Security versus Reliability Analysis of Opportunistic Relaying
当从源到目的地的主链路具有比从源到窃听者的窃听链路更好的传播条件时，物理层安全正在成为保护合法用户之间的无线通信免受窃听的有前途的范例。在本文中，我们确定和分析的安全性和可靠性的无线通信中存在的窃听攻击之间的权衡。典型地，主链路的可靠性可以通过增加源的发射功率（或降低其数据速率）以降低中断概率来提高，这不幸地增加了窃听者通过窃听链路成功拦截源消息的风险，因为当使用更高的发射功率（或更低的数据速率）时，窃听链路的中断概率也降低。我们的特点的安全性可靠性权衡（SRT）的传统的直接传输从源到目的地的窃听者的存在下，其中的安全性和可靠性量化的拦截概率窃听者和在目的地经历的中断概率，分别。为了提高SRT，我们提出了机会中继选择（ORS）和量化可达到的SRT改善后，增加中继的数量。结果表明，给定最大可容忍的拦截概率，我们的ORS计划的中断概率接近零$N \to \infty$，其中$N$是中继的数量。相反，给定最大可容忍中断概率，我们的ORS方案的拦截概率趋于零$N \to \infty$。
2013-11-23 cs.CR cs.IT math.IT
Capacity and outage analysis of a dual-hop decode-and-forward relay-aided NOMA scheme
非正交多址接入（NOMA）由于其丰富的频谱增益而被认为是下一代无线网络的候选无线接入技术。本文提出了一种两阶段协作中继策略（CRS），利用下行链路和上行链路NOMA（称为DU-hocMA）的概念。在所提出的协议中，作为源的发射机发送由两个符号组成的NOMA复合信号到目的地和中继在第一阶段，下行链路NOMA的原则。在第二阶段中，中继器将通过连续干扰消除解码的符号转发到目的地，而源与中继器并行地将新符号发送到目的地，遵循上行链路NOMA的原理。在完全和不完全连续干扰消除条件下，研究了系统的遍历和容量、中断概率和中断和容量，并给出了解析推导。通过理论分析和计算机模拟，证明了DU-hocMA比传统的使用NOMA的CRS的性能改善。仿真结果与理论分析结果吻合较好，证明了作者分析的正确性。
2019-02-21 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
Outage Probability in Network Coding Based Cooperative Wireless Networks over Nakagami-m Fading Channels
针对Nakagami-m衰落信道下基于网络编码的两源两中继协作网络，推导各S-D对中断概率闭式解，扩展至多中继多S-D对场景，并分析链路衰落因子影响及分集阶数。
2024-01-27 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
On the Intercept Probability and Secure Outage Analysis of Mixed ($α$-$κ$-$μ$)-shadowed and Málaga Turbulent Model
本文研究了由源、中继、目的和窃听者组成的双跳RF-FSO DF中继网络的保密性能。我们假设窃听者位于目的地附近，并偷听中继器发送的光信号。RF和FSO链路经历（$α$ - $κ$ - $μ$）阴影衰落和具有指向误差的统一马拉加湍流。通过推导安全中断概率（SOP）、严格正保密容量（SPSC）和截获概率（IP）的解析表达式，研究了混合系统的保密性能。此外，我们也推导出渐近SOP，SPSC，和IP后，利用Meijer的G函数展开的FSO链路的电SNR趋于无穷大。最后，Monte-Carlo模拟证实了解析表达式。我们的结果表明，衰落，阴影，检测技术（即，外差检测（HD）和强度调制和直接检测（IM/DD））、大气湍流和指向误差显著地影响保密性能。此外，更好的性能，获得利用HD技术在目的地相对于IM/DD技术。
2021-09-11 cs.IT eess.SP math.IT
On the Outage Probability of Vehicular Communications at Intersections Over Nakagami-m Fading Channels
在本文中，我们研究了车辆通信（VC）在十字路口，在存在干扰的Nakagami-m衰落信道。干扰源来自位于两条垂直道路上的车辆。我们推导了中断概率，并得到了封闭的形式。当目的地在道路上（车辆、骑自行车的人、行人）或在道路外（基站、路边单元）时，导出中断概率。我们比较了视距（LOS）场景和非视距（NLOS）场景的性能，并表明NLOS场景提供了更好的性能比LOS场景。我们还比较了交叉口的情况下，高速公路的情况下，并表明，交叉口的情况下的性能是最差的比高速公路的情况下，作为目的地走向交叉口。最后，我们研究了一个现实的情况下，涉及几个车道的VC的性能。所有的分析结果都通过Monte-Carlo模拟进行了验证。
2019-12-06 cs.IT eess.SP math.IT
Relay Selection for Wireless Communications Against Eavesdropping: A Security-Reliability Tradeoff Perspective
本文从安全性-可靠性权衡（SRT）的角度研究了在存在窃听者的情况下，保密编码辅助的从源到目的的无线通信。明确地说，在窃听者所经历的拦截概率方面的安全性进行量化，而在目的地遇到的中断概率被用来衡量传输的可靠性。我们描述了传统的直接传输从源到目的地的SRT，并表明，如果中断概率增加，拦截概率降低，反之亦然。我们首先证明，就业的中继节点协助源-目的地传输是能够抵御窃听，其次是量化的好处，单中继选择（SRS）以及多中继选择（MRS）计划。更具体地，在SRS方案中，仅选择单个“最佳”中继来将源信号转发到目的地，而MRS方案允许多个中继参与该过程。结果表明，SRS和MRS方案都比传统的直接传输实现了更好的SRT，特别是在增加中继数量时。数值结果还表明，正如预期的那样，MRS优于SRS的SRT。此外，我们还提出了无线中继辅助物理层安全的一些开放挑战和未来方向。
2015-09-03 cs.CR cs.IT math.IT
Joint Optimal Design for Outage Minimization in DF Relay-assisted Underwater Acoustic Networks
这封信最大限度地减少中断概率在一个单一的解码和转发（DF）中继辅助水声网络（UAN）没有直接的源到目的地的链路可用性。具体而言，提出了一种中继定位和分配功率的源和中继的联合全局优化设计。对于分析的见解，一个新的低复杂度的紧密近似方法也提出了。选定的数值结果验证了分析和量化的比较收益实现最优功率分配（PA）和中继放置（RP）策略。
2018-05-22 cs.IT math.IT
Delay Outage Probability of Multi-relay Selection for Mobile Relay Edge Computing Systems
在本文中，我们处理移动边缘计算网络中的中继选择问题，其中源节点通过多个中继节点的帮助将计算密集型任务传输到目的地。它与传统的中继节点不同之处在于，每个中继节点都配备了边缘计算服务器，因此每个中继节点都可以执行接收到的任务并将计算结果转发到目的地。因此，本文定义了一个延迟中断概率来评估中继计算能力对链路通信的影响，并提出了一种既考虑通信能力又考虑计算能力的延迟最佳中继选择（LBRS）方案。从时延中断概率和分集阶数两个方面分析了该中继选择方案与传统的仅通信中继选择（CORS）和仅计算中继选择（CPORS）方案的性能，并与其他中继选择方案进行了比较.我们表明，建议的LBRS计划减少到传统的CORS计划下的高信噪比（SNR）区域。我们进一步揭示了所提出的LBRS和CORS方案的分集阶数依赖于中继节点的计算能力。
2019-02-15 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
Defining Spatial Security Outage Probability for Exposure Region Based Beamforming
随着基站中天线数量的增加，人们对使用波束成形来提高物理层安全性产生了相当大的兴趣，这是通过创建一个“暴露区域”来提高合法用户的接收信号质量，并降低向随机定位的被动窃听者泄露信息的可能性。本文正式提出了一种新的定义，这种合法的传输，称为“空间秘密中断概率”（SSOP）的安全级别的概念。通过理论分析和数值分析，给出了天线阵参数对SSOP及其解析上界的影响。虽然这种方法可以应用于任何阵列类型和任何衰落信道模型，它在这里显示了如何在一个莱斯衰落信道的安全性能的均匀线性阵列的变化，通过检查分析SSOP上限。
2016-08-01 cs.IT math.IT
Series Representation of Modified Bessel Functions and Its Application in AF Cooperative systems
利用分数阶微积分数学，提出了一种新的方法，用简单的初等函数将修正的贝塞尔函数改写成级数形式。然后，在目的地，对应于源-中继-目的地和源-目的地链路SNR的总接收SNR的统计特性，提供了一般的中继场景，其中目的地利用最大比合并（MRC）接收器。利用新的统计模型的总接收SNR在目的地，准确和简单的中断概率，误码率和遍历容量的解析表达式得到。
2015-06-13 cs.IT math.IT
Outage Probability of Dual-Hop Multiple Antenna AF Systems with Linear Processing in the Presence of Co-Channel Interference
本文研究了一种双跳放大转发中继系统，其中中继站配备多根天线，而源站和目的站仅配备一根天线。假设中继站受到同信道干扰（CCI）和加性高斯白噪声（AWGN）的影响，而目的站只受到AWGN的影响，提出了3种启发式中继预编码方案，即1）最大比合并/最大比传输（MRC/MRT），2）迫零/MRT（ZF/MRT），3）最小均方误差/MRT（MMSE/MRT）。我们推导出新的精确中断表达式以及简单的高信噪比（SNR）中断近似所有三个计划。我们的研究结果表明，MRC/MRT和MMSE/MRT方案都实现了N的全分集，而ZF/MRT方案实现了N-M的分集阶数，其中N是中继天线的数量，M是中继器的数量。此外，我们还证明了MMSE/MRT方案总是能获得最佳的中断性能，ZF/MRT方案在低信噪比情况下优于MRC/MRT方案，而在高信噪比情况下则不如MRC/MRT方案。最后，在大N政权，我们表明，ZF/MRT和MMSE/MRT计划都能够完全消除CCI，而完美的干扰消除是不可能的MRC/MRT计划。
2014-01-06 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
Trading Wireless Information and Power Transfer: Relay Selection to Minimize the Outage Probability
研究了具有能量收集约束的多中继网络的中断概率最小化问题。中继器是用于从源射频（RF）信号同时传输无线信息和功率的混合节点。存在与中继节点用于能量和信息传输的时间量相关联的折衷。大的信息传输间隔意味着从RF信号中收集能量的时间很短，因此中断事件的概率很高。我们提出了一个合作系统的中继选择方案与固定数量的RF供电的继电器。我们解决因果和非因果信道状态信息的情况下，在中继-目的地链路和评估的权衡与信息/功率传输的中断概率最小化的上下文中。
2014-12-09 cs.IT math.IT
Secrecy Outage Analysis of Energy Harvesting Relay-based Mixed UOWC-RF Network with Multiple Eavesdroppers
研究了双跳水下光通信射频网络在多个窃听者通过射频链路入侵的情况下的物理层安全性能。水下源和目的地之间的中间解码和转发中继节点将光信号转换为电形式，并在中继器从系统内的集成功率信标收集的能量的帮助下将其重新传输到目的地节点。源到中继链路（UOWC）遵循混合指数广义Gamma湍流与指向错误损害，而所有其余的链路（RF）进行$κ-μ$阴影衰落。关于入侵者的类型，这里考虑两种情况，即，合谋（\textit{Scenario-I}）和非合谋（\textit{Scenario-II}）的窃听者和安全中断概率的解析表达式，严格正保密容量的概率，和有效的保密吞吐量推导出封闭的形式为每个场景。此外，UOWC和RF信道参数以及检测技术对保密容量的影响进行了论证，在此之后，对所考虑的两种情况进行了比较，表明窃听者之间的勾结对保密吞吐量造成了最有害的威胁，但是在目的地和功率信标节点处采用分集以及外差检测可以获得更好的保密级别，而不是强度调制和直接检测技术。最后，所有推导出的表达式通过蒙特卡罗模拟证实。
2023-02-20 cs.IT eess.SP math.IT
Outage Probability of Overhearing Amplify-and-Forward Cooperative Relaying
研究了采用空时网络编码（STNC）的偷听放大转发（AF）协作中继的中断性能。首先，这种中继系统的传输协议，即，提出了一种基于STNC的具有偷听AF中继的协作中继（STNC-OHAF）。然后分析了STNC-OHAF的瞬时端到端信噪比表达式。在此基础上，STNC-OHAF在独立但不一定同分布（i.n.i.d）的瑞利衰落信道的中断概率的显式表达式的理论推导。数值结果验证了我们的理论分析，并表明通过引入中继间的偷听，系统的中断性能可以大大改善。它还表明，有一个折衷的系统总中断容量和发送的符号数。
2015-01-04 cs.IT math.IT
Secondary Outage Analysis of Amplify-and-Forward Cognitive Relays with Direct Link and Primary Interference
使用认知中继是一种新兴的和有前途的解决方案，以克服频谱利用率不足的问题，同时实现空间分集。在本文中，我们进行了中断分析的二次系统与放大转发中继在频谱共享的情况下，其中一个二次发射机通过直接链路以及最好的中继通信的次要目的地。具体来说，在峰值功率约束下，我们推导出一个封闭形式的表达式的二次中断概率提供的主要中断概率保持低于预定义的值。我们还考虑了主干扰对二次中断性能的影响。最后，我们通过仿真结果验证了分析。
2015-02-07 cs.IT cs.NI math.IT
On Wireless Energy and Information Transfer in Relay Networks
本文研究了具有无线信息和能量传输的中继网络的中断概率和吞吐量，其中中继从源发送的射频信号中获取能量。考虑到不同的功耗模型，我们推导出中断概率的自适应和非自适应功率分配在中继。在源的总能量消耗的约束下，我们提供了封闭形式的表达式的最佳分时和源能量和信息传输信号之间的功率分配，以及最佳的中继定位，使中断概率最小化。最后，我们将我们的分析扩展到多中继网络。我们发现，完美的信道状态信息（CSI），可在中继和$N$中继机会中继方案实现分集阶$\frac{N+1}{2}$。此外，我们分析了机会中继与部分CSI的源中继或中继目的地CSI提供在其相应的发送终端，并证明了中继选择的基础上的源中继CSI优于中继选择的基础上的中继目的地CSI，中断概率。分析和仿真结果表明，在不同的条件下，无线能量和信息传输系统的效率。
2016-07-24 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
Outage Probability Analysis of Dual Hop Relay Networks in Presence of Interference
协作中继通过形成多个独立虚拟源的网络来提高无线网络的性能，所述多个独立虚拟源与源节点发送相同的信息。然而，在网络中引起的干扰降低了协作通信的性能。在这项工作中的统计特性，累积分布函数（CDF）和概率密度函数（PDF）的一个基本的双跳合作中继网络与任意数量的中继器在瑞利衰落信道推导。两个系统模型被认为是：在第一个系统模型中，中继器只在中继节点;和在第二个系统模型中，中继器都在中继和目的地。这项工作进一步扩展到Nakagami-m衰落干扰信道。最后给出了中断概率性能的仿真结果，验证了理论分析的正确性。
2012-10-19 cs.IT math.IT
Near-Optimal Modulo-and-Forward Scheme for the Untrusted Relay Channel
本文研究了一种不可信中继信道，在该信道中，目的站在源站向中继站发送消息的同时发送人工噪声，以保护源站的机密消息。传统的放大转发（AF）方案在这种情况下表现不佳，因为干扰功率困境：通过使用更强的人工噪声来提供更好的安全性将降低从中继到目的地的机密消息功率。为了解决这个问题，提出了一种在中继端进行模-转发（MF）操作，并在源端进行嵌套格编码。理论分析表明，对于发送端具有完整信道状态信息的系统，所提出的MF方案在任何信道实现下都能达到1/2比特的保密容量，从而实现了完整的广义安全自由度（G-SDoF）。相比之下，AF方案只能实现G-SDoF的一小部分。对于没有CSIT的系统，引入了完全中断事件，定义为连接中断或保密中断。基于此总中断定义，分析表明，所提出的MF方案实现了一阶的完全广义安全分集增益（G-SDG）。另一方面，AF方案最多只能实现1/2的G-SDG。
2015-03-31 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
Secure Transmission for Relay Wiretap Channels in the Presence of Spatially Random Eavesdroppers
我们提出了一个安全的传输方案的中继窃听信道，其中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。我们假设源端配备了多个天线，而中继端、目的端和窃听端都配备了一个天线。在所提出的方案中，除了信息信号，源发送人工噪声信号，以混淆窃听者。以最大化中继窃听信道的保密吞吐量为目标，推导了传输中断概率的封闭表达式和保密中断概率的易于计算的表达式。使用这些表达式，我们确定最佳的功率分配因子和窃听码速率，保证最大的保密吞吐量，同时满足保密中断概率约束。此外，我们研究了源天线数量对保密吞吐量的影响，表明在源处添加额外的发射天线会显著增加保密吞吐量。
2015-09-24 cs.IT math.IT
Outage Analysis of Multi-Relay Selection for Cognitive Radio with Imperfect Spectrum Sensing
在本文中，我们研究了认知中继网络的中断性能，这是由一个辅助发射机（ST），多个解码和转发（DF）中继和一个辅助目的地（SD）。我们提出了一个多中继选择方案的认知中继网络，其中多个中继被选择并用于参与转发从ST到SD的二次传输。在瑞利衰落环境下，推导出了非理想频谱感知下多中继选择的中断概率的封闭表达式。为了比较的目的，传统的直接传输和最佳中继选择也被认为是基准。数值结果表明，随着检测概率的增加和虚警概率的降低，频谱感知性能提高，所提出的多中继选择方案、直接传输方案和最佳中继选择方案的中断概率都相应降低.它也表明，建议的多中继选择显着优于传统的方法在中断概率。
2014-11-02 cs.IT math.IT
Outage Analysis of Spectrum Sharing Energy Harvesting Cognitive Relays in Nakagami-$m$ Channels
能量收集（EH）认知中继是解决频谱利用效率低下问题的一个令人兴奋的解决方案，同时实现绿色通信和空间多样性。在频谱共享的情况下，我们调查的认知中继网络的性能，其中一个次要的源与其目的地通过Nakagami- $m$信道通过解码和转发EH中继通信，同时保持低于预定义的阈值的主用户的中断概率。具体来说，我们推导出一个封闭形式的表达二次中断概率，并表明它是一个功能的概率EH中继有足够的能量进行中继，这反过来又取决于能量收集和消费率的EH中继和主要中断概率阈值。我们还表明，放松主要中断约束可能并不总是有利于认知EH中继网络由于中继的发射功率的能量约束的限制。
2015-08-30 cs.IT cs.NI 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
Security-Reliability Trade-off Analysis of Multi-Relay Aided Decode-and-Forward Cooperation Systems
我们考虑一个合作的无线网络，包括一个源，一个目的地和多个中继操作的窃听者，试图挖掘的源-目的地传输的存在。我们提出了多中继选择方案，以保护源免受窃听。更具体地，多中继选择允许多个中继同时将源的传输转发到目的地，这不同于传统的单中继选择，在传统的单中继选择中，仅选择最佳中继来帮助从源到目的地的传输。为了比较的目的，我们考虑经典的直接传输和单中继选择作为基准计划。我们推导出封闭形式的表达式的拦截概率和中断概率的直接传输，以及单中继和多中继选择方案在瑞利衰落信道。结果表明，随着中断要求的放宽，三种方案的拦截性能提高，反之亦然，这意味着有一个\emph{security versus reliability trade-off}（SRT）。我们还表明，无论是单中继和多中继选择方案优于直接传输的SRT方面，证明了中继选择方案的优势，保护源的传输免受窃听攻击。最后，在增加中继器的数量时，单中继器和多中继器选择方案的SRT都显著提高，并且如预期的那样，多中继器选择优于单中继器选择。
2015-07-05 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
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
Outage Analysis of Cooperative NOMA Using Maximum Ratio Combining at Intersections
研究了在交叉口非正交多址接入（NOMA）条件下，采用最大比合并（MRC）对协作车载通信（VC）传输方案的改进。在中继的帮助下，传输发生在源节点和两个目的地节点之间。传输受到来自道路上的车辆的干扰。得到了闭型中断概率表达式。我们比较了MRC合作NOMA与经典的合作NOMA的性能，并表明，实施MRC合作NOMA传输提供了一个显着的改善经典的合作NOMA的中断概率。我们还比较了MRC合作NOMA与MRC合作正交多址接入（OMA）的性能，我们表明，NOMA有一个更好的性能比OMA。最后，我们表明，中断概率增加时，节点更接近交叉口，并使用MRC考虑NOMA提高了性能在这种情况下。蒙特卡洛模拟验证了分析。
2019-11-26 cs.IT eess.SP math.IT
Time-Switching Uplink Network-Coded Cooperative Communication with Downlink Energy Transfer
在这项工作中，我们考虑一个多用户合作的无线网络中，能量受限的源有独立的信息传输到一个共同的目的地，这是假设是外部供电，负责无线传输能量的来源。源节点可以在解码转发或基于网络编码的协议下进行合作。考虑到源节点所收获的能量是用户间信道和用户-目的地信道的衰落实现的函数这一事实，我们得到了系统中断概率的封闭形式近似，以及使这种中断概率最小化的最佳能量传输周期的近似。它还表明，即使可实现的分集阶数减少，由于无线能量传输过程中，它是非常接近的一个网络实现没有能量约束。数值结果也验证了理论结果。
2014-07-30 cs.IT math.IT
Outage Probability of Dual-Hop Selective AF With Randomly Distributed and Fixed Interferers
针对Nakagami- $m$衰落信道，分析了中继站和目的站均存在多个中继站时，具有全局中继选择的双跳放大转发选择性中继系统的中断概率性能。考虑两种不同的情况。在第一种情况下，假设干扰器具有随机数和位置。利用广义伽玛近似（GGA）的停电概率的一维积分的形式推导。在第二种情况下，假设干扰器具有固定的数量和位置。导出了一维积分形式的精确中断概率。对于这两种情况，也提供了封闭形式的表达式的下限和渐近表达式的高信号干扰加噪声比。对于特殊情况（例如，主要干扰，i.i.d.瑞利分布信号）。数值结果表明，我们的分析的准确性，通过检查的数量和位置的中断性能的AF系统与随机和固定的中断的影响。
2014-10-04 cs.IT cs.NI math.IT
Opportunistic DF-AF Selection Relaying with Optimal Relay Selection in Nakagami-m Fading Environments
本文研究了一种在目的端具有最大接收信噪比的机会DF-AF选择中继方案。分析了Nakagami-m衰落信道下机会DF-AF选择中继方案的中断概率，得到了其闭合解。我们在高信噪比域中进行了中断概率的渐近分析。得到了编码增益和分集阶数。为了进行比较，还利用压缩定理对Nakagami-m衰落信道中的机会AF方案进行了渐近分析。此外，我们证明了机会DF方案和机会AF方案相比，机会DF-AF选择中继方案具有更好的中断性能。
2013-01-01 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
Secure Communication Via a Wireless Energy Harvesting Untrusted Relay
无线媒体的广播性质允许非预期用户窃听机密信息传输。在这方面，我们调查的问题，源和目的地之间的安全通信，通过无线能量收集不可信的节点，作为一个帮手，中继信息，然而，源和目的地节点希望保持信息的机密性从中继节点。为了实现正保密率，我们使用目的地辅助干扰。作为一个能量匮乏的节点，不可信中继从接收到的射频信号中获取能量，这些射频信号包括源的信息信号和目的地的干扰信号。因此，我们通过利用干扰信号作为有用的能量源来有效地利用干扰信号。在中继器处，为了实现能量收集和信息处理，我们采用功率分割（PS）和时间切换（TS）策略。为了评估该方案的保密性能，我们推导出两个重要指标的解析表达式，即，秘密中断概率和遍历秘密率。数值分析揭示了不同的系统参数，如功率分配比，能量收集时间，目标保密率，发送信噪比（SNR），中继位置，能量转换效率因子，对保密性能的影响的设计见解。具体地说，PS策略实现更好的最优保密中断概率和最优遍历保密率比TS策略在更高的目标保密率和发送SNR，分别。
2016-03-10 cs.IT cs.NI 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
On Maximal Ratio Diversity with Weighting Errors for Physical Layer Security
在这封信中，我们介绍了最大比合并（MRC）与加权误差的物理层安全的性能。我们假设合法用户和窃听者都配备了多个天线，采用非理想的MRC。非理想MRC是根据估计衰落与实际衰落之间的功率相关性设计的。我们推导出新的封闭形式和广义表达式的秘密中断概率。其次，我们研究了在高信噪比下，合法用户和发射机之间的主信道中秘密中断概率的渐近行为。渐近分析提供了关于加权误差的MRC提供的实际多样性的见解。我们证实了我们的要求与分析结果和数值计算。
2013-11-09 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
Modify-and-Forward for Securing Cooperative Relay Communications
提出了一种新的物理层技术，可以提高协作中继通信的安全性。所提出的方法修改的解码后的消息在中继站根据中继站和目的地之间的唯一信道状态，使目的地可以利用修改后的消息，以其优势，而窃听者不能。我们提出了一个实用的方法，安全地共享合法的合作伙伴之间的修改规则，并提出了在准静态衰落信道中的秘密中断概率。结果表明，该方案可以提供一个显着的改善，比其他方案时，中继可以成功地解码的源消息。
2014-03-26 cs.IT math.IT
Outage Analysis of Cooperative Transmission with Energy Harvesting Relay: Time Switching vs Power Splitting
近年来，能量收集（EH）已成为实现绿色通信的一种有前途的方式。在本文中，我们研究了多用户传输网络与EH合作中继，其中一个源发送独立的信息到多个目的地的帮助下，能量受限的中继。中继可以从源发送的射频（RF）信号中收集能量，并且它仅通过消耗收集的能量来帮助多用户传输。通过采用时间交换和功率分配的中继接收机结构，我们首先提出了两个协议，时间交换的协作多用户传输（TSCMT）协议和功率分配的协作多用户传输（PSCMT）协议，使信息处理和EH的同时在中继系统。为了评估系统的性能，我们理论上分析了系统中断概率的两个建议的协议，然后推导出明确的表达式，分别为他们。此外，我们还讨论了系统配置参数，如电源功率和中继位置对系统性能的影响。数值结果证明了我们的分析结果的准确性，并揭示了与传统的非合作方案相比，我们提出的协议是绿色的解决方案，提供可靠的通信和较低的系统中断概率，而不消耗额外的能量。特别地，对于相同的源端发射功率，PSCMT协议优于TSCMT协议，以获得更低的系统中断概率。
2014-12-30 cs.IT math.IT
On the Outage Probability of the Full-Duplex Interference-Limited Relay Channel
在本文中，我们研究的性能，在渐近错误概率方面，一个用户与一个目的地的全双工带内中继的帮助下进行通信。我们认为网络是干扰受限的，干扰用户分布作为一个泊松点过程。在这种情况下，渐近错误概率的上界中断概率（OP）。我们研究了著名的合作计划，即，解码和转发（DF）和压缩和转发（CF）考虑衰落和路径损耗的中断行为。对于DF，我们确定确切的OP和开发的上界是紧在典型的操作条件。此外，我们找到了源和中继信号之间的相关系数，最小化的OP时的密度是小的。对于CF，可实现的速率由干扰的空间相关性确定，并且直接分析是不可能的。为了解决这个问题，我们证明了相关噪声的速率最多比不相关噪声差一位，从而找到了CF性能的上限。这些结果是有用的评估性能和优化中继方案的上下文中的全双工无线网络。
2014-05-15 cs.IT math.IT
On Outage Probability and Diversity-Multiplexing Tradeoff in MIMO Relay Channels
研究了源端和目的端均采用多天线而中继站采用单天线的MIMO中继信道的衰落特性。得到了独立同分布下系统中断概率的紧致闭式表达式。和相关瑞利衰落链路。低中断近似推导，揭示了一些见解，包括相关性的影响，天线的数量，中继噪声和中继协议。相关性的影响被证明是可以忽略不计的，除非信道变得几乎完全相关。量化了中继衰落信道相对于AWGN信道的信噪比损失。SNR-渐近分集复用权衡（DMT）得到了广泛的一类衰落分布，包括，作为特殊情况下，瑞利，赖斯，Nakagami，威布尔，这可能是不相同的，空间相关和/或非零均值。DMT被示出为不依赖于一个特定的衰落分布，而是在其多项式行为接近零，并且是相同的简单的“放大和转发”协议和更复杂的“解码和转发”一个容量实现代码，即在中继的全部处理能力并不有助于提高DMT。然而，SNR渐近DMT和有限SNR中断性能之间存在显著差异：虽然前者不会通过在任一侧使用额外的天线来改善，但后者可以显著改善，特别是，可以权衡额外的天线以获得中继的全部处理能力。将结果推广到具有选择中继的多中继信道，并识别出典型的中断事件。
2011-02-25 cs.IT math.IT
Physical Layer Security-Aware Routing and Performance Tradeoffs in Ad Hoc Networks
物理层安全技术在adhoc网络中的应用近年来引起了学术界的广泛关注。然而，现有的研究主要集中在单跳和两跳网络的情况下，和通信服务质量（QoS）的下降所造成的提高安全性方面的代价在很大程度上是没有调查。作为解决这些问题的一个步骤，本文探讨了物理层的安全感知路由和性能权衡在多跳ad hoc网络。具体来说，对于任何给定的端到端路径，我们首先推导出其连接中断概率（COP）和保密中断概率（SOP）的封闭形式，这分别作为通信QoS和传输安全的性能指标。基于封闭形式的表达式，我们然后研究了安全QoS权衡，以最小化COP（分别）。SOP）以该SOP为条件（分别为COP）是有保障的。通过对给定路径的分析，我们进一步提出了一种分布式的路由算法，该算法可以实现任意一对源节点和目的节点的最优性能折衷。最后，仿真和数值结果验证了我们的理论分析的效率，以及说明的安全QoS权衡和路由性能。
2017-05-15 cs.CR cs.IT cs.PF
Improving PHY-Security of UAV-Enabled Transmission with Wireless Energy Harvesting: Robust Trajectory Design and Communications Resource Allocation
在本文中，我们考虑一个无人机（UAV）辅助通信系统，包括两个合作的无人机，一个无线供电的地面目的地节点，利用同步无线信息和功率传输（SWIPT）技术，和地面被动窃听。一架无人机向目的地提供机密信息，另一架无人机发送干扰信号以防止窃听并协助目的地进行能量收集。假设无人机具有窃听者位置的部分信息，分别针对干扰信号在目的地先验已知和未知的情况，提出了两种传输方案：友好无人机干扰（FUJ）和高斯干扰传输（GJT）。然后，我们制定了一个平均保密率最大化问题，以联合优化无人机的发射功率和轨迹，以及目的地的功率分配比。由于非凸，因此难以解决制定的问题，我们提出了一个计算效率高的迭代算法的基础上块坐标下降和逐次凸逼近，以获得一个次优解。最后，数值结果证实了我们提出的多无人机计划的有效性，与其他现有的基准。具体来说，我们发现，FUJ表现出显着的保密性能改善的最佳瞬时和平均保密率相比，GJT和传统的单无人机对应。
2020-04-13 cs.IT eess.SP math.IT
Impact of Secondary User Communication on Security Communication of Primary User
最近，频谱共享被认为是提高频谱利用率的一种有前途的解决方案。然而，它可能容易受到安全问题的影响，因为主网络和辅助网络访问相同的资源。因此，在本文中，我们专注于在存在窃听者（EAV）谁非法监听主用户（PU）通信的认知无线电网络的性能分析，其中的次级发射机（SU-Tx）的发射功率受到SU-Tx的峰值发射功率和中断概率的联合约束。在此基础上，推导了SU的自适应发射功率策略和误符号概率的解析表达式。最重要的是，主网络的安全性评估的非零保密容量的存在概率和保密容量的中断概率。仿真结果表明，主网络的安全性不仅取决于主网络和辅网络之间的信道平均功率，还与SU-Tx到EAV链路的信道条件和SU-Tx的发射功率策略密切相关。
2014-08-29 cs.CR cs.IT cs.NI
Optimal Power Allocation by Imperfect Hardware Analysis in Untrusted Relaying Networks
通过考虑各种现实的硬件缺陷，我们提出了一个最优的功率分配（OPA）策略，以最大限度地提高瞬时保密率的合作无线网络的源，目的地和一个不可信的放大转发（AF）中继。我们假设，无论是源或目的地配备了一个大规模的多天线（LSMA）系统，而其余的都配备了一个单一的天线。为了防止不可信的中继拦截源消息，目的地发送一个有意的干扰噪声到中继，这被称为基于目的地的合作干扰（DBCJ）。给出了该系统模型，新的封闭形式的表达式，在高信噪比（SNR）制度的遍历保密率（ESR）和保密中断概率（SOP）。通过优化相关硬件设计，进一步提高了系统的保密性能。结果表明，通过有利地分布在每个节点的发送和接收射频（RF）前端的可容忍的硬件缺陷，系统的保密率可以提高。工程上的见解是，在发送器和接收器之间的中继处平等地分担总的缺陷提供了最佳的保密性能。数值结果表明，建议的OPA连同最合适的硬件设计显着提高了保密率。
2017-09-05 cs.CR cs.IT math.IT
Performance Analysis of Hybrid ARQ with Incremental Redundancy over Amplify-and-Forward Dual-Hop Relay Channels
在本文中，我们考虑一个三节点中继网络，包括一个源，一个中继，和一个目的地。源使用具有增量冗余（IR）的混合自动重传请求（HARQ）将消息发送到目的地。中继器偷听到传输的消息，使用可变增益放大器将其放大，然后将消息转发到目的地。后者将源消息和中继消息结合起来，并试图解码信息。在解码失败的情况下，目的地发送否定确认。然后，在后续HARQ轮中发送包含新奇偶校验比特的消息的新副本。该过程继续，直到在目的地成功解码或达到最大循环数$M$。我们从信息论的角度研究了HARQ-IR在中继信道上的性能。我们推导出精确的表达式和界限的信息中断概率，平均传输次数，和平均传输速率。此外，我们评估所经历的延迟泊松到达数据包在所考虑的中继网络。我们还提供了预期的等待时间，逗留时间和能源效率的解析表达式。推导出的精确表达式进行了验证Monte Carlo模拟。
2014-04-08 cs.IT math.IT
Shadowed FSO/mmWave Systems with Interference
我们研究了混合自由空间光（FSO）/毫米波（mmWave）中继网络的性能与干扰在目的地。假设FSO/毫米波信道遵循Malaga-M/广义K衰落模型，在FSO链路中具有指向误差。H-变换理论，其中积分变换涉及福克斯的H-函数作为内核，体现为统一的性能分析框架，包括封闭形式的表达式的中断概率，平均比特出错率（BER）和平均容量。通过H变换的渐近展开，高信干噪比（SINR）分析可以简化为中断概率和误码率的表达式，为系统设计提供了内在信息。最后，我们研究的最优功率分配策略，使中断概率最小化。
2019-05-01 cs.IT cs.NI eess.SP
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
Joint Relay and Jammer Selection Improves the Physical Layer Security in the Face of CSI Feedback Delays
尽管信道状态信息（CSI）反馈延迟的潜在影响，我们增强了放大转发中继网络的物理层安全性（PLS）的联合中继和干扰选择（JRJS）的帮助下。此外，我们设想了一个新的基于停电的表征方法的JRJS计划。传统的最佳中继选择（TBRS）也被认为是一个基准。我们首先推导出封闭形式的表达式的连接中断概率（COP）和保密中断概率（SOP）的TBRS和JRJS计划。然后，一个可靠和安全的连接概率（RSCP）的定义和分析，用于表征的COP和SOP之间的相关性的影响，由企业源中继链路。通过渐近分析，引入可靠性安全比（RSR）来表征可靠性与安全性之间的关系。此外，有效的保密吞吐量的概念被定义为产品的保密率和RSCP的为了表征系统的整体效率，由发送SNR，保密码字速率和中继和干扰之间的功率共享比确定。的直接源窃听链路和其他相关的选择方案的性能比较的影响，进一步包括。我们的数值结果表明，JRJS方案优于TBRS方法的RSCP以及在其有效的保密吞吐量方面，但它是更敏感的反馈延迟。增加发送SNR并不总是提高总吞吐量。此外，RSR的结果表明，在减少CSI反馈延迟，可靠性提高更显着比安全性下降，这意味着在安全可靠性权衡方面的整体改善。
2015-09-09 cs.IT math.IT
Physical-Layer Security of Pinching-Antenna Systems
Princess Sumaya University for Technology（公主苏玛耶科技大学）；Universidade de Brasilia（巴西利亚大学）；Hamad Bin Khalifa University（哈马德·本·哈利法大学）；University of Jordan（约旦大学）；Qatar University（卡塔尔大学）
研究夹捏天线系统在无损介质波导上的物理层安全性能，通过平均保密容量等指标评估，发现天线靠近合法用户或窃听者区域增大可提升保密性能。
2026-07-02 cs.IT math.IT
Ultra-Reliable Short Message Cooperative Relaying Protocols under Nakagami-m Fading
在接下来的几年里，无线通信系统的发展推动世界进入一个完全连接的社会，其中机器类型通信（MTC）作为未来蜂窝系统的关键使能器发挥着重要作用。MTC被分类为mMTC和uMTC，其中mMTC提供到大量设备的连接，而uMTC与无线通信的低延迟和超高可靠性有关。本文研究了具有增量中继技术的uMTC，其中源和中继协作将消息传送到目的地。在本文中，我们比较了两种不同的合作中继协议的性能与有限块长度（FB）制度下的直接传输。我们定义的整体中断概率在每个中继的情况下，假设Nakagami-m衰落。我们表明，合作通信优于FB制度下的直接传输。此外，我们研究了衰落的严重程度和功率分配因子的中断概率和最小延迟所需的，以满足超可靠通信的要求的影响。此外，我们提供了封闭形式的中断概率。
2018-01-23 cs.IT math.IT
