOR），指出了所有可能导致秘密中断的窃听者的位置。在此基础上，推导出了保密中断概率（SOP），并给出了干扰有益范围，即，确定了能够实现均匀干扰以降低SOP的窃听者的距离范围。然后，在不同的情况下，消息和人工噪声之间的最佳功率分配进行了研究。此外，为了更有效地使用干扰功率并进一步降低SOP，我们提出了仅在选定的波束（映射到物理角度）上产生干扰信号的定向干扰，并且针对有和没有可疑区域的信息的情况提出了功率分配算法，即，窃听者的可能位置我们进一步扩展到多用户和多细胞的情况下的讨论。最后，数值结果验证了我们的结论，并显示我们提出的干扰功率分配方案的有效性。
2015-07-23 cs.IT math.IT
On the Optimum Secrecy Outage Probability and Ergodic Secrecy Rate over Wireless Channels
ENSTA, Institut Polytechnique de Paris（巴黎理工学院）；Telecom Paris, Institut Polytechnique de Paris（巴黎理工学院）
本文研究了无线信道中在窃听者存在下的保密性问题，提出两种信道顺序关系，并证明在特定条件下，非预编码高斯输入为SOP、EPSR及ESR的最优解，同时推导了Rayleigh衰落信道的闭式表达式。
2026-04-24 cs.IT math.IT
Bounds on the Secrecy Outage Probability for Dependent Fading Channels
无线传输的敏感数据量将随着未来技术的发展而增加。这引发了许多关于安全数据传输的问题。除了密码学之外，近年来信息理论安全越来越受到关注。除其他外，它处理的问题，安全的数据传输的物理层上的合法接收器（鲍勃）在窃听者（夏娃）的存在。在这项工作中，我们调查上界和下界的秘密中断概率缓慢衰落窃听信道之间的衰落信道鲍勃和夏娃的任意依赖结构。信道状态信息在发射机（CSI-T）和可用性的CSI-T的情况下，只有主信道的合法接收机被认为是缺乏。此外，我们推导出明确的表达式的上限和下限瑞利衰落，并比较它们的情况下，独立的信道。合法信道和窃听信道的联合分布对可实现的保密中断概率有着巨大的影响。该界限使开发保证保密方案，仅测量边缘信道分布。
2020-09-21 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
Secrecy Outage Analysis of Non-Orthogonal Spectrum Sharing for Heterogeneous Cellular Networks
在本文中，我们调查的物理层安全性的异构蜂窝网络组成的一个宏小区和一个小小区的存在下，一个被动的窃听者，打算利用宏小区和小小区的传输。在异构蜂窝网络中，考虑了正交频谱共享（OSS）和非正交频谱共享（NOSS）两种情况。OSS允许宏小区和小小区以正交的方式接入给定的频谱带，而NOSS使它们能够同时接入相同的频谱，并且存在相互干扰。因此，我们提出了两种NOSS方案，即干扰限制NOSS（IL-NOSS）和干扰消除NOSS（IC-NOSS），其中相互干扰通过功率控制被限制在IL-NOSS中的可容忍水平以下，并且IC-NOSS方案利用专门设计的信号来消除合法蜂窝用户接收的干扰，同时混淆被动窃听者。我们推导出了OSS、IL-NOSS和IC-NOSS方案的整体保密中断概率的封闭形式表达式，该方案考虑了宏小区和小小区的传输保密性。通过在高信噪比区域的渐近秘密中断分析，我们进一步描述了OSS，IL-NOSS和IC-NOSS方案的秘密多样性。结果表明，OSS和IL-NOSS方法只能获得相同的保密分集增益为零，而IC-NOSS方案可以获得更高的保密分集增益为1。此外，数值结果表明，IC-NOSS方案显着优于OSS和IL-NOSS方法的整体保密中断概率。
2019-01-29 cs.IT math.IT
Secrecy Outage and Diversity Analysis of Cognitive Radio Systems
本文研究了多用户多窃听者认知无线电系统的物理层安全问题。该系统由多个认知用户（CU）向同一个认知基站（CBS）发送数据组成，而多个窃听者可以相互协作或独立地拦截CUs-CBS传输，分别称为协作窃听者和非协作窃听者。考虑到多个CU可用，我们提出了轮循调度以及最优和次优的用户调度方案，以提高安全的CUs-CBS传输对窃听攻击。具体地说，最优用户调度的设计是通过假设从CU到CBS，到主用户（PU）和窃听器的所有链路的信道状态信息（CSI）是可用的。相比之下，次优用户调度仅需要CUs-CBS链路的CSI，而不需要PU和窃听者的CSI。我们推导出了这三种调度方案的秘密中断概率的封闭形式的表达式中存在的协调和不协调的窃听。我们还进行了保密分集分析，并表明，轮询调度实现的多样性秩序只有一个，而最佳和次优的调度方案获得完全保密的多样性，无论窃听者合作与否。此外，数值保密中断的结果表明，协调和不协调窃听，最佳用户调度实现最好的安全性能和轮询调度执行最差。最后，随着CU数量的增加，最优和次优用户调度方案的秘密中断概率都显着提高。
2014-06-22 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
Secrecy Outage Analysis of Mixed RF-FSO Downlink SWIPT Systems
分析了一种安全的双跳混合无射频空间光（RF-FSO）下行链路同时无线信息和功率传输（SWIPT）系统。FSO链路和所有RF链路分别经历伽马-伽马、独立和相同的Nakagami- $m$衰落。我们分析了大气湍流，指向误差，检测技术，路径损耗和能量收集对保密性能的影响。合法和非法接收器的信噪比不是独立的，因为它们同时受到FSO链路的影响。我们推导出保密中断概率（SOP）的封闭形式的表达式，以及当中继和合法目的地的信噪比趋于无穷大时，SOP的渐近结果。Monte-Carlo模拟验证了我们的分析的准确性。结果表明，秘密分集阶数（SDO）取决于中继-目的链路的衰落参数和目的天线的数目。此外，SDO还取决于衰落参数、指向误差参数和FSO链路的检测类型。
2019-09-01 cs.IT math.IT
Novel Outage-Aware NOMA Protocol for Secrecy Fairness Maximization Among Untrusted Users
针对频谱高效安全非正交多址接入（NOMA）的重要意义，提出了一种新的服务质量（QoS）感知的安全NOMA协议，该协议最大化了非可信用户之间的保密公平性。考虑到一个基站（BS）和两个用户，一种新的解码顺序的设计，提供安全的两个用户。以保证用户间的保密公平性为目标，在满足用户QoS需求的同时，在基站发射功率预算约束下，研究了最大保密中断概率（SOP）的最小化问题.得到了线对中断概率（POP）和使POP最小的最优功率分配（PA）的闭式表达式。为了分析保密性能，推导了两个用户的SOP的解析表达式，并利用广义凸性的概念解决了各个SOP最小化问题。在低计算复杂性下，从保密公平性的角度得到了一个全局最优解，并得到了严格的近似解.数值结果提出了有用的见解，全球优化PA，确保保密公平性，并提供约55.12%，69.30%，和19.11%的性能增益，分别相比，固定PA和个人用户的最佳PA。最后，提出了一种安全公平性能和QoS需求之间的折衷方案。
2021-03-31 cs.IT eess.SP math.IT
Sum Secrecy Rate in Full-Duplex Wiretap Channel with Imperfect CSI
在本文中，我们考虑在全双工窃听信道中存在窃听者和不完美的信道状态信息（CSI）的可实现的和保密率。我们假设参与全双工通信的用户和窃听者都有单天线。用户具有各自的发射功率约束。它们还发射干扰信号以提高保密率。通过最大化和保密率得到可实现的完美保密率域。给出了相应的消息信号和干扰信号的最佳功率。数值结果表明，不完美的CSI上的可实现的保密率区域的影响。
2014-01-16 cs.IT math.IT
Classical-Quantum Arbitrarily Varying Wiretap Channel: Secret Message Transmission under Jamming Attacks
我们分析了任意变化的经典量子窃听信道，这些信道同时受到两种攻击：一种是被动的（窃听），另一种是主动的（干扰）。我们以前的工作进展，通过引入一个减少类的允许代码，满足更严格的保密要求比以前的定义。此外，我们证明了合法链接的非对称性足以使确定性和共同随机性辅助的保密能力相等。最后，我们重点分析了这两种保密容量的解析性质：完整地刻画了它们的间断点，以及它们的超激活性质。
2017-02-12 cs.IT math.IT
Opportunistic Jamming for Enhancing Security: Stochastic Geometry Modeling and Analysis
本文研究了单输入单输出多窃听者（SISOM）信道与多个单天线干扰器的保密通信，其中干扰器和窃听器按照独立的二维齐次泊松点过程（PPP）分布。为了提高物理层的安全性，提出了一种机会性多干扰源选择方案，选择对合法接收机的信道增益小于某个阈值的干扰源发送独立同分布（\emph{i.i.d.}）高斯干扰信号来迷惑窃听者。我们描述了我们提出的干扰机选择方案所实现的保密吞吐量，并表明保密吞吐量是选择阈值的准凹函数。
2016-02-27 cs.IT math.IT
Secrecy Outage Analysis over Correlated Composite Generalized-Gamma Fading Channels
University of Rome Tor Vergata（罗马第二大学）；McGill University（麦吉尔大学）；King Saud University（沙特国王大学）
本文针对相关复合广义Gamma衰落信道的物理层安全问题，推导了相关保密性能指标的闭式表达式，验证了衰落参数对保密性能的影响，为该类信道的物理层安全分析提供了理论支撑。
2026-09-01 cs.IT eess.SP math.IT
Cyber-Physical-Systems and Secrecy Outage Probability: Revisited
本文从技术上探讨了保密率$Λ$和保密中断概率（SOP）的凹版本为$\mathop{{\rm \mathbb{M}ax}}\limits_{Δ} {\rm \; } \mathbb{P}\mathscr{r} \big( Λ\ge λ\big) $的最大化问题。我们这样做是从一个通用的观点，即使我们使用传统的Wyner的窃听通道，我们的系统模型$-$的东西，可以扩展到每一种保密建模和分析。我们考虑它的黎曼流形，并在数学上定义它的体积为$\mathbb{V}\mathscr{ol}\big \lbrace Λ\big \rbrace$。通过得到黎曼流形及其体积的一个新的界，我们随后将它与相对概率闭包中存在的特征值的个数联系起来。借助\textit{Finsler's}引理、广义\textit{Young's}不等式、广义\textit{Brunn-Minkowski}不等式、\textit{Talagrand's}浓度不等式，证明了一些新的引理.此外，我们提出了一种新的马尔可夫决策过程为基础的强化学习算法，以找到最佳的政策有关的特征值分布$-$的东西，扩展到一个可能的半马尔可夫决策过程的情况下，定期攻击。
2022-06-14 cs.IT math.IT
Secrecy Outage Probability Analysis for Downlink NOMA with Imperfect SIC at Untrusted Users
针对含两个不可信用户且 SIC 非理想的下行 NOMA 系统，设计安全通信协议，推导功率分配边界及两用户 SOP 的解析与闭式近似，并通过数值结果验证分析。
2023-08-17 cs.IT math.IT
Secure Outage Analysis of FSO Communications Over Arbitrarily Correlated Málaga Turbulence Channels
在本文中，我们分析了更现实的窃听场景的自由空间光通信（FSO）的保密中断性能，其中的主链路和窃听链路是相关的。FSO衰落信道由著名的Málaga分布建模。导出了保密中断概率（SOP）和非零保密容量概率（PNZSC）等保密性能指标的精确表达式，并对SOP进行了渐近分析。所得结果揭示了信道相关性对自由空间光通信的影响。与直觉相反，随着相关性的增加，保密中断性能表现出非单调行为。更具体地，随着相关性在某个范围内增加，存在用于实现目标SOP的SNR损失。然而，当相关性进一步增加超过某个阈值时，SOP性能显著提高。
2021-03-12 cs.IT cs.SY eess.SY
Optimal Power Allocation and Secrecy Sum Rate in Two-Way Untrusted Relaying
在本文中，我们研究了保密性能的双向中继之间的多天线基站（BS）和一个单天线移动用户（MU）的存在下，多天线友好干扰（FJ）。我们认为不可信的中继场景中的放大转发中继既是一个必要的助手和潜在的窃听者。为了最大限度地提高瞬时保密和速率，我们推导出新的封闭形式的解决方案的最优功率分配（OPA）的情况下，中继友好干扰（WFJ）的BS和MU之间。基于OPA解，导出了瑞利衰落信道下各态历经保密和速率（ESSR）的新的封闭表达式。此外，我们明确地确定高信噪比斜率和功率偏移的ESSR突出友好干扰的好处。数值例子证明了FJ的位置和天线数量对保密性能的影响。
2017-09-05 cs.CR cs.IT math.IT
Closed-Form Expressions for Secrecy Capacity over Correlated Rayleigh Fading Channels
在信道状态信息完全可用的前提下，研究了相关瑞利衰落信道上的窃听保密通信。基于信息论公式，我们推导出封闭形式的平均保密容量和中断概率的表达式。仿真结果证实了我们的解析表达式。
2010-03-23 cs.CR cs.IT math.IT
Achieving secrecy without knowing the number of eavesdropper antennas
现有的物理层安全研究一般假设窃听天线的数目是已知的。虽然这个假设可以很容易地计算出可达到的保密率，但实际上很难实现。在本文中，我们提供了一个创新的方法来研究安全的通信系统，而不知道窃听天线的数量，通过引入空间约束的概念到物理层安全。具体地，假设窃听者具有有限的空间区域来放置（可能无限数量的）天线。从实际的角度来看，知道窃听者的空间约束比知道窃听者天线的数量要容易得多。我们推导出在有和没有友好干扰的情况下空间受限系统可实现的保密率。我们表明，一个非零的保密率是可以实现的一个友好的干扰机的帮助下，即使窃听者放置在其空间区域的天线的无限数量。此外，我们发现，可实现的保密率不单调增加的干扰功率，因此，我们得到的最佳干扰功率，最大化保密率的封闭形式的解决方案。
2015-08-01 cs.IT math.IT
Artificial-Noise-Aided Transmission in Multi-Antenna Relay Wiretap Channels with Spatially Random Eavesdroppers
我们设计了一个新的安全传输方案中的中继窃听信道中的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。为了实用起见，我们考虑一个通用的天线配置，其中的源，中继，目的地，和窃听器都配备了多个天线。为了迷惑窃听者，我们假设源和中继器除了发送信息信号之外还发送人工噪声信号。我们首先推导出一个封闭形式的表达式的传输中断概率和一个易于计算的表达式的保密中断概率。值得注意的是，这些表达式对于源、中继和目的地处的任意数量的天线都是有效的。然后，我们推导出简单而有价值的表达式的渐近传输中断概率和渐近保密中断概率，这揭示了保密性能时，在源的天线数量增长足够大。使用我们的表达式，我们量化了一个实用的性能指标，即保密吞吐量，保密中断概率约束下。我们进一步确定的系统和信道参数，最大限度地提高保密吞吐量，导致分析安全解决方案适合现实世界的部署。
2016-05-05 cs.IT math.IT
Physical Layer Security with Uncoordinated Helpers Implementing Cooperative Jamming
无线通信网络被认为是由一个源（爱丽丝），一个目的地（鲍勃）和一个窃听者（夏娃），每个配备有一个单一的天线。通信由多个助手辅助，每个助手配备有两个天线，其实现合作干扰，即，传送噪音来迷惑夏娃导出了使保密率最大化的最优干扰噪声结构。还考虑了调零噪声场景，其中每个助手发送在Bob处调零的噪声。每个助手只需要知道自己与Bob的链接，就可以在本地确定噪声。对于最优结构噪声，需要所有链路的全局信息。虽然分析表明，在每个助手两个天线的情况下，调零解决方案在可实现的保密率方面是次优的，但仿真表明，性能差异相当小，廉价且易于实现的调零方案接近最优。
2012-02-29 cs.CR cs.IT math.IT
