Secret key agreement on wiretap channels with transmitter side information
研究了受状态参数控制的窃听信道上的密钥协商协议。整个状态序列是已知的（非因果关系）发送者，但不接收器和窃听。秘密密钥容量的上限和下限都建立了公开讨论和不公开讨论。所提出的编码方案涉及构建一个码本，以创建在发送器和接收器处的状态序列的公共重构，以及通过随机分箱构建的另一个密钥码本。对于高斯信道的特殊情况，没有公开讨论，秘密密钥生成与脏纸问题，我们的界限之间的差距是最多1/2位和边界重合的高信号噪声比和高干扰噪声比制度。在公开讨论的存在下，我们的边界重合，产生的容量，然后接收器和窃听器的信道满足独立的噪声条件。
2010-06-30 cs.IT math.IT
Secure Polar Coding for Adversarial Wiretap Channel
对抗窃听信道（AWTC）模型是一种安全的通信模型，在该模型中，对手可以直接读写合法通信中传输的比特，并具有固定的分数。在本文中，我们提出了一个安全的极化编码方案，以提供安全和可靠的AWTC模型的通信。针对对抗性读写行为，提出了一种$ρ$等效信道块，并研究了其在信道极化操作下的变换。我们发现产生的信道是极化的，在这个意义上，他们的一部分是全噪声信道的概率几乎为$1$，其余部分是无噪声信道的概率几乎为$1$。在此基础上，我们对对抗读写的等效信道块进行了编码，并通过在极化等效块上应用多块链接结构，构造了一种安全的极化编码方案。从理论上证明了当块长$N$趋于无穷大时，该方案在可靠性和强安全性准则下均达到了AWTC模型的保密能力.仿真结果表明，该方案能够在AWTC模型下提供安全可靠的通信。
2020-12-31 cs.IT math.IT
On the Capacity of the Dirty Paper Channel with Fast Fading and Discrete Channel States
“写脏纸”容量结果关键地取决于发射机处的完美信道知识，因为信道实现中即使很小的不确定性的存在也严重地妨碍了发射机针对信道状态对其传输进行预编码的能力。这是特别令人失望的，因为它意味着实际系统中的干扰预编码仅在用户处的信道估计具有非常高的精度时才有效，而这是在无线环境中通常无法达到的条件。在本文中，我们表明，当状态序列是从一个离散分布，如受约束的输入星座，状态解码可以近似为最佳的，是可能的实质性改进。我们认为“写在脏纸上”的信道中，状态序列乘以一个快速衰落过程，并推导出条件的衰落和状态分布的状态解码接近容量。这些条件直观地涉及到接收器正确识别输入和状态实现的能力，尽管衰落引入了不确定性。
2016-02-06 cs.IT math.IT
Optimal Order of Encoding for Gaussian MIMO Multi-Receiver Wiretap Channel
研究了高斯多输入多输出（MIMO）多接收机窃听信道。基站向K个预期用户广播机密消息，同时对窃听者保密消息。该信道的容量已经通过应用脏纸编码和随机编码来表征。然而，可能需要为此枚举K个阶乘编码阶数，这使得问题变得棘手。我们证明了存在一个最佳编码顺序，并减少了一次编码的K阶乘倍。通过构造一个保密加权和速率（WSR）最大化问题证明了最优编码顺序.该算法的最优编码顺序与无保密约束的MIMO广播信道的最优编码顺序相同，即WSR最大化问题中用户速率的权重决定了最优编码顺序。数值结果验证了最优编码顺序。
2022-05-13 cs.IT eess.SP math.IT
Dirty Paper Arbitrarily Varying Channel with a State-Aware Adversary
在本文中，我们采取了任意变化的通道（AVC）的方法来研究的问题，写在一个肮脏的纸上存在的对手。我们考虑一个加性白高斯噪声（AWGN）信道与加性白高斯状态，其中的状态是已知的非因果编码器和对手，但不是解码器。我们确定的随机编码容量下的最大错误概率准则的AVC。有趣的是，它表明，干扰对手无视的状态知识，选择一个白色的高斯信道输入，这是独立的状态。
2015-04-16 cs.IT math.IT
Writing on Fading Paper and Causal Transmitter CSI
宽带衰落信道被认为是因果信道状态信息（CSI）在发送端和没有接收端CSI。在接收端采用能量检测规则的简单正交码（类似于[6]）可以在大带宽的限制下实现该信道的容量。该码仅在信道增益足够大时才传输能量。在该限制中，没有任何接收器CSI的该容量与具有全接收器CSI的容量相同--对于脏纸编码也是如此的现象。对于瑞利衰落，该容量（每单位时间）与带宽的对数成比例。我们的编码方案是从Gel'fand-Pinsker [2，3]编码和脏纸编码[4]的动机。尽管如此，对于我们的情况，在发射机处仅需要因果CSI，这与其中需要非因果CSI的脏纸编码和Gel'fand-Pinsker编码形成对比。然后，我们考虑一个一般的离散信道的独立同分布。states.每个输入都有一个相关的成本，并且存在零成本输入“0”。假设信道状态在发射机处以因果方式是已知的。每单位成本的容量被发现为这个通道和一个简单的正交码，以实现这一能力。之后，提出了一种新的正交编码方案的情况下，因果发射机CSI和因果和非因果发射机CSI的单位成本的容量的等价性的条件。最后，在[8]中对非因果发射机CSI的情况进行了一些连接。
2005-11-29 cs.IT math.IT
The Secrecy Capacity Region of the Gaussian MIMO Multi-receiver Wiretap Channel
在本文中，我们考虑高斯多输入多输出（MIMO）多接收机窃听信道中，发射机希望有一个外部窃听者存在的情况下与任意数量的用户进行保密通信。我们推导出最一般的情况下，该通道的保密容量区域。我们首先表明，即使是单输入单输出（SISO）的情况下，现有的高斯标量广播信道的逆技术不能扩展到这个保密的上下文中，强调需要一个新的证明技术。我们的新的证明技术利用最小均方误差和互信息之间的关系，等价地，Fisher信息和微分熵之间的关系。利用从SISO信道的逆证明中得到的直观性，首先证明了退化MIMO信道的保密容量域，在该保密容量域中，所有接收机具有相同的天线数，并且噪声协方差矩阵可以按照半正定的顺序排列。然后，我们将此结果推广到对齐的情况下，其中所有接收器具有相同数量的天线，但是噪声协方差矩阵之间没有顺序。我们通过使用信道增强技术来完成这个任务。最后，我们找到了一般MIMO信道的保密容量区域，通过使用一些限制参数对齐MIMO信道的保密容量区域。我们表明，容量实现编码方案是一个变种的脏纸编码与高斯信号。
2009-03-18 cs.IT math.IT
On Capacity of the Dirty Paper Channel with Fading Dirt in the Strong Fading Regime
通过对脏纸容量的经典研究，证明了在加性状态和加性高斯白噪声的Gelfand-Pinsker问题中，可以实现完全干扰预消除。这个结果在理想化的假设下成立，即在发射机和接收机处都有完美的信道知识。虽然接收机处的信道知识可以通过导频音获得，但是发射机信道知识更难获得。出于这个原因，我们有兴趣在更现实的假设下，只有部分信道的知识是在发射机的能力特征。我们研究，更具体地说，脏纸信道中的干扰序列乘以未知的发射机，但在接收机已知的衰落值。对于这个模型，我们建立了一个近似表征的情况下，在信道实现之间的衰落值变化很大的容量。在这种情况下，我们称之为强衰落状态，容量预对数因子等于可能的衰落实现的数量的倒数。
2014-05-09 cs.IT math.IT
K-Receiver Wiretap Channel: Optimal Encoding Order and Signaling Design
本文研究K-接收方MIMO窃听信道，通过证明最优解码顺序与无保密MIMO广播信道一致，确定了实现容量区域的最优编码顺序，将复杂度降低K的阶乘倍，并利用块逐次最大化方法求解非凸WSR问题以设计最优信号。
2023-04-02 cs.IT eess.SP math.IT
Bosonic Dirty Paper Coding
单模玻色子信道的调制中的经典干扰和边信息在发射机解决。该模型可以看作是经典随机参数高斯信道的量子对应。基于Costa的dirty-paper结果（1983），即使当解码器没有边信息时，也可以消除信道参数的影响，并且与输入功率约束无关。对于零差和外差检测与相干状态协议，该模型减少到一个经典的信道，无论是实值或复值高斯噪声。因此，通过应用Costa的脏纸编码策略，我们观察到经典干扰的影响也可以被消除。然后，我们考虑玻色子信道的联合检测，经典的结果不适用，并推导出一个脏纸编码下界。此外，考虑到一个纯损失玻色子信道的特殊情况下，我们证明了脏纸编码的最佳系数不一定是在经典设置的MMSE估计系数。
2021-05-11 cs.IT math.IT quant-ph
The Carbon Copy onto Dirty Paper Channel with Statistically Equivalent States
Costa的“写在脏纸上”容量结果证明了在具有加性状态和加性高斯噪声的Gelfand-Pinsker信道中可以实现全状态预抵消。“复写到脏纸上”信道是Costa模型对复合设置的扩展：M个接收器每个都观察信道输入、高斯噪声和M个高斯状态序列之一的总和，并试图解码相同的公共消息。状态序列在发射机处都是非因果已知的，该发射机试图针对影响每个输出的信道状态同时对其传输进行预编码。在这种对应关系中，我们得出的能力，在2.25比特每通道使用的碳复制到脏纸通道中的状态序列是统计上等效的，具有相同的方差和相同的成对相关性。对于该信道容量，通过使信道输入是两个码字的叠加来接近：在每个用户处同时解码的基本码字，以及在每个用户处针对状态实现在时间的1/M部分进行预编码的顶部码字。外部边界依赖于递归边界，其中在每个接收器处提供增量边信息。这一结果代表了一个重要的第一步，以确定最一般的“碳复制到脏纸上”的通道，其中出现在不同的通道输出的状态序列有任何联合高斯分布的能力。
2016-02-06 cs.IT math.IT
On the Capacity of the Carbon Copy onto Dirty Paper Channel
“复写到脏纸上”（CCDP）信道是复合“在脏纸上书写”信道，其中信道输出被获得为信道输入、高斯白噪声和在一组可能实现中随机选择的高斯状态序列的和。发射机具有可能的状态序列的集合的非因果知识，但是不知道选择哪个序列来产生信道输出。我们研究了两种情况下的CCDP信道的容量：（i）的状态序列是独立和同分布的，和（ii）的状态序列是相同的序列的缩放版本。在第一种情况下，我们表明，叠加编码，分时和凝胶'fand-Pinsker分仓的组合是足以接近的能力，在三位每通道使用任何数量的可能的状态实现。在第二种情况下，我们得出的容量在四位每通道使用的情况下，两个可能的状态序列。这个结果被扩展到CCDP信道的任何数量的可能的状态序列在一定条件下的缩放参数，我们表示为“强衰落”制度。最后，我们提供了一些意见的CCDP信道中的状态序列有任何联合高斯分布的能力。
2017-07-08 cs.IT math.IT
Secure Joint Source-Channel Coding With Side Information
在这项工作中，传输一个独立同分布高斯源的独立同分布高斯窃听信道与独立同分布高斯边信息被认为是问题。假定预期接收器具有某个最小SNR，并且假定窃听者与预期接收器相比具有严格较低的SNR。其目标是最小化在预期接收器处的源重构的失真。在这项工作中，它表明，不像高斯窃听信道没有边信息，香农的源信道分离编码方案是不是最佳的意义上实现最小失真。在此基础上，提出了三种数模混合安全联合信源信道编码方案。第一种编码方案是基于Costa的脏纸编码方案和窃听信道编码方案时，模拟源没有明确量化。第二编码方案基于安全数字信号和混合数字-模拟信号的叠加。研究表明，对于在带边信息的高斯窃听信道上传输高斯信源的问题，存在无穷多个最优安全信源-信道编码方案。在第三编码方案中，量化信号和模拟误差信号被显式地叠加。它表明，该计划提供了一个最佳的安全联合信源信道信道编码方案与一个可变数量的binning无限的家庭。最后，在主信道信噪比失配的情况下，对所提出的安全数模混合方案进行了分析。证明了所提出的方案可以在SNR失配的情况下，随着SNR的变化，当实际SNR大于设计SNR时，
2010-08-02 cs.IT math.IT
On Capacity of the Writing onto Fast Fading Dirt Channel
研究了“写在快褪色的脏纸上”（WFFD）信道，研究了部分信道知识对“写在脏纸上”信道容量的影响。WFFD信道是Gel'fand-Pinsker信道，其中输出被获得为输入、高斯白噪声和衰落时间状态项之和。衰落时间状态项等于信道状态序列（仅在发射机处已知）和快速衰落过程（仅在接收机处已知）的逐元素乘积。我们考虑高斯分布的信道状态的情况下，并推导出近似表征的容量为不同类别的衰落分布，连续和离散的。特别是，我们证明，如果衰落分布集中在一个足够小的间隔，那么容量近似等于AWGN容量乘以这个间隔的概率。我们还表明，存在一类衰落分布的发射机处理的衰落时间状态项作为额外的噪声接近容量。虽然一般WFFD信道的容量的封闭形式的表达式仍然是未知的，我们的研究结果表明，衰落的存在可以严重降低在发射机的信道状态知识的有用性。
2017-07-07 cs.IT math.IT
Secret-key Agreement with Channel State Information at the Transmitter
研究了带状态参数的窃听信道上秘密密钥协商的容量。发射机与合法接收机和窃听者通过具有无记忆状态序列的离散无记忆窃听信道进行通信。发射机和合法接收机生成共享的秘密密钥，该密钥对窃听者保持秘密。没有公共讨论频道。状态序列对于发送器是无因果关系地已知的。我们推导出秘密密钥容量的上下界。下界涉及在合法终端处构造公共状态重构序列，并且对重构序列的集合进行分箱以获得秘密密钥。对于具有加性干扰的高斯信道（来自脏纸信道的秘密密钥）的特殊情况，我们的界限相差0.5比特/符号，并且在高信噪比和高干扰噪声比制度中一致。对于合法接收者也被揭示状态序列的情况，我们建立了我们的下界达到了秘密密钥容量。此外，对于这种特殊的情况下，我们还提出了另一种方案，达到的容量，只需要因果边信息在发送器和接收器。
2010-09-17 cs.IT math.IT
On the Dirty Paper Channel with Fast Fading Dirt
Costa的“写在脏纸上”的结果表明，在具有加性状态和加性高斯白噪声的Gel`fand-Pinsker问题中可以实现全状态预消除。在发射机和接收机都具有全信道知识的假设下，该结果成立。在这项工作中，我们考虑的情况下，状态乘以遍历衰落过程，这是不知道在编码器。我们研究的情况下，在接收机的衰落知识和情况下，它不：对于这两种模式，我们得出的内部和外部的界限容量和确定的两个界限之间的距离时，可能的。对于在发射机或接收机处没有衰落知识的信道，对于包括许多典型衰落模型的一类衰落分布，内界和外界之间的间隙是有限的。在容量逼近策略中，发射机对状态的衰落时间的平均值执行Costa的预编码，而接收机将剩余的信号视为噪声。对于只有接收机的衰落知识的情况下，我们确定了两类离散衰落分布的内界和外界之间的有限间隙。第一类分布是其中存在大于一半的概率质量的分布，而第二类分布是其中衰落均匀分布在指数间隔开的值上的分布。不幸的是，在连续衰落分布的情况下的容量仍然很难表征。
2015-06-14 cs.IT math.IT
On General Capacity-Distortion Formulas of Integrated Sensing and Communication
该研究提出集成感知与通信在一般状态和信道分布下的容量-失真权衡公式，覆盖多种信道模型，并通过脏纸编码和衰落信道数值验证。
2023-10-17 cs.IT math.IT
A New and More General Capacity Theorem for the Gaussian Channel with Two-sided Input-Noise Dependent State Information
本文研究了一种新的、一般的高斯信道，它具有与信道输入和噪声相关的双边状态信息。确定信道的一般可实现速率并在非限制性情况下获得容量，我们尝试分析和解决高斯版本的Cover-Chiang定理-作为数学和信息理论上的开放问题。我们的容量定理，同时包括所有以前的定理作为其特殊情况下，解释的情况下，不能分析他们，例如，影响的相关性之间的边信息和信道输入的容量的信道，不能分析与科斯塔的“写在脏纸上”定理。同时，我们尝试介绍我们的新理念，即，用与该变量相关并为对象所知的"边信息"的信息论概念来描述通信对象（发射机、接收机、中继器等）对某个变量（信道噪声、干扰等）的"认知"概念。根据我们的定理，信道容量是边信息和信道噪声的互信息的增函数。因此，我们的信道及其容量定理在新的描述的基础上，消除了发射机和接收机对信道噪声的“认知”。我们的容量定理有有趣的解释起源于这个新的想法。
2015-07-17 cs.IT math.IT
