Exploiting Large-Scale MIMO Techniques for Physical Layer Security with Imperfect Channel State Information
本文研究了大规模多输入多输出（LS-MIMO）系统的物理层安全问题。LS-MIMO系统中大量的天线阵元被用来增强传输安全性和提高系统性能，特别是当窃听者距离信息源较近且比合法用户拥有更多天线时。然而，在实际系统中，这个问题变得具有挑战性，因为窃听者的信道状态信息（CSI）通常是不可用的，没有合作和合法的CSI可能是不完美的，由于信道估计误差。在本文中，我们首先分析了物理层的安全性能没有窃听CSI和不完美的合法CSI，然后提出了一种能量有效的功率分配方案，以满足无线安全和服务质量（QoS）的要求，同时。最后，数值结果验证了所提出的方法的有效性。
2014-07-28 cs.IT math.IT
Coding with Scrambling, Concatenation, and HARQ for the AWGN Wire-Tap Channel: A Security Gap Analysis
本研究探讨使用非系统性通道码，以获得安全的传输加性高斯白噪声（AWGN）窃听通道。与以往的方法不同，我们提出通过对信息比特进行加扰来实现非系统编码传输，并通过理论论证和数值模拟来表征加扰传输的比特出错率。我们已经集中在Bose-Chaudhuri-Hocquenghem（BCH）和低密度奇偶校验（LDPC）码的一些例子来估计的安全间隙，我们已经使用作为物理层安全性的措施，除了比特出错率。基于一些数值例子，我们发现，这样的传输技术可以优于替代的解决方案。事实上，当窃听者（Eve）的信道比授权用户（Bob）的信道差时，达到给定安全级别所需的安全间隙非常小。通过在帧块上而不是在单个帧上实现加扰和解扰操作，可以进一步减少实现足够安全性所需的Eve信道相对于Bob信道的降级量。虽然夏娃的信道具有等于或优于鲍勃的信道的质量，我们已经表明，使用混合自动重传请求（HARQ）协议与认证仍然允许实现足够的安全级别。最后，用窃听者对消息的含糊率来衡量一些实际方案的保密性能，并与理想码的保密性能进行比较。
2013-08-29 cs.IT math.IT
Two-Way Physical Layer Security Protocol for Gaussian Channels
在本文中，我们提出了一个双向协议的物理层安全使用的方法，隐私放大，防止窃听。首先，我们证明我们提出的协议，通过分析经典的窃听信道模型（即单向协议）提供的物理层安全。在高斯信道中，经典的单向协议要求Eve的信道被降级为w.r.t.鲍勃的频道然而，这种信道降级条件取决于Eve的位置以及Eve的接收天线是否比Bob的更强大。为了克服这一限制，我们引入了一个双向协议的灵感在IEEE TIT（1993年），消除了信道退化的条件。在所提出的双向协议中，在第一阶段，通过高斯信道，鲍勃发送随机性给爱丽丝，这是部分泄漏给夏娃。然后，在第二阶段，Alice通过公共无噪声信道向Bob发送信息。当到达夏娃的信道也是高斯信道时，我们推导出双向协议的保密容量。我们证明了双向协议的容量总是正的。我们提出的能力，说明我们提出的协议所获得的收益的数值。我们将我们的结果简单而现实的卫星通信信道模型。
2019-11-19 cs.IT math.IT
Strong security and separated code constructions for the broadcast channels with confidential messages
我们表明，广播信道的容量区域与机密消息不改变时，采用强安全标准，而不是传统上使用的弱安全标准。我们还展示了一种构造方法的编码的广播信道与机密消息，通过使用任意给定的编码的广播信道与退化的消息集。
2011-05-24 cs.CR cs.IT math.IT
The Impact of Side Information on Physical Layer Security under Correlated Fading Channels
在本文中，我们研究了边信息（SI）的相关衰落信道下的物理层安全（PLS）的性能的影响。通过考虑非因果已知的SI在发射机和利用Copula技术来描述衰落相关性，我们推导出封闭的表达式的平均保密容量（ASC）和保密中断概率（SOP）的正/负相关条件下。我们表明，在发射机考虑这样的知识是有益的系统性能，并确保可靠的通信与更高的速率，因为它提高了SOP，并带来了更高的值的ASC。
2022-08-20 cs.IT math.IT
Security Embedding Codes
本文考虑了同时向合法接收者发送两个消息，一个高安全性消息和一个低安全性消息的问题，称为安全嵌入问题。一个信息理论制定的问题。一个编码方案，结合率分割，叠加编码，嵌套分仓和信道前缀被认为是实现在几种情况下的信道的保密容量区域。将这些结果应用于标量和独立的并行高斯信道（在平均单个子信道功率约束下），结果表明，高安全性消息可以以全速率嵌入到低安全性消息中（就好像低安全性消息不存在一样），而不会对通信的总体速率造成任何损失（就好像两个消息都是低安全性消息一样）。Ozarow和Wyner的窃听通道II设置的扩展也被认为是，它示出了“完美”的安全嵌入可以通过使用两级陪集代码的编码器来实现。
2011-02-07 cs.IT math.IT
BER-Based Physical Layer Security with Finite Codelength: Combining Strong Converse and Error Amplification
提出了一种基于比特出错率（BER）的有限块长度的物理层安全方案.针对高误码率意义下的保密通信，将信息论强逆与基于混淆和扩散的替换置换网络（SPN）实现的密码错误放大相结合。对于离散无记忆信道（DMC），提供了一个分析框架，显示有限的块长度，最大/最小可能的传输速率，和BER要求的合法接收器和窃听者之间的权衡。此外，分析研究了高斯信道的安全间隙，并将此概念扩展到其他DMC，包括二进制对称信道（BSC）和二进制擦除信道（BEC）。对于衰落信道，发送功率被优化，以最小化的中断概率的合法接收机受到的BER阈值窃听。
2015-01-04 cs.IT math.IT
Non-Systematic Codes for Physical Layer Security
本文是第一次研究的主题，实现物理层的安全性，利用非系统信道码。在物理层实现传输安全性的可能性在信息论中已经存在很多年了，但是由于其许多可能的应用，它现在正获得越来越多的兴趣。已经表明，可以有效地利用信道编码技术来设计物理层安全方案，能够确保经历与授权接收器的信道不同的信道的未授权接收器不能收集任何信息。最近，已经提出了利用打孔技术，以减少授权和未授权的信道之间的安全差距。在本文中，我们表明，同样的目标也可以实现通过使用非系统的代码，能够在传输的码字内的信息位加扰。
2010-04-26 cs.IT math.IT
Information Theoretic Security for Side-Channel Attacks to the Shannon Cipher System
研究了Shannon密码系统的侧信道攻击。为了对Shannon密码系统进行侧信道攻击，我们将其看作是通过来自两个分布式传感器的编码数据进行的信号估计。这可以用公式表示为Ahlswede、Körner（1975）和Wyner（1975）提出并研究的一个辅助信源编码问题。我们进一步研究所提出的问题，得到新的保密界。我们的结果是由Watanabe和Oohama（2012）在有界存储evasdropper上获得的结果与Oohama（2015）为一个助手信源编码问题建立的指数强逆定理的耦合导出的。
2019-01-18 cs.IT math.IT
Fluid Antenna Secure Channel-driven Constellation (FASCC): a Physical Layer Security approach
School of Electrical Engineering, Aalto University（电气工程学院，阿尔托大学）
提出FASCC框架，利用流体天线端口选择和相位调整生成信道域星座，实现物理层安全，在窃听者更近时仍显著提升保密性能。
2026-10-06 cs.IT math.IT
Key and Message Semantic-Security over State-Dependent Channels
我们研究了秘密消息（SM）和秘密密钥（SK）的速率之间的权衡，同时实现在一个状态相关的（SD）窃听信道（WTC）与非因果信道状态信息（CSI）在编码器。该模型将CSI可用性的其他实例作为特殊情况，并要求出于可靠性和安全性目的有效利用状态序列。基于作者过去工作的启发，基于叠加编码方案推导出语义安全（SS）SM-SK容量区域的内界。该地区被证明达到一定的SD-WTC类的能力。利用强软覆盖引理的两个版本建立了SS。导出的区域产生了对Prabhakaran等人报道的先前最佳已知的SM-SK权衡结果的改进，并且，据我们所知，即使语义安全性要求放宽到弱保密性，对于这种设置，也基于SM或SK的所有其他现有下限。它表明，我们的区域可以严格大于在前面的作品中所报道的。
2019-06-07 cs.IT math.IT
Semantic Security for Quantum Wiretap Channels
我们考虑通过经典量子和量子窃听信道的语义安全问题，并使用显式构造将非安全代码转换为语义安全代码，通过双正则不可约函数实现容量。有限区域中的显式参数可以从定理中提取。我们还推广了语义安全容量定理，该定理表明，一个强安全的代码保证一个语义安全的代码具有相同的保密率，任何量子信道，包括无限维和非高斯的。
2022-11-16 cs.IT math.IT quant-ph
Multiaccess Channel with Partially Cooperating Encoders and Security Constraints
我们研究了一个特殊的情况下，Willems的两个用户的多址信道与部分合作的编码器从安全的角度来看。这个模型与Willems的设置不同，因为只有一个编码器，编码器1，被允许参加会议;编码器2不发送任何消息，并且还有一个额外的被动窃听者，通信应该保密。对于离散无记忆（DM）情况，我们建立了容量模糊区域的内边界和外边界。内界是基于Willems的编码方案，噪声注入和额外的装箱，提供安全的随机化的组合。对于无记忆高斯模型，我们建立了保密容量的上下界。我们还表明，在某些条件下，这些界限同意在一些极端的情况下，编码器之间的合作。我们通过一些数值例子来说明我们的结果。
2013-06-12 cs.IT 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
Information Theoretic Security for Broadcasting of Two Encrypted Sources under Side-Channel Attacks
我们考虑两个加密源广播的安全通信问题。发送者希望通过两个公共密钥加密系统广播两个秘密消息。我们假设对手可以使用边信道，其中关于公共密钥的边信息可以通过速率约束无噪声信道获得。为了解决这个问题，我们制定了后加密编码系统。对于两个秘密消息的信息泄漏给对手，我们提供了一个显式的充分条件，以达到这个数量的指数衰减的大块长度的加密源。
2019-03-01 cs.IT math.IT
Increasing Physical Layer Security through Scrambled Codes and ARQ
在AWGN窃听信道上提出了一种非系统信道编码方案。这种基于加扰的编码技术实现了高传输安全性，而窃听者的信道相对于合法接收者的信道的退化很小。在本文中，我们表明，通过实施加扰和解扰块的级联帧，而不是在单个帧，所需的信道退化进一步减少。级联加扰的使用允许在两个接收器经历相同的信道质量时也实现安全性。然而，在这种情况下，需要引入具有认证的ARQ协议。
2011-09-05 cs.CR cs.IT math.IT
Well-Rounded Lattices for Reliability and Security in Rayleigh Fading SISO Channels
对于许多窃听信道模型的渐近最优编码方案是已知的，但较少的努力已经投入到实际实现的窃听码的实际参数。Oggier和Belfiore最近建立了在瑞利衰落信道上使用陪集编码时的互信息和错误概率的界，本文的结果建立在他们的工作基础上。然而，而不是使用他们的最终逆范数和近似，一个更精确的表达窃听者的正确决策的概率，以确定一个一般类的良好陪集代码。代码结构是基于简单的几何标准所产生的圆润的晶格。除了新的陪集码和模拟结果，新的数论结果以及全面的理想格。
2016-11-01 cs.IT math.IT
Semantic Security with Infinite Dimensional Quantum Eavesdropping Channel
本研究提出窃听信道直接编码定理的新证明方法，适用于无限维量子窃听场景，实现误差指数衰减与量子语义安全保障，补充了现有研究的不足。
2025-02-23 cs.IT math.IT quant-ph
Security for adversarial wiretap channels
本文研究具有记忆或受对手影响的窃听信道，证明基于提取器逆与纠错码的显式高效编码方案在对手可控状态但每状态强对称的信道上仍能达到保密容量。
2024-04-02 cs.CR cs.IT math.IT
On The Security of AoA Estimation
到达角（AoA）估计已经找到了其广泛应用的途径。虽然人们对不同的到达角估计技术及其在干扰抑制中的应用进行了大量的研究，但是在敌对活动下，到达角估计本身的安全脆弱性问题却没有得到同样的关注。研究了莱斯平坦衰落信道中干扰条件下的到达角估计问题。我们考虑的情况下，其中具有多个天线的接收机试图估计的镜面视线（LOS）的信号分量的AoA从一个给定的单天线发射机使用预定义的训练序列接收。配备有多个天线的干扰机试图通过发送任意信号来中断AoA估计阶段。我们推导出最佳的干扰机和接收机的策略，在各种情况下的知识的基础上的对手的战略和可用的信息的通信信道。在所有的情况下，我们得到最佳的干扰信号设计以及其最佳的功率分配政策。结果表明，在随机产生的干扰信号的情况下，基于训练的最大似然（ML）AoA估计的最优性。我们还表明，最佳的干扰机策略是发射一个信号相同的预定义的训练序列把估计过程变成一个最高功率的竞争情况下，检测到的AoA是一个更高的功率的发射实体。所得结果得到了所提供的计算机模拟的支持。
2016-07-02 cs.IT math.IT
Wireless Information-Theoretic Security - Part I: Theoretical Aspects
在这篇由两部分组成的论文中，我们考虑通过无线窃听信道传输机密数据。第一部分提出了一个信息理论问题的制定，其中两个合法的合作伙伴在一个准静态衰落信道上进行通信，窃听者通过另一个独立的准静态衰落信道观察他们的传输。我们定义的保密能力中断概率方面，并提供了一个完整的表征的最大传输速率，窃听者无法解码任何信息。与高斯窃听信道（无反馈）的已知结果形成鲜明对比，我们的贡献表明，在存在衰落的信息理论的安全性是可以实现的，即使当窃听者有一个更好的平均信噪比（SNR）比合法的接收机-衰落，从而变成了朋友，而不是敌人。不完美的信道状态信息的问题也得到了解决。第二部分介绍了无线信息理论安全的实用方案，在某些情况下接近本文给出的保密容量限制。
2006-11-22 cs.IT math.IT
An Overview of Physical Layer Security with Finite-Alphabet Signaling
在物理层上提供安全通信，其目的是实现完美的保密性而不需要秘密密钥，这在过去十年中受到越来越多的关注。物理层安全领域的绝大多数现有研究都集中在信道输入为高斯分布的情况下。然而，实际上，用于传输的信号是从诸如相移键控和正交幅度调制的离散信号星座图中提取的。因此，了解有限字母表输入约束的影响，并在此假设下设计安全的传输方案是物理层安全的实际实现的必要步骤。基于这一动机，本文回顾了有限字母表输入的物理层安全性的最新进展。我们探索发射信号的设计算法，单天线以及多天线窃听信道在不同的假设下的信道状态信息在发射机。此外，我们提出了一个审查的最新成果，在安全传输与离散信令的各种情况下，包括多载波传输系统，广播信道的机密消息，认知多址接入和中继网络。在本文中，我们强调了在物理层安全性的上下文中离散输入与高斯输入的重要行为差异。我们还提出了一个概述的高斯和衰落窃听信道的实际代码建设，我们讨论了一些开放的问题和未来的研究方向。
2018-08-09 cs.IT math.IT
Physical Layer Security for RF Satellite Channels in the Finite-length Regime
安全通信在空间技术发展中正变得日益重要。完善的加密技术已经到位，预计将继续如此。另一方面，信息理论安全作为后量子时代的通用候选者出现，以补充整体安全实力。为了证明这种潜力，性能分析方法需要考虑现实的合法和窃听系统的假设和非渐近编码长度。在本文中，我们提出了安全的射频（RF）卫星链路的设计与现实的系统假设。我们的贡献是三方面的。首先，我们提出了一个窃听信道模型的有限长度制度。该模型包括一个随机窃听编码方法，使用现有的实际线性纠错码和哈希码。该方案具有隐私放大功能，给出了有限长度的保密度量，其上界为语义保密。其次，我们推导出一种新的RF（广播）卫星窃听信道模型，参数化的随机退化信道周围的合法信道，一个必要条件，使安全通信。最后给出了安全卫星物理层的设计和有限长性能评估。在这样做时，我们定义为牺牲率的固定比例的整体编码率预算的可靠性，需要分配给保密。我们的方法不利用窃听者的信道侧信息，只假设最坏情况下的系统假设。我们说明了我们提出的设计方法与数值结果使用实际的纠错码在当前的卫星通信标准。
2018-05-18 cs.IT math.IT
On Physical Layer Security over Fox's $H$-Function Wiretap Fading Channels
大多数著名的衰落分布，如果不是全部的话，都可以被Fox的$H$函数衰落所包含。因此，我们调查的确切和渐近行为的物理层安全（PLS）福克斯的$H$功能衰落窃听信道。特别是，封闭形式的表达式推导出保密中断概率（SOP），概率的非零保密容量（PNZ），和平均保密容量（ASC）。这些表达式是根据单变量或双变量Fox的$H$ -函数给出的。为了显示我们推导的综合有效性，分别列出了以下常用衰落信道上的三个度量，包括Rayleigh、Weibull、Nakagami- $m$、$α-μ$、Fisher-Snedecor（F-S）$\mathcal{F}$和扩展广义- $\mathcal{K}$（EGK）。我们得到的结果更直观、更一般，而且具有可行性和适用性，特别是SOP，由于很难得到闭型表达式，文献中的SOP大多局限于下界.为了验证我们的分析结果的准确性，Monte-Carlo模拟随后进行的特殊情况下$α-μ$衰落信道。人们可以观察到精确的分析和模拟结果之间的完美协议，精确和渐近分析结果之间的高度精确的近似。
2019-05-08 cs.IT math.IT
Physical Layer Security Enhancement for Satellite Communication among Similar Channels: Relay Selection and Power Allocation
卫星通信信道通常被建模为具有很大莱斯因子的莱斯衰落信道或高斯信道。因此，当合法用户接近窃听用户时，合法信道与窃听信道近似相同。传统地面无线通信的物理层安全技术主要利用合法信道和窃听信道的差异，不适合卫星通信。为实现卫星通信中相似信道的保密通信，提出了一种基于卫星物理层干扰中继协作的保密通信模型。在此基础上，进一步研究了中继选择和功率分配问题，以提高卫星通信系统的安全性能。从理论上推导了已知瞬时信道状态信息（CSI）和统计CSI条件下的中继选择标准，从而实现了秘密中继概率的最小化。此外，基于秘密中断概率最小化对功率分配因子进行了优化。提出了一种基于统计CSI的功率分配方法，并通过仿真分析了各种中继选择准则和功率分配方案的秘密中断概率性能。
2018-08-15 cs.IT eess.SP math.IT
Distributed Massive MIMO Channel Estimation and Channel Database Assistance
由于单天线信噪比低和信令开销大，信道估计是大规模MIMO系统的主要瓶颈。空间约束可以通过利用稀疏性来提高估计性能。存在基于到达角估计的远场波束域信道估计的解决方案。然而，对于近场和分布式MIMO空间信道估计没有等效的解决方案。我们提出了一种解决方案-源域信道估计-这是基于源位置估计。我们扩展到采用“信道数据库”，将有关的物理散射环境的信息到信道估计。我们提出的方法来生成，存储和使用的渠道数据库，以协助本地化和通信。
2017-12-19 cs.IT math.IT
Strong Converse Theorem for Source Encryption under Side-Channel Attacks
我们感兴趣的是研究在侧信道攻击下使用对称密钥的源加密的安全性。本文提出了一种基于对称密钥的信源加密的一般框架，该框架适用于基于对称密钥的\emph{any}信源加密和针对秘密密钥的\emph{any}类侧信道攻击。我们还提出了一个新的安全标准下的强保密侧信道攻击，这是一个自然的扩展互信息，即，\emph{the maximum conditional mutual information between the plaintext and the ciphertext given the adversarial key leakage, where the maximum is taken over all possible plaintext distribution}。在这个新的标准下，我们成功地制定了速率区域，这是必要和充分条件，即使在侧信道攻击有安全的传输。此外，我们还证明了另一个理论结果，我们的新的安全标准，这可能是有趣的，在其本身的权利：在离散的无记忆源的情况下，没有完美的秘密下的侧信道攻击的标准安全标准，即，普通的互信息在这个新的安全标准中是可实现的，而不需要实现完全保密，尽管我们的新的安全标准比标准安全标准更严格。
2022-02-07 cs.CR cs.IT math.IT
Location-Based Beamforming and Physical Layer Security in Rician Wiretap Channels
我们提出了一种新的基于位置的波束形成（LBB）窃听信道的方案，其中多天线源与单天线合法接收器在多天线窃听者的存在下通信。我们假设所有的信道都处于莱斯衰落环境中，来自合法接收器的信道状态信息在源处是完全已知的，并且在源处可用的关于窃听者的唯一信息是她的位置。我们首先描述如何获得最佳波束形成向量，最大限度地减少系统的保密中断概率，说明其依赖于窃听者的位置。然后，我们推导出一个易于计算的表达式的秘密中断概率时，我们提出的LBB计划。我们还考虑了友好干扰机对我们的波束成形解决方案的积极影响，展示了如何保持最佳路径不变。最后，我们调查的位置不确定性的影响的保密中断概率，显示我们的解决方案仍然可以允许保密，即使当源只有一个嘈杂的估计窃听者的位置。我们的工作演示了如何在最一般的信道条件和最有可能的系统设置中运行的多天线阵列可以在现场快速配置，以便提供最佳的物理层安全解决方案。
2016-09-11 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
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
Mitigating Hardware Cyber-Security Risks in Error Correcting Decoders
本文研究了与通道解码器相关的硬件网络安全风险，通道解码器通常作为半导体行业的黑匣子获得。结果表明，信道解码器是硬件网络安全攻击的潜在目标，可以很容易地嵌入恶意块。在这项工作中考虑了几种攻击情况，并提出了适当的方法来减轻风险。这些方法是基于随机化的信道解码器的输入，以阻止攻击者和恶意块之间的通信，理想情况下不改变解码性能。
2015-05-06 cs.CR 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
Reliability and Secrecy Functions of the Wiretap Channel under Cost Constraint
Wyner首先设计和研究了窃听信道，随后由Csiszar和Korner扩展到非退化的一般窃听信道的情况。主要集中在泊松窃听信道的成本约束，我们新引入的概念的可靠性和安全功能作为一个基本的工具来分析和/或设计一个有效的窃听信道系统的性能。紧凑的公式，这些功能明确给出固定的无记忆窃听信道。它还表明，基于这样一对可靠性和安全性的功能，我们可以控制可靠性和安全性（通常是冲突）之间的权衡，无论是与指数下降率块长度n变得很大。在此基础上，给出了两种实现方法：级联法和汇率互换法。在这个框架中，δ保密能力的概念被定义和证明，以达到最强的安全标准等。最大化与平均安全措施进行了讨论。
2014-08-19 cs.CR cs.IT math.IT
Semantic-Security Capacity for Wiretap Channels of Type II
具有噪声主信道的第二类窃听信道（WTC II）的保密容量是目前的一个公开问题。在这里，它的安全能力的推导和证明是等于它的语义安全（SS）的能力。在这种情况下，合法用户通过一个离散无记忆（DM）的信道中存在的窃听者，有完美的访问其选择的发送符号的子集，约束到一个固定的分数的块长度进行通信。同时实现所有可能的窃听子集的选择的保密标准。SS准则要求消息和窃听者的观测之间的互信息可以忽略不计，即使在所有消息分布上最大化。一个关键的工具，可扩展性证明是一个新的和更强大的版本Wyner的软覆盖引理。具体而言，随机码本示出实现软覆盖现象具有高概率。失败的概率是双指数小的块长度。由于消息和子集的组合数量仅随块长度呈指数增长，因此通过使用联合界并调用更强的软覆盖引理来建立WTC II的SS。直接证明表明，速率的弱保密能力的经典WTC与DM擦除信道（EC）的窃听者是可以实现的。反过来，通过建立这个DM窃听EC的容量作为WTC II的上限。从更广泛的角度来看，更强的软覆盖引理构成了一种工具，用于显示满足指数级多个约束的码本的存在，这对于信息理论安全中的许多其他应用是有益的。
2016-08-17 cs.IT math.IT
Information-Theoretical Security for Several Models of Multiple-Access Channel
研究了多址接入信道（MAC）的几种安全模型。首先，我们研究了降级的MAC与机密消息，其中两个用户发送他们的机密消息（没有共同的消息）到一个目的地，每个用户获得的MAC输出的降级版本。每个用户都将另一个用户视为窃听者，并希望对另一个用户尽可能地保密其机密消息。通过模糊度度量每个用户对另一个用户机密信息的不确定性，给出了该模型容量模糊域的内界和外界。通过二进制和高斯的例子进一步解释了结果。其次，离散无记忆多址窃听信道（MAC-WT）的研究，其中两个用户发送他们相应的机密消息（没有共同的消息）的合法接收器，而额外的窃听者希望通过窃听信道获得的消息。这种新的模型被认为是两种情况下：一般的MAC-WT与合作编码器，和降级的MAC-WT与非合作编码器。对于合作情形，给出了能力模糊区域的完全确定方法;对于非合作情形，给出了能力模糊区域的内、外边界。对于这两种情况，通过二元例子进一步解释了结果。
2012-12-29 cs.IT math.IT
An Improved DFT-based Channel Estimation for Mobile Communication Systems
信道估计是当前移动通信系统中最重要的部分之一。在信道估计的众多研究成果中，基于离散傅里叶变换（DFT）的信道估计由于其易于实现且在实际系统中具有良好的性能而受到广泛关注。在本文中，我们提出了一种改进的DFT为基础的信道估计方案，试图清洁的参考信号在时域之前被用于内插使用估计的噪声方差从多个正交频分复用（OFDM）符号上的参考信号通过DFT的属性。所提出的信道估计方案不需要任何先验信道信息。我们通过仿真和与传统信道估计方案的比较，在各种信道模型中验证了所提出的信道估计方案。
2015-04-28 cs.IT math.IT
Wireless Information-Theoretic Security - Part II: Practical Implementation
在第一部分，这两部分的文件在无线信道上的保密通信，我们研究了准静态衰落信道的基本安全限制的角度来看，中断保密容量与完美和不完美的信道状态信息。在第二部分，我们开发了一个实用的秘密密钥协商协议的高斯和准静态衰落窃听信道。该协议使用四个步骤来保护通信：通过机会主义传输建立公共随机性，执行消息协调，通过隐私放大建立公共密钥，以及使用密钥。我们介绍了一个新的和解过程，使用多级编码和优化的低密度奇偶检验码，在某些情况下接近实现的保密容量限制建立在第一部分。最后，我们开发了新的指标，用于评估平均安全密钥生成率，并表明我们的协议是有效的安全密钥更新。
2006-11-24 cs.IT math.IT
A Constrained Channel Coding Approach to Joint Communication and Channel Estimation
研究了通信与信道状态估计的联合问题，即在有噪声的信道上同时进行可靠的信息传输和信道状态的高保真估计。可实现的信息速率和估计失真之间的权衡量化的问题，制定为一个受约束的信道编码的问题，和由此产生的容量失真函数的特点的联合通信和信道估计问题的基本限制。通过案例研究的分析结果进行说明，并进一步的问题，如多个成本约束，信道的不确定性，和每单位失真的容量也进行了简要讨论。
2008-01-07 cs.IT math.IT
Secure Polar Coding with Delayed Wiretapping Information
在本文中，我们研究了一个窃听信道模型的安全编码问题，固定的主信道和变化的窃听信道，通过假设合法的参与者可以获得窃听信道状态信息（CSI）经过一定的时间延迟。对于对称降级延迟CSI情形，通过在一次一密链结构上构造安全极化码，给出了一个显式弱安全方案，并证明了该方案的弱安全性、可靠性以及在延迟CSI假设下逼近完美CSI情形的保密容量.此外，对于对称无降级延迟CSI的情况下，我们提出了一种修改的多块链接结构，其中冻结位的原始子集被设计用于安全地传送功能随机位。然后将这种改进的多块链结构与弱安全方案相结合，构造了一个显式强安全极坐标编码方案，并证明了其强安全性、可靠性以及在延迟CSI假设下逼近理想CSI情形的保密容量的能力。最后，我们进行了模拟，以证明这两个安全方案的性能。
2020-01-21 cs.IT math.IT
Semantic Security on Wiretap Channels using Universal Hashing with Fading Applications
我们提供了一个程序的基础上的通用散列族（UHFs），可以将纠错编码方案（ECC）的速率$R$到一个语义安全的窃听编码方案的速率$R - ξ$，其中$ξ$是一个参数，从窃听者的点对点信道。这种转换被证明是多项式时间有效的块长度，并适用于任何通道。当选择ECC时，我们的过程诱导窃听编码方案，只要ECC也是这样，该方案是具体和有效的。为了证明这种诱导窃听编码方案是语义安全的，我们构造了泄露给窃听者的信息的界。我们的建设是一个升级的边界从最近的文献：这里的新颖性是，我们的泄漏边界举行的任何消息分布。事实上，我们的窃听程序使用UHFs和我们的表征其语义泄漏是这项工作的第一个主要贡献。这项工作的其他主要贡献如下。我们将上述程序应用于各种窃听渠道，以显示该程序的功效，并作为这样的应用程序的结果，我们的研究结果建立了新的可实现的语义安全率。
2019-03-21 cs.IT math.IT
Performance Analysis of Iterative Channel Estimation and Multiuser Detection in Multipath DS-CDMA Channels
本文研究了基于判决反馈的迭代信道估计和多用户检测在多径衰落信道下的信道编码非周期DS-CDMA系统中的性能。首先，给出了基于信道估计和并行干扰消除的多用户检测性能的显式表达式。这些结果相结合，然后表征系统的性能，迭代之间的信道估计，多用户检测和信道解码的演变。给出了系统收敛到唯一不动点的充分条件。
2006-06-04 cs.IT math.IT
Security in Cognitive Radio Networks
在本文中，我们调查的信息理论安全建模的认知无线电窃听信道下的服务质量（QoS）的约束和干扰功率限制对主用户（PU）。我们最初定义了四种不同的传输方案，关于信道感测结果及其正确性。我们提供了有效的安全传输速率，在该速率下，二次窃听者被阻止监听二次发射机（ST）。然后，我们构建了一个信道状态转换图，表征这个信道模型。我们得到了有效的安全容量，它描述了最大恒定的缓冲区到达率在给定的QoS约束。我们找出最佳的传输功率策略，最大限度地提高有效的安全容量，然后，我们提出了一个算法，在一般情况下，快速收敛到这些最佳的政策值。最后，我们展示了在不同信道条件和场景下获得的性能水平和增益。特别强调了隐藏终端问题对认知无线电信息安全的重要影响。
2014-02-05 cs.CR cs.IT math.IT
Secure Multiplex Coding Over Interference Channel with Confidential Messages
本文给出了具有两个秘密信息的两用户干扰信道容量域的内界和外界。通过将安全复用编码添加到文献[15]中的纠错方法中，该方法实现了迄今为止干扰信道的最佳可实现容量区域，我们已经证明，与文献[2]相比，改进的安全容量区域是整个Han-Kobayashi区域。此外，该构造不仅消除了为实现安全性而添加伪消息所带来的速率损失，而且将文献[2]中原有的弱安全条件变为强安全条件。然后，我们还计算了一组秘密消息的模糊率，当消息长度有限或信息率较高时，我们的结果为最坏情况下模糊率的界提供了一个很好的近似。我们的结果可以很容易地扩展到高斯干扰信道，很少的努力。
2011-09-20 cs.IT math.IT
Analysis of Second-order Statistics Based Semi-blind Channel Estimation in CDMA Channels
分析了长码DS-CDMA系统中基于二阶统计量（SOS）的半盲信道估计的性能。在大系统极限下得到了SOS估计的协方差矩阵，并利用协方差矩阵分析了两种基于SOS的半盲信道估计算法的大样本性能。盲估计效率的概念也被定义，并通过仿真结果进行检查。
2005-02-17 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 Secrecy Rate Region for the Interference Channel
本文研究了具有安全约束的干扰信道。假设在两用户干扰信道中存在外部窃听者，其中网络用户希望从外部窃听者保护他们的消息。该系统模型允许用户合作添加随机性的信道，以降低外部窃听者的观察，合作binning和信道前缀计划提出了这个系统模型。该方案允许用户以两种方式向信道添加随机性：1）用户合作设计合并码本，以及2）用户合作利用信道前缀技术。作为示例，在高斯情况下利用信道前缀技术来发送由装仓码字和独立生成的噪声样本组成的叠加信号。与单用户场景相比，从协作分箱和信道前缀方案获得的增益揭示了干扰在增加网络安全性方面的积极作用。值得注意的是，可以利用干扰来合作地向网络中添加随机性，以增强安全性。
2009-05-01 cs.IT math.IT
Deep Learning Based Joint Pilot Design and Channel Estimation for Multiuser MIMO Channels
本文提出了一种基于深度学习（DL）技术的多用户多输入多输出（MIMO）信道联合导频设计和信道估计方案。为此，我们使用两层神经网络（TNNs）和使用深度神经网络（DNNs）的信道估计器构建导频设计器，它们被联合训练以最小化信道估计的均方误差（MSE）。为了有效地减少多用户间的干扰，我们还使用连续干扰消除（SIC）技术在信道估计过程中。数值结果表明，该方案大大优于国家的最先进的线性最小均方误差（LMMSE）的信道估计方案。
2018-12-10 cs.IT math.IT
Mode Selection in MU-MIMO Downlink Networks: A Physical Layer Security Perspective
在本文中，我们考虑了一个同质多天线下行链路网络中，一个被动窃听者打算拦截一个基站（BS）和多个安全用户（SU）之间的通信在瑞利衰落信道。为了保证信息传输的安全性，相应地采用了物理层安全。对于这样一个多用户安全网络，接入SU的数量，即传输模式，对保密性能有很大的影响。具体而言，一方面，大量接入的SU将在SU处产生高的用户间干扰，导致合法信道的容量降低。另一方面，高的用户间干扰将干扰窃听者，从而降低窃听者信道的性能。一般来说，有害的用户间干扰可以转化为一种有用的反窃听工具。本文的重点是根据信道条件和系统参数选择最优的传输模式，以最大化总的保密中断容量。此外，通过渐近分析，我们提出了几个简单的模式选择方案在一些极端的情况下。最后，仿真结果验证了所提出的模式选择方案在MU保密通信中的有效性。
2015-03-16 cs.IT math.IT
Towards Scalable Security in Interference Channels With Arbitrary Number of Users
在本文中，我们提出了一个可实现的安全方案的干扰信道与任意数量的用户。在这个模型中，每个接收器应该能够解码其预期的消息，而它不能解码任何有意义的信息有关的消息打算为其他接收器。我们的方案实现了个人的安全率与对数（SNR）线性缩放，并实现了总和安全率是在恒定的差距和安全容量。为了在发射机侧设计编码器，我们将嵌套格型编码、随机i.i.d.代码和合作干扰技术。非对称计算和转发框架用于在接收器处执行解码操作。我们的计划的新颖之处在于，它是第一个渐近最佳可实现的方案，这种安全方案可扩展到任意数量的用户，并适用于任何有限值SNR。此外，我们的计划实现了上限和安全自由度的$1$没有使用外部助手。
2020-04-17 cs.CR cs.IT math.IT
Performance Analysis of Physical Layer Security over Fluctuating Beckmann Fading Channels
在本文中，我们分析了物理层安全性能的波动贝克曼（FB）衰落信道，这是一个扩展模型的$κ-μ$阴影和经典贝克曼分布。具体而言，平均保密容量（ASC），安全中断概率（SOP），SOP的下限（SOP $^L$），严格正保密容量（SPSC）的概率推导出精确的封闭形式的表达式使用两个不同的值的衰落参数，即，$m$和$μ$，分别代表多径和阴影的严重性的影响。首先，当衰落参数是任意值时，性能指标的精确的封闭形式的扩展的广义双变量福克斯的$H$ -功能（EGBFHF），已被广泛实施的公开文献。在第二种情况下，为了获得简单的数学上易于处理的表达式的解析函数，以及获得更多的洞察力的行为的物理层的安全性波动贝克曼衰落信道模型，$m$和$μ$被假定为整数和偶数，分别。通过Monte Carlo模拟验证了该分析的数值结果。
2019-04-14 cs.CR cs.IT math.IT
Information-theoretic Physical Layer Security for Satellite Channels
本文从卫星信道视角回顾窃听编码及更强的无密钥无条件保密概念，分析其一般构造在典型卫星信道中的适用性，并探讨物理层安全潜力与多协议协同的系统设计启示。
2017-01-07 cs.CR cs.IT math.IT
A Cryptographic Treatment of the Wiretap Channel
窃听信道是一种设置，其中一个目的是提供通信数据的信息理论隐私，仅基于从发送者到对手的信道比从发送者到接收者的信道“更嘈杂”的假设。它是信息和编码（I&C）社区数十年工作的主题。本文弥合了这方面的工作和现代密码学之间的差距，沿着两个方面的贡献，即度量（定义）的安全性，和计划。我们解释说，目前使用的度量是薄弱的，不足以保证应用程序的安全性，并提出两个替代品。一种是我们称之为错误安全性的，是I&C风格的基于互信息的度量。另一个是语义安全，它适应了这种设置，在密码学界，这种密码度量已经经过了几十年的评估，并被认可为标准和实现的目标。我们证明了它们是等价的（任何一个方案在另一个方案下都是安全的），从而连接了两种根本不同的定义安全性的方式，并为设计提供了一个强大的，统一的和有根据的目标。继续到方案，来自窃听社区的结果大多是非建设性的，证明了方案的存在，而不一定产生明确的方案，更不用说有效的方案了，而且只满足他们薄弱的安全概念。我们应用基于提取器的加密方法来产生显式的，多项式时间的，甚至实用的加密方案，以满足我们新的和更强的安全目标。
2012-01-23 cs.CR cs.IT math.IT
A Product Channel Attack to Wireless Physical Layer Security
本研究提出一种针对无线下行链路物理层安全的乘积信道攻击，通过窃听者在上行发送慢变随机符号误导基站高估窃听信道衰落程度，使基站以超保密容量速率传输从而破坏安全，且基站多天线仅能部分缓解该攻击。
2020-07-16 cs.IT eess.SP math.IT
Techniques for Enhanced Physical-Layer Security
信息理论安全--被广泛接受为最严格的安全概念--依赖于信道编码技术，该技术利用传播信道的固有随机性来加强通信系统的安全性。在这种模式下，我们探讨的战略，以提高安全连接的无线网络。我们首先考虑本质安全的通信图（IS-图），一个方便的表示的链接，可以建立一个大规模的网络上的信息理论安全。然后，我们提出并表征两种技术-扇区化传输和窃听者中和-这是显着提高的IS-图的连通性。
2010-08-22 cs.IT cs.NI math.IT
