Physical Layer Security in Heterogeneous Cellular Networks
异构蜂窝网络（HCN）是部署5G蜂窝网络的一种有前途的方法。本文全面研究了基站、授权用户和窃听者均随机分布的多层HCN中的物理层安全问题。我们首先提出了一个基于接入阈值的保密移动关联策略，该策略将每个用户与提供超过阈值的最大\emph{truncated average received signal power}的BS相关联。在该策略下，我们研究了随机用户的连接概率和保密概率，并给出了这两个度量的易处理的表达式。渐近分析表明，设置较大的访问阈值增加连接概率，而降低秘密概率。我们进一步评估了网络范围内的保密吞吐量和每个用户的最小保密吞吐量与连接和保密概率约束。我们发现，引入一个适当选择的访问阈值显着提高了HCN的保密吞吐量性能。
2016-01-07 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
Physical-Layer Security in the Finite Blocklength Regime over Fading Channels
本文研究了在慢衰落信道中，从发送端到合法接收端的物理层安全传输，并考虑了有限块长保密编码的影响。建立了一个全面的分析和优化框架，以研究单天线和多天线发射机场景下的保密吞吐量。设计了自适应和非自适应设计方案，分别利用合法接收机的瞬时和统计信道状态信息来最大化保密吞吐量。具体而言，最佳的传输策略，块长度和码率联合设计，以最大限度地提高保密吞吐量。此外，零空间人工噪声被用来提高保密吞吐量的多天线设置与最佳功率分配推导。具体而言，1）在所提出的传输策略下，增加块长度有利于可靠性和保密性; 2）保密吞吐量随着块长度单调增加; 3）保密吞吐量随着保密速率的增加而增加，然后减小，并且为了在速率和解码正确性之间取得良好的平衡，应该仔细选择使保密吞吐量最大化的最佳保密速率。数值结果最终验证了理论研究结果。
2020-02-08 cs.IT math.IT
Physical Layer Security in Three-Tier Wireless Sensor Networks: A Stochastic Geometry Approach
本文开发了一个易于处理的框架，利用随机几何在三层无线传感器网络的物理层安全的潜在好处。在这类网络中，来自远程传感器的传感数据由sink通过接入点收集，外部窃听者截获数据传输，本文重点研究了两种情况下的安全传输：主动传感器将传感数据传输给接入点，主动接入点将数据转发给sink。在这两种情况下，我们得到新的紧凑的平均保密率的表达式。我们还得到了一个新的紧凑的整体平均保密率的表达式。数值结果证实了我们的分析，并表明在接入点多天线可以提高三层无线传感器网络的安全性。我们的研究结果表明，增加接入点的数量降低了接入点和其相关的汇之间的平均保密率。然而，我们发现，增加接入点的数量首先增加了整体平均保密率，超过一个临界值，整体平均保密率然后下降。当增加活动传感器的数量时，传感器与其关联的接入点之间的平均保密率和整体平均保密率都降低。相比之下，增加信宿的数量既提高了接入点与其相关联的信宿之间的平均保密率，也提高了总体平均保密率。
2016-01-10 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Physical Layer Security in Relay Networks with Outdated Relay Selection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
Secrecy Energy Efficiency Optimization for MISO and SISO Communication Networks
能量效率、高数据率和安全通信是未来无线网络的基本要求。本文考虑了保密能量效率的优化问题。最优波束形成器设计的MISO系统与不考虑最小所需的保密率。此外，在SISO系统中的最优功率控制进行了使用一个有效的迭代法，这是其次是通过分析之间的权衡保密能量效率和保密率的MISO和SISO系统。
2015-05-06 cs.IT math.IT
Physical Layer Security in Downlink Multi-Antenna Cellular Networks
在本文中，我们研究了蜂窝网络的下行链路的物理层安全性，其中传输到每个移动用户的机密消息可以被（i）在同一小区中的其他用户和（ii）在其他小区中的用户窃听。基站和移动用户的位置被建模为两个独立的二维泊松点过程。使用所提出的模型，我们分析了正则化信道逆（RCI）预编码实现的保密率进行大系统分析，结合随机几何和随机矩阵理论的工具。我们得到近似的保密中断的概率和平均保密率，并表征制度，RCI预编码实现非零保密率。我们发现，不同于孤立的细胞，在蜂窝网络中的保密率不单调增长的发射功率，和网络往往是在保密中断，如果发射功率增长无界。此外，我们表明，有一个最佳的值的基站部署密度，最大化的保密率，这个值是一个信号噪声比的递减函数。
2013-07-27 cs.IT math.IT
Physical-layer Security for Indoor Visible Light Communications: Secrecy Capacity Analysis
本文研究了由发射机、合法接收机和窃听者组成的室内可见光通信（VLC）网络的物理层安全问题。主信道和窃听信道都具有非负输入，这些输入被加性高斯白噪声破坏。考虑到照明要求和光源的物理特性，输入也受到其平均和峰值光强的约束。研究了两种情况：一种是仅具有平均光强约束，另一种是具有平均和峰值光强约束。基于信息论，推导了两种情况下保密容量上下界的封闭表达式。数值结果表明，保密容量的上下界是紧的，从而验证了所推导的封闭形式的表达式。此外，从理论上分析了该算法在高信噪比下的渐近行为。在高信噪比下，当仅考虑平均光强约束时，保密容量的渐近上界和渐近下界之间存在很小的性能差距。当同时考虑平均和峰值光强约束时，保密容量的渐近上界和下界是一致的。数值结果也证实了这些结论。
2018-07-26 cs.IT math.IT
Analysis of Short Blocklength Codes for Secrecy
在本文中，我们提供了适用于物理层编码技术有限块长度高斯和衰落窃听信道模型的保密度量。我们的指标超越了一些已知的实际保密措施，如误码率和安全差距，使较低的概率保证出错率在短块长度之前和之后的保密解码器。我们的技术是特别有用的情况下，应用传统的信息理论的安全措施是不切实际的或根本还没有理解。这些度量可以帮助实际的系统分析和物理层安全代码的实际系统设计。此外，这些新措施填补了物理层安全编码的实际安全措施的当前景观中的空白，并可能有助于在现实世界系统中广泛采用物理层技术来实现安全性。我们还展示了如何提供新的指标技术，减少现实的信道模型，以更简单的离散无记忆窃听信道等价物，现有的保密码设计可以实现信息理论上的安全。
2015-09-23 cs.CR cs.IT math.IT
Hiding Symbols and Functions: New Metrics and Constructions for Information-Theoretic Security
我们提出了信息理论的定义和结果分析的公钥加密方案超出了完美的保密制度，即当完美的保密性是没有达到。我们采用两条分析线，一个基于无损信源编码，另一个类似于率失真理论。首先，我们提出了一个新的信息理论度量的安全性，称为符号保密，并推导出相关的基本界限。然后，我们介绍了列表源代码（LSC），这是一个通用的框架映射的密钥长度（熵）的列表大小，窃听者必须解决，以恢复秘密消息。我们提供了明确的结构的LSC，并证明，当源是均匀分布的，最高级别的符号保密的一个固定的密钥长度可以实现通过基于最小距离可分离（MDS）码的建设。使用相关的率失真理论的分析，然后，我们展示了如何符号保密可以用来确定窃听者正确地重建原始明文的功能的概率。我们说明了如何将这些界限可以应用到表征安全属性的公钥加密方案，特别是，扩展安全要求的基础上，符号保密的功能设置。
2015-03-30 cs.IT math.IT
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
Average Secrecy Capacity of Free-Space Optical Communication Systems with On-Off Keying Modulation and Threshold Detection
本文研究了自由空间光（FSO）链路中的安全通信问题。特别是，我们研究了平均保密能力的应用物理层安全，以实现安全的FSO通信系统中的二进制电平开关键控强度调制和阈值检测，广泛使用的系统在FSO通信。我们首先定义了我们的系统的瞬时保密容量，然后提供了一个下界，这是基于一个简单的设计原则，为实际应用，并产生一个更简单的方程。接下来，我们推导出平均保密容量的一般表达式和相应的下界的基础上的比特错误概率。最后，对相关对数正态衰落模型的特殊情况进行了数值分析，分析了衰落和信道相关性对平均保密容量的影响。
2016-01-24 cs.IT math.IT
Cryptographic and Information-theoretic Security Capacities for General Arbitrarily Varying Wiretap Channels
Technical University of Munich（慕尼黑工业大学）；ShanghaiTech University（上海科技大学）；T-Labs, Deutsche Telekom AG（德意志电信股份公司 T-Labs）
本文比较了任意变化窃密信道与一般任意变化窃密信道在语义安全约束下的安全容量，证明了在特定条件下强安全容量与语义安全容量相等。
2026-05-11 cs.CR cs.IT math.IT
On the Relationship Between the Multi-antenna Secrecy Communications and Cognitive Radio Communications
研究了多个窃听者使用单天线或多天线时多天线或多输入多输出（MIMO）保密信道的容量。已知的是，MIMO保密容量是可实现的最佳传输协方差矩阵，最大化的秘密用户和窃听者的信道互信息之间的最小差异。因此，MIMO保密容量计算可以被公式化为非凸的最大-最小问题，这不能通过标准的凸优化技术有效地解决。为了处理这个困难，我们探索MIMO保密信道和最近开发的MIMO认知无线电（CR）信道之间的关系，其中多天线次用户在同一频谱上同时与多个主用户进行传输，受到主用户处的接收干扰功率约束，或者所谓的“干扰温度（ITF）”约束。通过构造一个辅助CR MIMO信道，具有相同的信道响应的MIMO保密信道，我们证明了最佳的传输协方差矩阵，以实现保密容量是相同的，以实现CR频谱共享容量与适当选择的IT约束。基于这种关系，提出了几种算法来解决非凸保密容量计算问题，将其转化为一系列凸的CR频谱共享容量计算问题。对于单天线窃听者的情况，该算法得到了MIMO保密信道的精确容量;对于多天线窃听者的情况，该算法得到了MIMO保密信道容量的上界和下界。
2009-01-30 cs.IT math.IT
Energy Efficiency Maximization for Full-Duplex UAV Secrecy Communication
提出了一种新的全双工保密通信方案，并研究了其优化设计，以实现最大的能量效率（EE）的无人机（UAV）。具体地，UAV从地面源接收机密信息，同时发送干扰信号以干扰潜在的地面窃听者。由于无人机在实践中机载能量有限，我们的目标是通过在给定初始和最终位置的有限飞行时间内联合优化无人机轨迹和源/无人机发射/干扰功率，最大限度地提高其保密通信的EE。虽然问题很难解决，我们提出了一个有效的迭代算法，以获得其次优解。仿真结果表明，与各种基准方案相比，所提出的联合设计方案可以显著提高无人机保密通信的效率。
2019-06-18 cs.IT math.IT
Physical Layer Security for NOMA Transmission in mmWave Drone Networks
非正交多址（NOMA）和毫米波（mmWave）传输使无人机（UAV）辅助的无线网络能够在密集的城市区域提供宽带连接。然而，恶意接收器的存在会危及无人机对地通信链路的安全性，从而降低保密率。在这项工作中，我们认为在毫米波无人机辅助无线网络中的NOMA为基础的传输策略，并严格调查各自的安全速率性能。特别是，我们提出了一个保护区的方法，以提高安全率的性能，防止最脆弱的子区域（用户区域外）的恶意接收器的存在。相应的保密率，然后推导出分析作为一个功能的保护区，这验证了很大的保密率的改善，通过优化形状的保护区在使用中。此外，我们表明，毫米波链路的最佳保护区形状似乎是保护角度与距离尺寸之间的折衷，否则将形成仅保护6 GHz以下链路的距离尺寸。我们还数值评估的影响，传输功率，保护区的大小，和无人机高度的second-rate性能的改善作为实际考虑。
2020-12-03 cs.IT math.IT
Security Enhancement for Coupled Phase-Shift STAR-RIS Networks
研究了同时发射和反射的可重构智能表面辅助通信系统的安全传输问题。针对STAR-RIS辅助通信中独特的全空间相互窃听问题，考虑到STAR-RIS的耦合相移和用户的公平保密要求，提出了一种新的安全波束形成方案。特别是，基于惩罚的保密波束形成算法的开发，以解决由此产生的非凸优化问题，其中耦合的传输/反射系数的封闭形式的解决方案，在每次迭代中获得。数值结果表明：1）所提出的方案比传统的RIS具有更高的保密容量; 2）4位离散移相器足以保证保密性。
2022-08-22 cs.IT math.IT
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
Enhancing the Physical Layer Security of Non-orthogonal Multiple Access in Large-Scale Networks
运用随机几何理论研究了大规模网络中非正交多址接入（NOMA）的物理层安全问题。单天线和多天线辅助传输的情况下，被认为是基站（BS）与随机分布的NOMA用户进行通信。在单天线的情况下，我们采用了一个保护区周围的BS建立窃听者排除区的帮助下仔细的信道排序的NOMA用户。在多天线场景中，在BS处生成人工噪声以进一步提高波束成形辅助系统的安全性。为了表征的保密性能，我们推导出新的精确表达式的安全中断概率为单天线和多天线辅助的情况下。为了获得进一步的见解，1）对于单天线场景，我们对所选择的用户对执行保密分集阶数分析。分析结果表明，保密分集阶数由所选用户对中信道条件最差的用户决定; 2）在多天线情况下，当发射天线数趋于无穷大时，推导出了渐近保密中断概率。蒙特卡洛模拟验证了分析结果，并表明：i）通过调用保护区和在基站产生人工噪声，可以提高NOMA网络的安全性能; ii）渐近秘密中断概率接近于精确的秘密中断概率。
2017-01-07 cs.IT math.IT
Effective Secrecy: Reliability, Confusion and Stealth
定义了一种称为有效安全的安全措施，包括强保密性和隐形通信。有效的保密确保信息无法被破译，并且隐藏有意义的通信。为了测量隐形，我们使用可分辨性并将其与二元假设检验相关联。结果开发窃听渠道和广播渠道的机密信息。
2014-01-24 cs.CR cs.IT math.IT
An Overview of Generic Tools for Information-Theoretic Secrecy Performance Analysis over Wiretap Fading Channels
一种替代或补充的方法被称为物理层安全已经被提出来提供一个额外的安全层上的传统的密码技术。在本文中，保密性能的调查，在经典的爱丽丝鲍勃夏娃窃听衰落信道的概述进行。在经典窃听信道模型的基础上，综合列举并比较了小尺度、大尺度、复合和级联衰落信道模型下物理层保密性分析的现有研究成果。给出了精确的保密度量表达式，包括保密中断概率（SOP）、非零保密容量概率（PNZ）、平均保密容量（ASC）和保密界（包括SOP下界和遍历保密容量）。为了以更通用和灵活的分布包含上述四种衰落信道模型，混合伽马（MG）、高斯混合（MoG）和Fox的$H$函数分布是主要包含上述四种衰落信道模型的三个有用的候选。它表明，它们是灵活的和通用的辅助保密性分析，以获得封闭形式的表达式。同时也强调了它们的优点和局限性。最后，这三种方法被证明是一个统一的保密分析框架，可以覆盖所有类型的独立窃听衰落信道模型。此外，本文还根据系统的结构，回顾了现有的保密增强技术，给出了开关传输方案、干扰方法（包括人工噪声和人工快衰落）、天线选择和安全域。
2020-12-14 cs.IT math.IT
Regular LDPC codes on BMS wiretap channels: Security bounds
本文研究规则LDPC码在二进制无记忆对称窃听信道上的安全性，将信息泄露量从o(n)改进为O(log^2 n)，超越了容量逼近码族的一般保密保证。
2025-02-09 cs.IT math.IT
Secrecy Capacity Bounds for Visible Light Communications With Signal-Dependent Noise
在物理层安全中，最基本的问题之一是保密容量。研究了由发射机、合法接收机和窃听接收机组成的室内可见光通信系统的保密容量。在这样的系统中，既考虑了信号无关的高斯噪声，也考虑了信号相关的高斯噪声。在非负性和平均光强约束下，首先利用变分法、保密容量的对偶表达式和“逃逸到无穷大的最优输入分布”的概念，推导出保密容量的上下界.数值结果表明，保密容量的上下界是紧的。通过在大光强下的渐近分析，在渐近上界和下界之间存在小的性能差距。然后，通过增加峰值光强约束，进一步分析了保密容量的精确界和渐近界。最后，数值结果验证了所导出的边界的严密性。
2021-09-23 cs.IT math.IT
Physical Layer Security in Random NOMA-Enabled Heterogeneous Networks
本文分析了物理层保密方法在支持非正交多址接入（NOMA）的异构网络（HetNet）中的性能。考虑$K$层多小区HetNet，包括在所有层中采用的NOMA。基站、合法用户（在两用户NOMA设置中）和被动窃听者都是随机分布的，所有这些都具有单天线。假设节点分布为独立的泊松点过程，利用随机几何方法来刻画遍历保密率。在特殊情况下，合法用户的遍历保密率的下限的封闭形式的表达式推导出的遍历保密率的下限。此外，更简单的表达式遍历保密率得到的干扰限制制度与消失的噪声方差。多层技术，NOMA，和物理层保密的效果进行了研究，使用数值结果。结果表明，将HetNet应用于安全的多小区NOMA系统，提高了频谱效率性能。
2022-10-21 cs.IT math.IT
Study of Tomlinson-Harashima Precoding Strategies for Physical-Layer Security in Wireless Networks
在本文中，我们提出了新的非线性预编码器的多用户MIMO系统的下行链路存在多个窃听。所提出的非线性预编码器的设计，以提高物理层的保密率。具体来说，我们结合非线性连续优化汤姆林森-原岛预编码（SO-THP）与广义矩阵求逆（GMI）技术，以最大限度地提高物理层的保密率。为了比较的目的，我们研究了不同的传统预编码器与所提出的算法的保密率以及BER性能。我们还研究了简化的广义矩阵求逆（S-GMI）和格缩减（LR）技术，以有效地计算预编码器的参数。我们进一步进行计算复杂性和保密率的建议和现有的算法分析。此外，在窃听者不知道信道状态信息（CSI）的情况下，采用在传输前注入人工噪声（AN）的策略来提高物理层保密率。仿真结果表明，提出的非线性预编码器优于现有的预编码器的误码率和保密率性能。
2016-10-22 cs.IT math.IT
Secrecy Wireless Information and Power Transfer: Challenges and Opportunities
无线信息和电力传输（WIPT）能够实现更可持续和更有弹性的通信，因为它避免了频繁的电池充电和更换。然而，由于无线信道的开放性质，它也遭受可能的信息拦截。与传统的安全通信相比，保密无线信息和功率传输（SWIPT）具有几个独特的特点。一方面，无线电力传输可能增加窃听的脆弱性，因为作为潜在窃听者的电力接收器通常具有比信息接收器更短的访问距离。另一方面，可以利用无线功率传输来增强无线安全性。本文回顾了各种SWIPT场景中的安全问题，重点揭示了实施SWIPT的相应挑战和机遇。此外，我们提供了一个调查的各种物理层安全技术，以提高保密性能。特别是，我们建议使用大规模多输入多输出（MIMO）技术，以提高功率传输效率和安全的信息传输的同时。最后，我们讨论了几个潜在的研究方向，以进一步提高SWIPT系统的安全性。
2015-12-22 cs.IT math.IT
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
A Survey of Optimization Approaches for Wireless Physical Layer Security
由于无线网络中的恶意攻击，物理层的安全性越来越受到学术界和工业界的关注。物理层安全的研究主要集中在从信息论的角度研究保密容量/可达保密率/容量模糊域，或者从最优化和信号处理的角度进行安全设计。由于其在安全设计中的重要性，本文对后者的研究方向进行了全面的综述。调查从典型的窃听信道模型开始，以涵盖常见的场景和系统。然后从资源分配、波束成形/预编码、天线/节点选择和协作等方面总结了物理层安全设计的主题。在此基础上，讨论了安全设计中常用的性能指标和基本优化问题。在此基础上，从保密率最大化、保密攻击概率最小化、功耗最小化和安全能量效率最大化四个方面对物理层安全的优化方法进行了综述。此外，信道状态信息的优化和设计的影响进行了讨论。最后，该调查总结了对未来潜在方向和公开挑战的看法。
2019-01-23 cs.IT math.IT
Average Secrecy Capacity Maximization of Rotatable Antenna-Assisted Secure Communications
Guangdong Provincial Key Laboratory of Power System Network Security（广东省电力系统网络安全重点实验室）
本文提出了一种基于可旋转天线的保密容量最大化方法，通过理论分析和仿真验证，得出了近优解并验证了其在高SNR下的有效性。
2025-11-22 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
Adding Common Randomness Can Remove the Secrecy Constraints in Communication Networks
在通信网络中，保密约束通常会导致容量或广义自由度（GDoF）的额外限制，在这个意义上，由于保密约束而导致容量或GDoF的惩罚。在过去的几十年里，研究人员已经做出了大量的努力来了解通信网络中保密约束的限制。在这项工作中，我们专注于如何消除通信网络中的保密约束，即，如何消除由于保密约束而导致的GDoF惩罚。我们从三个基本的设置：一个两个用户的对称高斯干扰信道的机密消息，一个对称高斯窃听信道的助手，和一个两个用户的对称高斯多址窃听信道。有趣的是，在这项工作中，我们表明，在发射机处添加公共随机性可以完全消除这里考虑的三种设置的GDoF或GDoF区域中的惩罚。结果表明，在发送端添加公共随机性是一种有效的方法，可以消除通信网络中的保密约束。常见的随机性可以离线生成。共同随机性的作用是在窃听者处干扰信息信号，而不会在合法接收者处造成太多干扰。为了实现这一作用，一个新的方法，马尔可夫链的干扰抵消提出了利用共同的随机性的可扩展性计划。从实际的角度来看，我们希望使用较少的随机性来消除GDoF性能方面的保密约束。有了这个动机，对于大多数情况下，我们的共同随机性的最小GDoF的特征，以消除保密约束，基于我们推导的转换和可验证性。
2019-07-10 cs.IT 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
Artificial Interference Aided Physical Layer Security in Cache-enabled Heterogeneous Networks
缓存流行内容是卸载无线网络中移动数据流量的一种很有前途的方法，但到目前为止，缓存在提高物理层安全性（PLS）方面的潜在优势很少被考虑。在本文中，我们有助于利用用户的缓存能力，以提高PLS在无线异构网络（HetNet）的设计和理论理解。在这样的网络中，基站（BS）通过利用一些可用功率来发送预先缓存的文件，使得仅窃听者的信道被降级，来确保通信的保密性。因此，BS，用户和窃听者的节点位置首先建模为相互独立的泊松点过程（PPP）和相应的文件访问协议的开发。然后，我们推导出两个指标的解析表达式，平均保密率和保密覆盖概率，为建议的系统。数值结果表明，所提出的网络的显着的安全优势，并表征网络资源的保密度量的影响。
2017-11-11 cs.IT math.IT
Mode Selection and Spectrum Partition for D2D Inband Communications: A Physical Layer Security Perspective
本文从物理层安全（PLS）的角度研究了蜂窝网络中带内设备到设备（D2 D）通信的模式选择和频谱划分的基本问题。我们考虑允许每个D2 D对概率性地在蜂窝和覆盖模式之间切换的模式选择方案，以及其中系统频谱在蜂窝和覆盖D2 D通信之间正交划分的频谱划分方案。我们首先开发了一个通用的理论框架来模拟蜂窝用户的保密中断/保密容量性能和D2 D对的中断/容量性能，并进行性能优化，以确定最佳的模式选择和频谱划分，以实现保密容量最大化和保密中断概率最小化。最后，通过一个案例研究，展示了该理论框架在性能建模和优化中的应用，并说明了模式选择和频谱划分对带内D2 D通信PLS性能的影响。
2018-02-09 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
Secure Communication in the Low-SNR Regime: A Characterization of the Energy-Secrecy Tradeoff
研究了低信噪比条件下多天线窃听信道的保密容量。推导了在SNR = 0时保密容量对SNR的一阶和二阶导数的表达式。确定了实现这些衍生物所需的传输策略。特别地，在低信噪比情况下，在最大特征值特征空间H_m * H_m-N_m/N_e H_e * H_e中传输是最优的，其中H_m和H_e分别表示与合法接收者和窃听者相关的信道矩阵，N_m和N_e分别表示接收者和窃听者处的噪声方差。通过找到安全可靠通信所需的最小比特能量以及宽带斜率来分析能量效率。在保密约束下增加的比特能量需求被量化。最后，衰落的影响进行了研究。
2009-01-20 cs.IT math.IT
Artificial Noisy MIMO Systems under Correlated Scattering Rayleigh Fading -- A Physical Layer Security Approach
现有的人工噪声（AN）安全系统的研究假设只有零空间被用来发送AN信号，所有的特征子信道应该被用来传输消息。我们先前的工作提出了一个AN方案，分配一些特征子信道来传输AN信号，以提高保密率。然而，我们以前的工作只考虑不相关的MIMO瑞利衰落信道。实际上，在实际的散射信道环境中，天线之间的相关性是存在的。在本文中，我们扩展我们以前的AN计划，空间相关的瑞利衰落信道在合法的接收器和窃听器侧，并推导出一个确切的理论表达式的遍历保密率的AN计划，以及近似分析。数值和仿真结果都表明，所提出的AN方案提供了一个更高的遍历保密率比现有的计划，揭示了一个事实，窃听者的天线之间的相关性可以潜在地提高MIMO系统的保密率。
2019-06-10 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
Free-space optical channel estimation for physical layer security
我们目前的实验数据在自由空间光（FSO）链路在人眼安全波长的消息传输，使用一个发送器和两个接收器终端，其中后两个是一个合法的接收器和窃听器组成的测试床。该测试平台允许我们模拟物理层（PHY）安全的典型场景，如卫星到地面激光通信。我们估计信息理论的指标，包括保密率，保密中断概率，并预期的代码长度为给定的保密标准的基础上观察到的信道统计。然后，我们讨论了在实际衰落条件下的安全消息传输的操作原理，并提供了一个多层的安全体系结构相结合的物理层安全和上层（算法）安全的指导方针。
2016-07-10 cs.IT math.IT
Secrecy Analysis of Energy-Harvesting Backscatter Communications with Tag Selection in Nakagami-m Fading
本文针对 Nakagami-m 衰落下的非线性能量收集反向散射通信，分析四种标签选择方案的保密性能，推导 SOP 与 IP 的闭式及渐近表达式并通过仿真验证。
2025-03-16 cs.IT math.IT
Opportunistic Relay in Multicast Channels with Generalized Shadowed Fading Effects: A Physical Layer Security Perspective
由于无线信道的衰落和遮蔽的同时存在，通过无线多播网络的普通传输受到极大的阻碍，可以通过适当地利用传播介质的随机属性来增强安全传输。本研究的重点是利用这些属性，以提高物理层安全（PLS）性能的双跳无线多播网络在kappa-mu阴影衰落信道下的窃听尝试多个窃听。为了提高系统的保密性，在多个中继节点中采用最优中继节点选择策略。通过对多播中继网络的非零保密容量概率、安全中断概率和遍历保密容量的解析表达式进行数学建模，对多播中继网络的性能进行了分析。利用这些表达式，系统参数，即，研究了衰落、阴影、天线数目、目的接收器、窃听器和中继对保密性能的影响。数值结果表明，衰落和阴影所造成的不利影响，可以显着减轻著名的机会中继技术。此外，该模型统一了几个经典模型的保密性分析，从而表现出巨大的通用性比现有的作品。
2021-11-14 cs.IT math.IT
On the Physical Layer Security Performance over RIS-aided Dual-hop RF-UOWC Mixed Network
由于安全性一直是5G和6 G等高收益通信的关键问题之一，研究人员不断提出更新的技术来增强这些先进无线通信的安全性和性能。可重构智能表面（Reconfigurable intelligent surface，RIS）是人工重新排列和优化电磁波传播环境以提高无线网络频谱和能量效率的技术之一。此外，在水下通信中，水下光无线通信（UOWC）是传统的声学和射频（RF）技术的更好的替代/替代。因此，混合RIS辅助RF-UOWC可以被视为未来无线网络的一种有前途的技术。本文研究了混合双跳RIS辅助RF-UOWC网络在可能的窃听者拦截下的保密性能。RF链路在广义Gamma衰落分布下工作;同样，UOWC链路经历混合指数广义Gamma分布。保密分析包括推导封闭形式的平均保密容量，准确和下限的保密中断概率，严格的正保密容量，所有的梅杰G函数。利用这些推导，外差和强度调制/直接检测系统，水下湍流气泡水平，温度梯度和盐度梯度，造成的影响进行测量。与传统的模型，只是处理热均匀的情况下，该模型可能是唯一的处理的温度梯度RIS辅助RF-UOWC网络的保密性分析。最后，通过Monte-Carlo模拟验证了推导。
2021-12-13 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
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
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
Limited Feedback Scheme for Device to Device Communications in 5G Cellular Networks with Reliability and Cellular Secrecy Outage Constraints
在本文中，我们提出了一个设备到设备（D2D）通信场景下的蜂窝网络，其中D2D和蜂窝用户（CU）是离散的功率速率系统与有限的反馈从接收机。假设存在想要窃听从基站（BS）到CU的信息传输的对手。由于D2D通信与蜂窝网络共享相同的频谱，因此必须考虑交叉干扰。然而，当考虑保密容量时，由D2D通信引起的干扰可以通过混淆窃听者来帮助改进保密通信。由于两个系统共享相同的频谱，因此必须考虑交叉干扰。我们将所提出的资源分配公式化为优化问题，其目标是在平均传输功率约束下，在存在蜂窝通信的情况下最大化D2D对的平均传输速率。对于蜂窝网络，我们要求在没有D2 D通信的情况下有最小平均可实现保密率，以及在有D2 D通信的情况下有最大保密中断概率，这是应该满足的。由于高复杂度的凸优化方法，以解决所提出的优化问题，我们采用粒子群优化（PSO），这是一种进化的方法。此外，我们的模型和研究的反馈信道的误差和信道分布信息（CDI）的不确定性，使用参数和非参数的方法。最后，通过仿真研究了不同系统参数对该方案性能的影响。所提出的计划的性能进行评估，使用不同的情况下的数值结果。
2017-08-26 cs.IT math.IT
Physical Layer Security over Fluid Reconfigurable Intelligent Surface-assisted Communication Systems
针对FRIS辅助的下行窃听场景，推导空间相关下SOP与ASC的解析界，证明部分激活的FRIS可显著提升物理层安全性能。
2025-09-29 cs.IT math.IT
Ergodic Secrecy Rate of RIS-Assisted Communication Systems in the Presence of Discrete Phase Shifts and Multiple Eavesdroppers
这封信调查遍历保密率（ESR）的可重构智能表面（RIS）辅助通信系统中存在的离散相移和多个窃听器（Eves）。特别是，一个封闭形式的近似ESR的非串通和串通夏娃。当RIS $N$的反射单元数较大时，分析结果是准确的。渐近分析的影响$N$的ESR，它被证明是与$\log_2 N$尺度的非合谋和合谋Eves。数值结果验证了解析结果和所得到的缩放定律。
2020-11-13 cs.IT math.IT
Enhancing Physical Layer Security for NOMA Transmission in mmWave Drone Networks
物理层安全（PLS）对于新兴的无线通信网络至关重要，以维护合法用户信息的机密性。在本文中，我们研究增强PLS在无人机（UAV）为基础的通信网络中，无人机作为一个空中基站（BS）提供覆盖密集的用户区域（如体育场或音乐会区）。特别地，非正交多址（NOMA）连同毫米波频带中的高定向多天线传输技术一起被用于提高频谱效率。为了实现PLS对潜在的窃听攻击，我们引入了一个保护区周围的用户区域。然而，有限的资源可用性抑制了保护区被扩展到覆盖整个窃听者区域。因此，我们提出了一种方法来优化保护区的形状（固定面积）在每个无人机-BS悬停高度。相关的保密性能进行评估考虑的秘密中断和总和保密率。数值结果揭示了在每个高度的保护区形状优化的重要性，以最大限度地提高NOMA保密率。
2018-12-04 cs.IT math.IT
Robust beamforming and jamming for enhancing the physical layer security of full duplex radios
在本文中，我们调查的物理层安全的全双工基站（BS）辅助系统在最坏的情况下，上行链路发射机（UT）和下行链路接收机（DR）都配备了一个天线，而一个强大的窃听器配备了多个天线。为了保证BS和UT发送的信号的机密性，提出了一种人工噪声（AN）辅助的保密波束形成方案，该方案对窃听信道和剩余自干扰信道的实际不完美状态信息都具有鲁棒性。我们的目标函数是最大化的最坏情况下的总和保密率所实现的BS和UT，通过联合优化的波束成形向量的机密信号和发送协方差矩阵的AN。然而，由此产生的优化问题是非凸和非线性的。为了高效求解，我们采用块坐标下降算法将非凸问题转化为一系列凸问题。我们调用一个线性矩阵不等式，找到其Karush-Kuhn-Tucker（KKT）的解决方案。为了评估可实现的性能，最坏情况下的保密率推导出解析。此外，我们利用投影矩阵理论构造了另一个保密传输方案，并进行了性能比较。仿真结果表明，所提出的鲁棒保密传输方案具有较好的保密性能，验证了该方法的有效性。
2019-03-26 cs.IT math.IT
Physical Layer Security in Millimeter Wave Cellular Networks
最近的研究表明，毫米波（mmWave）通信可以提供数量级的蜂窝容量的增加。然而，毫米波蜂窝网络的保密性能还没有调查到目前为止。利用与传统微波信道显著不同的毫米波信道新的路径损耗和阻塞模型，在随机几何框架下，全面研究了毫米波蜂窝网络下行链路传输的全网物理层安全性能。我们首先研究的安全连接概率和完美的通信链路每单位面积的平均数量在噪声限制的毫米波网络的非串通和串通窃听的情况下，分别。然后，我们评估了人工噪声（AN）对保密性能的影响，并推导出在干扰受限的毫米波网络中每单位面积的平均完美通信链路数的分析结果。数值结果表明，显示网络范围内的保密性能，并提供有趣的见解如何保密性能的影响，各种网络参数：天线阵列方向图，基站（BS）的强度，和AN功率分配等。
2016-04-26 cs.IT math.IT
Integrated Communication and Receiver Sensing with Security Constraints on Message and State
针对ISAC场景下消息与状态需同时对窃听者保密的状态依赖窃听信道问题，提出新的可达性结果，可涵盖已有两类场景的最优结果，并通过高斯示例分析不同保密约束的影响。
2023-03-12 cs.IT math.IT
Quantization-Aided Secrecy: FD C-RAN Communications with Untrusted Radios
在这项工作中，我们从基础设施共享和信息保密方面研究了全双工（FD）云无线电接入网络（C-RAN），其中中央单元利用属于同一运营商的FD远程无线电单元（RU），即，可信RU以及属于其他运营商或私有者的RU，即，不信任的人此外，通信发生在存在不可信的外部接收器的情况下，即，窃听者节点。所传送的上行链路（UL）和下行链路（DL）波形被量化以便符合前传链路的有限容量。为了提供信息保密性，我们提出了一种新的利用DL中的量化噪声整形，使得它同时用于符合前传链路的有限容量，以及降低用于UL和DL通信的个体窃听者和不可信RU的解码能力。在这方面，获得了描述可实现的保密率的表达式。然后，制定用于联合设计DL和UL量化和预编码策略的优化问题，其目的是最大化整个系统的加权和保密率。由于制定的问题的棘手性，提出了一个迭代的解决方案，以下逐次内逼近和半定松弛框架，收敛到一个稳定点。数值评估表明，一个有前途的增益所提出的方法提供信息保密对不受信任的基础设施节点和/或外部窃听的FD C-RAN通信的上下文中。
2021-07-18 cs.IT math.IT
Performance Tradeoff in a Unified System of Communications and Passive Radar: A Secrecy Capacity Approach
在无源雷达与通信系统联合发射平台的统一系统中，发送给通信接收机的信息可能被无源雷达接收机（RR）窃听，从而破坏通信系统的安全。为了最大限度地减少这种信息安全的风险，在本文中，我们提出了一个统一的无源雷达和通信系统，其中的信号干扰噪声比（SINR）在RR最大化，同时确保信息保密率高于一定的阈值。我们考虑了两种情况，其中雷达波形和信息信号的传输被调度为不相交（非重叠情况）以及具有相同的资源集合（重叠情况）。在这两种情况下，底层优化问题都是非凸的。在前一种情况下，我们提出了交替优化（AO）技术，采用半定规划和计算效率高的半分析方法。在后一种情况下，提出了基于半定松弛方法的AO方法来解决优化问题。通过改变信息保密率的门限值，以信干噪比保密容量域的边界来刻画无源雷达与通信系统之间的性能折衷。所提出的优化方法的性能比较证明了半解析方法的重要性和重叠的情况下，非重叠的优势。
2018-08-10 cs.IT math.IT
