Safeguarding Millimeter Wave Communications Against Randomly Located Eavesdroppers
毫米波为5G无线通信面临的容量紧缩提供了一个明智的解决方案。本文全面研究了多个单天线窃听者随机分布的多输入单输出（MISO）毫米波系统的物理层安全问题。针对毫米波的特殊传播特性，研究了两种安全传输方案，即最大比发射（MRT）波束形成和人工噪声（AN）波束形成。具体来说，我们首先推导出封闭形式的表达式的连接概率为两个计划。然后，我们分析了秘密中断概率（SOP）在两个非合谋窃听和合谋窃听的情况下。此外，我们最大化的保密吞吐量下的SOP约束，并获得最佳的传输参数，特别是AN和信息信号的AN波束形成的功率分配。数值结果验证了我们的理论分析。我们观察到，窃听者的密度，目标和窃听者的空间可分辨路径都有助于毫米波系统的保密性能和参数设计。
2018-01-29 cs.IT math.IT
Secure Massive MIMO Transmission with an Active Eavesdropper
本文研究了多天线主动窃听的多小区多用户大规模多输入多输出（MIMO）系统的安全可靠传输策略。我们考虑一个时分双工系统，其中上行链路的训练是必需的，一个积极的窃听者可以攻击的训练阶段，造成导频污染的发射机。这迫使在随后的下行链路传输阶段中使用的预编码器隐式地朝向窃听者进行波束成形，从而增加其接收信号功率。假设匹配滤波器预编码和人工噪声（AN）在发送端的生成，我们推导出一个渐近可实现的保密率时，发送天线的数量接近无穷大。对于单天线主动窃听者的情况下，我们获得了一个封闭形式的表达式的最佳功率分配策略的发射信号和AN，并找到所需的最小发射功率，以确保可靠的安全通信。此外，我们表明，发射天线的相关分集的预期用户和窃听者可以利用，以提高保密率。事实上，在一定的信道协方差矩阵的正交性条件下，可以完全减轻窃听者引入的保密率损失。
2016-05-11 cs.IT math.IT
Secure Clustered Distributed Storage Against Eavesdroppers
研究了由多个存储节点组成的分布式存储系统的安全问题。注意到实际的存储节点组成的DSS分布在多个集群中，两个新的窃听模型-节点限制模型和集群限制模型-建议，反映了集群性质的DSS。在节点受限模型中，窃听者不能访问各个节点，但可以窃听$L_c$受损集群的传入/传出数据。在集群限制模型中，窃听者可以访问总共$l$个单独的节点，但是可访问的集群的数量被限制为$L_c$。我们提供了一个上界的安全存储的数据为每个模型，而一个特定的网络编码方案，实现了上界的节点限制模型，给出了一些温和的条件下的节点存储大小。
2017-02-24 cs.IT math.IT
Polar Coding for Secure Transmission in MISO Fading Wiretap Channels
本文提出了一种用于多输入单输出单天线窃听（MISOSE）衰落信道下保密通信的极化编码方案。我们考虑的情况下，块衰落信道与已知的窃听信道状态信息（CSI）和衰落信道与已知的窃听信道分布信息（CDI）的情况。我们使用人工噪声辅助的安全预编码方法，以最大限度地提高保密容量在第一种情况下，并克服不知道窃听CSI在第二种情况下。我们表明，我们提出的方案可以提供可靠和安全的通信MISOSE信道的编码和解码复杂度低。
2014-11-10 cs.IT math.IT
Secure Massive MIMO Transmission in the Presence of an Active Eavesdropper
在本文中，我们研究安全可靠的传输策略，多小区多用户大规模多输入多输出（MIMO）系统中存在一个主动窃听。我们考虑一个时分双工系统，其中上行链路的训练是必需的，一个积极的窃听者可以攻击的训练阶段，造成导频污染的发射机。这迫使在随后的下行链路传输阶段中使用的预编码器隐式地朝向窃听者进行波束成形，从而增加其接收信号功率。我们推导出一个渐近可实现的保密率匹配滤波器预编码和人工噪声（AN）的生成时，发射天线的数量趋于无穷大的发射机。对于手头的可扩展性计划，我们获得了最佳的功率分配策略的发射信号和AN在封闭的形式。对于相关衰落信道的情况下，我们表明，如果用户和窃听者的发送相关矩阵是正交的，可以完全消除的影响，主动窃听。受此启发，我们提出了一种预编码器零空间设计，利用大规模MIMO信道的发射相关矩阵的低秩属性，这可以显着降低窃听能力的主动窃听。
2015-05-06 cs.IT math.IT
Rethinking Secure Precoding via Interference Exploitation: A Smart Eavesdropper Perspective
基于相长干扰（CI）的概念，多用户干扰（MUI）最近被证明是有益的通信保密。已经提出了几种基于CI的安全预编码算法，其使用信道状态信息（CSI）和瞬时发送符号的知识。在本文中，我们研究了基于CI的安全预编码问题，重点是智能窃听器，利用统计信息收集的预编码数据的符号检测。此外，主信道和窃听信道之间的相关性的影响被考虑在内。我们首先修改现有的CI为基础的preocding计划，以更好地利用干扰的破坏性影响。然后，我们指出了现有的和新的修改后的CI为基础的预编码器的缺点时，面对一个智能窃听。为了解决这个问题，我们提供了一个预编码器设计的一般原则，然后给出两个具体的设计实例。最后，研究了窃听者的CSI不可用的情况。数值结果表明，虽然我们修改后的CI为基础的预编码器可以实现更好的能量保密权衡比现有的方法，都有一个有限的保密利益。相反，使用新的CI设计原则开发的预编码器可以实现更好的权衡，并显着降低窃听者的性能。
2019-08-08 cs.IT math.IT
Secure Transmission in Amplify-and-Forward Diamond Networks with a Single Eavesdropper
考虑在存在窃听者的情况下通过$M$并行中继网络进行的单播通信。在单独的功率约束下操作的中继节点放大并转发在其输入处接收的信号。研究了AF中继系统的最大保密率问题。以前的工作在这个问题上提供了基于半定松弛的迭代算法。然而，这些算法导致次优性能，没有任何性能和收敛保证。我们解决这个问题的三个特定的网络模型，与实值信道增益。我们提出了一种新颖的变换，可导致凸优化问题。我们的分析导致（i）多项式时间算法来计算两个模型的最佳安全AF率，以及（ii）另一个模型的最佳安全率的封闭式表达式。
2015-04-19 cs.IT math.IT
Secure Communication over Parallel Relay Channel
研究了存在被动窃听者的并行中继信道上的安全通信问题。我们考虑一个四端中继窃听信道，它由多个中继窃听信道作为子信道。对于离散无记忆模型，我们建立了率模糊区域的外界和内界。内部边界允许在中继处进行模式选择。对于每个子信道，安全传输是通过两个编码方案之一，在中继：解码和转发源消息或混淆窃听通过噪声注入。对于高斯无记忆信道，我们建立了完美保密率的上下界。此外，我们研究了一个特殊的情况下，继电器没有听到的来源，并表明在一定条件下的下限和上限相吻合。然后将建立的并行高斯中继窃听信道的结果应用于研究衰落中继窃听信道。通过数值算例说明了分析结果。
2012-01-23 cs.IT math.IT
Physical Layer Security in Uplink NOMA Multi-Antenna Systems with Randomly Distributed Eavesdroppers
分析了上行链路非正交多址接入（NOMA）的物理层安全性。随机几何方法被应用到分析的覆盖概率和有效保密吞吐量（EST）的第k个NOMA用户，其中可以使用固定或自适应的传输速率。合法终端周围的保护区，用于建立窃听者排除区。我们假设与窃听者相关联的信道状态信息在基站处不可用。我们认为基站配备有多个天线。不完美的连续干扰消除的影响也考虑在这项工作中。我们的分析允许一个简单的选择窃听代码率，最大限度地提高EST。此外，我们的框架还允许其他系统参数，如发射功率或窃听者排除半径的最佳选择。
2018-09-13 cs.IT math.IT
Vulnerability of MRD-Code-based Universal Secure Network Coding against Stronger Eavesdroppers
Silva等人提出了一种基于MRD码的通用安全网络编码方案，该方案可应用于任何底层网络编码。本文考虑了一个更强的窃听模型，窃听者有能力重新选择窃听链路在传输过程中。我们给出了一个证明，不可能实现普遍的安全对这样的对手使用席尔瓦等人。的代码的所有选择的代码参数，甚至与有限数量的点击链接。我们还考虑了有限的窃听时间的情况下，并得出一些条件，这个代码是安全的。
2010-11-02 cs.IT math.IT
On the Capacity Region for Secure Index Coding
我们研究的索引编码问题中存在的窃听者，其目的是不允许窃听者学习任何单一的消息，除了它可能已经知道的边信息进行通信。我们建立了一个外边界的索引编码问题，其中包括polymatroidal和安全约束，以及一组额外的解码约束的基础安全容量区域的合法接收器。然后，我们提出了一个安全的复合编码方案的变体，这产生了一个内界的安全容量区域的索引编码问题。为了安全复合编码的可验证性，可能需要具有极小速率的秘密密钥以确保想要与窃听者相同的消息的每个合法接收者比窃听者知道至少两个以上的消息。对于所有安全可行的索引编码问题，四个或更少的消息，我们的数值结果建立安全的索引编码容量区域。
2018-09-10 cs.IT math.IT
A Secure Communication Game with a Relay Helping the Eavesdropper
本文研究了一个由信源、信宿、窃听者和干扰中继组成的四端高斯网络。干扰中继器听不到源传输。它协助窃听者，旨在降低可实现的保密率。另一方面，该消息人士的目标是提高可实现的保密率。假设高斯策略在源和干扰中继，这个问题被制定为两个玩家零和连续博弈，其中的回报是实现的保密率。对于这个博弈，纳什均衡通常是用混合策略实现的。源和干扰机中继的最佳累积分布函数，实现游戏的价值，这是平衡的保密率，被发现。
2009-10-31 cs.IT math.IT
Transmit Filter and Artificial Noise Design for Secure MIMO-OFDM Systems
物理层安全被认为是无线通信中保护合法传输不被被动窃听的重要安全手段。研究了无线多输入多输出（MIMO）正交频分复用（OFDM）通信系统在存在多天线窃听者的情况下的物理层安全问题。首先提出了一种发射滤波器辅助的安全MIMO-OFDM系统，该系统能够破坏窃听者信号的正交性。我们提出的传输滤波器可以干扰窃听者的接收，同时保持合法传输的质量。然后，我们提出了另一种人工噪声（AN）辅助的安全MIMO-OFDM系统，以进一步提高合法传输的安全性。时域AN信号被设计成干扰窃听者的接收，而合法传输不会受到影响。仿真结果证明了所提出的发送滤波器设计和AN辅助方案在MIMO-OFDM系统中的安全性能。
2017-04-26 cs.IT math.IT
Secure Degrees of Freedom of the Gaussian Wiretap Channel with Helpers and No Eavesdropper CSI: Blind Cooperative Jamming
我们考虑高斯窃听信道与M个帮手，没有窃听信道状态信息（CSI）是在合法的实体。确切的安全D.O.F.在[1]、[2]中发现了在发送端具有理想CSI的M个助手的高斯窃听信道的最大信道容量为M/（M+1）。[1]、[2]中的最佳可实现方案的关键成分之一是将合作干扰信号与窃听者处的信息符号对准以限制信息泄漏率。这需要在发射机处的完美窃听CSI。受文献[3]的启发，我们提出了一种新的可实现的方案，其中合作干扰信号跨越窃听者的整个空间，但不与信息符号精确对齐。我们表明，该计划实现了相同的安全d.o.f.的M/（M+1），但不需要任何窃听者CSI;发射机盲合作干扰窃听者。
2013-02-26 cs.CR 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
Secure Transmission with Multiple Antennas: The MISOME Wiretap Channel
在Wyner窃听信道的框架内，研究了多天线在安全通信中的作用。当发送者和窃听者有多个天线，预期的接收器有一个单一的天线，和信道矩阵是固定的，已知的所有终端的广义特征值的保密能力，并表明波束成形策略是实现容量。此外，我们表明，在高信噪比（SNR）制度的惩罚不知道窃听者的信道是小的-一个简单的“安全的空时码”，可以被认为是掩蔽波束成形和辐射功率各向同性达到接近最佳性能。在大量的天线的限制，我们得到一个实现独立的表征的保密能力作为一个函数的数量$β$：每个发送天线的窃听天线的数量。我们发现，窃听者是比较无效的$β<1$时，但对于$β\ge2$的窃听者可以驱动的保密能力为零，从而阻止安全通信到预期的接收器。还提供了遍历衰落信道的扩展。
2007-08-30 cs.IT math.IT
Secure Communication over Fading Channels with Statistical QoS Constraints
本文研究了在统计服务质量（QoS）约束条件下，各态历经衰落信道中信息的安全传输问题。我们采用有效容量，它提供了一个给定的进程可以支持的最大恒定到达率，同时满足统计延迟约束，来衡量系统的安全吞吐量，即，有效安全吞吐量。我们假设主信道的信道侧信息（CSI）在发射机侧可用。根据窃听者信道的CSI的可用性，我们得到相应的最优功率控制策略，最大化有效的安全吞吐量。特别地，当窃听者信道的CSI在发射机处可用时，由于QoS约束的引入，当主信道比窃听者信道好得多时，发射机不能再等待传输。此外，窃听信道的CSI变得无用的QoS约束变得严格。
2010-04-06 cs.IT math.IT
MIMO Wiretap Channels with Arbitrarily Varying Eavesdropper Channel States
在这项工作中，一类信息理论的保密问题的窃听者的信道状态是完全未知的合法方。特别是，MIMO窃听信道模型被认为是窃听者的信道随时间任意变化。假设窃听者的天线数目有限，推导了MIMO窃听信道在强保密意义下的保密率，并证明了其在安全自由度上与其相反.证明了存在一个通用的编码方案，该方案可以保护机密消息不受窃听者所经历的任何信道状态序列的影响。由此得出结论，无论窃听者的位置或信道状态如何（可能有无限多个），安全通信都是可能的。此外，据观察，本设置呈现多终端窃听型信道的保密容量问题更容易处理的情况下，窃听者信道状态的全部或部分知识。为了证明这一观察，导出了高斯MIMO多址窃听信道（MIMO MAC-WT）和高斯MIMO广播窃听信道（MIMO BC-WT）的安全自由度区域，其中发射机和预期接收机具有相同数量的天线。
2010-07-27 cs.IT math.IT
Super Critical and Sub Critical Regimes of Percolation with Secure Communication
考虑了信息理论安全图中的渗流问题，其中合法节点和窃听节点均服从泊松点过程分布。对于路径损耗和路径损耗加衰落模型，上界和下界的合法节点的最小密度（作为窃听节点的密度的函数）所需的非零概率具有无界集群。该下界本质上是普适的，即该常数不依赖于窃听节点的密度。
2011-04-06 cs.IT math.IT
Intelligent Reflecting Surfaces Assisted Secure Transmission Without Eavesdropper's CSI
本文研究了智能反射面（IRS）辅助多输入单输出（MISO）通信系统的安全性问题。不同于现有文献中的理想假设，即完整的窃听者（Eve）的信道状态信息（CSI）是可用的，我们考虑了一个更实际的情况下，没有Eve的CSI。为了提高系统的安全性，在发射端总发射功率（Alice）不变的情况下，提出了一种联合波束形成和干扰的方法，首先在Alice处优化最小发射功率，以满足合法用户（Bob）处的服务质量（QoS），然后利用Alice处的剩余功率发射人工噪声（AN）干扰窃听者。两个有效的算法利用斜流形（OM）和minorizationmaximization（MM）算法，分别开发解决由此产生的非凸优化问题。仿真结果验证了算法的性能和收敛性。
2020-07-21 cs.IT math.IT
A Note on Secure Minimum Storage Regenerating Codes
这篇短文重新讨论了为分布式存储系统设计安全最小存储再生（MSR）码的问题。安全的MSR代码确保分布式存储系统不会将存储的信息泄露给被动窃听者。假设窃听者可以访问存储在系统中的$\ell_1$数量的存储节点上的内容以及在额外的$\ell_2$数量的存储节点的带宽有效修复期间下载的数据。本文结合了基于Gabidulin码的预编码[18]和Ye和Barg [27]的MSR码的新构造（没有安全要求），以获得安全的MSR码。这样的最佳安全MSR码先前在窃听者仅被允许观察$k$节点的特定子集中的$\ell_2$节点的修复的设置中是已知的[7，18]。本文提出的安全编码方案允许窃听者观察到系统中$n$节点中任意$\ell_2$的修复，并刻画了线性可修复MSR码的保密能力。
2016-08-05 cs.IT math.IT
Secure mm-Wave Communications with Imperfect Hardware and Uncertain Eavesdropper Location
本文研究了毫米波（mm波）通信的保密性能不完善的硬件和不确定的窃听位置。我们考虑一个多天线源与一个单天线的目的地使用掩蔽波束成形传输的信息信号与人工噪声（AN）的存在下，一个被动窃听者（Eve）。对于这个系统，我们推导出新的表达式的保密中断概率（SOP）和保密吞吐量与毫米波多径传播慢衰落信道条件和硬件缺陷。在此基础上，最优功率分配（OPA）的解决方案推导出的信息和AN信号，旨在最大限度地减少SOP和最大限度地提高保密吞吐量。我们的研究结果表明，这是不平凡的，以实现OPA解决方案的一般情况下，不完美的硬件。我们还强调，我们提出的掩蔽波束形成与OPA方案显着提高了保密吞吐量的最大比传输和等功率分配的基准计划相比。
2020-05-11 cs.IT math.IT
Secrecy Performance Analysis of RIS-aided Communication System with Randomly Flying Eavesdroppers
在这封信中，我们分析了可重构智能表面（RIS）辅助通信系统的保密性能与空间随机无人机（UAV）作为窃听器。考虑了基站（BS）配置单天线和多天线的情况，推导了合法用户和窃听者的信噪比（SNR）的解析表达式，并通过一种有效的计算方法进行了近似。仿真结果验证了解析表达式和近似表达式的正确性，并显示了RIS部署的安全增强效果。
2022-08-16 cs.IT eess.SP math.IT
Cooperative Jamming for Secure Transmission With Both Active and Passive Eavesdroppers
研究了一种利用多天线干扰机产生人工噪声来迷惑窃听者的协同干扰方案。两种窃听者被认为是：被动窃听者谁只偷听合法的信息，和主动窃听者谁不仅偷听合法的信息，但也干扰合法的信号。现有的工作只处理被动和主动窃听分开。与现有的工作不同，我们研究了在存在主动和被动窃听者的情况下可实现的保密率。对于所考虑的系统模型，我们假设的瞬时信道状态信息的主动窃听器（CSI）是可用的干扰，而只有部分的被动窃听器的CSI是可用的干扰。提出了一种同时存在主动和被动窃听者的迫零波束形成方案。对于完美和不完美CSI情况，信息和AN信号之间的总传输功率分配被优化，以最大化可实现的保密率。数值结果表明，干扰者与合法接收者之间的不完美CSI比干扰者与主动窃听者之间的不完美CSI对可达保密率的危害更大。
2020-02-15 cs.IT eess.SP math.IT
Reinforcement Learning-Based Secure Beamforming Against Satellite Eavesdroppers
Samsung Electronics（三星电子）；Inha University（仁荷大学）；Soongsil University（崇实大学）
针对多窃听卫星场景下低轨卫星上行链路物理层安全问题，提出基于约束马尔可夫决策过程和原对偶软演员-评论家算法的安全波束成形方法，在满足平均中断约束下最大化遍历安全速率，实现低复杂度实时操作。
2026-06-23 cs.IT math.IT
Secure Beamforming and Reflection Design for RIS-ISAC Systems Under Collusion of Passive and Active Eavesdroppers
本文研究了RIS辅助的集成感知与通信系统在被动和主动窃听者合谋下的物理层安全问题，通过联合基站波束成形与RIS反射设计，最大化安全通信并保证感知性能。
2026-05-08 cs.IT math.IT
Secure Simultaneous Information and Power Transfer for Downlink Multi-user Massive MIMO
研究了大规模多输入多输出（MIMO）下的信息功率同时传输（SWIPT）系统下行链路安全传输问题。具有大量天线的基站（BS）向其预期用户发送能量和信息信号，但是这些信号也被主动窃听者接收。用户和窃听者采用功率分配技术，同时解码信息和收获能量。大规模MIMO有助于BS将能量集中到用户，并防止信息泄漏给窃听者。由每个用户收集的能量被用于解码信息和发送用于信道估计的上行链路导频信号。假设主动窃听者也在下行链路中收获能量，然后在上行链路训练阶段期间做出贡献。以可扩展的保密率为性能指标，给出了其封闭形式的下界。为了提供安全的传输，可实现的保密率，然后最大化，通过一个优化问题的最小收获的能量由用户和最大收获的能量由窃听者的约束。数值结果表明，使用大规模MIMO在SWIPT系统中提供物理层安全的有效性，也表明我们的保密率的封闭形式的表达式是准确的。
2020-08-10 cs.IT math.IT
Secure Multiterminal Source Coding with Side Information at the Eavesdropper
研究了在窃听者处具有边信息的安全多终端信源编码问题。这种情况下，由一个主编码器（称为爱丽丝），希望压缩一个单一的来源，但同时满足所需的要求失真水平在一个合法的接收器（称为鲍勃）和含糊率-平均不确定性-在窃听者（称为夏娃）。进一步假设在Alice和Bob之间存在（公共）速率受限链路。在这种情况下，Eve完美地观察到Alice发送给Bob的信息比特，并且还可以访问可以用作边信息的相关源。第二个编码器（称为Charlie）通过经由（私有）速率受限链路发送其自己的相关观测的压缩版本来帮助Bob估计Alice的源，该压缩版本仅由Bob观察。例如，手头的问题可以被看作是Berger-Tung和安全信源编码设置之间的统一。推导了率失真模糊区域的内、外边界。内部区域在两种情况下变得紧密：（i）在Bob处的未编码边信息和（ii）在Bob处的两个源的无损重构-安全分布式无损压缩。在存在高斯和二进制/三进制（分别）的情况下保护高斯和二进制信源的有损信源编码的应用示例还考虑了辅助信息。最佳编码方案的特点是在解码器的边信息和存在的非零失真在鲍勃可以充分利用，以保证保密性的统计差异的某些情况下的利益。
2013-11-08 cs.IT math.IT
A Secure Multiple-Access Scheme for Rechargeable Wireless Sensors in the Presence of an Eavesdropper
我们提出了一个简单而有效的计划，一组能量收集传感器建立一个共同的目的地（主节点）的安全通信。窃听者试图解码从传感器发送到其共同目的地的数据。我们假设一个单一的调制方案，可以有效地实现能源有限的应用。我们设计了一个多址方案的传感器保密和有限的能量约束。在给定的时隙中，每个能量收集传感器在发送其数据包或保持空闲之间进行选择。目的地为每个传感器分配一组数据时隙。最优化问题的制定，以最大限度地提高保密和吞吐量。
2016-12-23 cs.IT cs.NI math.IT
Secure Wireless Communications via Cooperation
在存在一个或多个窃听者的情况下，用于无线通信的基于物理层的安全方法的可行性受到信道条件的阻碍。在本文中，合作研究作为一种方法来克服这个问题，提高安全通信的性能。特别是，解码和转发（DF）为基础的合作协议被认为是，和目标是设计系统的保密容量最大化或发送功率最小化。首先在假设全局信道状态信息（CSI）可用的情况下研究了基于DF的协作协议的系统设计。对于一个窃听者的情况下，提出了一种迭代方案，以获得最佳的解决方案的发送功率最小化问题。对于多个窃听者的情况，保密容量最大化或发射功率最小化的问题一般是棘手的。通过增加一个额外的约束，即，在所有窃听者处完全置零信号，这产生了针对上述两个问题的简单的封闭形式的解决方案。然后，研究了窃听者的不完美CSI对系统设计的影响，其中遍历保密容量是研究的重点。
2008-09-27 cs.IT math.IT
Securing Visible Light Communication Systems by Beamforming in the Presence of Randomly Distributed Eavesdroppers
本文考虑了在空间分布的被动窃听器（ED）的假设下，有多个LED发射机和一个合法的接收机（UE）的可见光通信（VLC）系统中的保密增强机制。基于一定的幅度约束，我们提出了一个最佳的波束形成方案，以优化保密性能。相反的情况下，零转向是可能的，通过使用知识的ED位置，我们表明，最佳的解决方案时，只有统计信息ED位置是可用的直接沿一个特定的本征模的ED过程的强度和预期的通道的传输。然后，一个次优的LED选择方案，以减少保密中断概率（SOP）。通过使用保密容量界，推导出SOP的近似封闭形式。所有的分析都通过Monte Carlo模拟进行了数值验证。分析表明，最佳波束形成器产生优越的性能，以LED的选择。然而，由于与在全波束成形方法中使用多个发射器相关联的复杂性，LED选择仍然是高效的次优方案。这些性能趋势和系统参数之间的精确关系可以用于在随机分布的ED存在下开发安全的VLC系统。
2017-07-21 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
Secure M-PSK Communication via Directional Modulation
在这项工作中，定向调制为基础的技术，旨在提高安全性的多天线无线通信系统采用M-PSK调制来传递信息。定向调制方法通过以这样的方式操纵阵列波束来操作，使得在接收机处接收到的信号的相位与预期的M-PSK符号的相位相匹配。由于合法接收机和窃听者的信道之间的差异，由窃听者接收的信号通常包含与实际符号不同的相位分量。结果，采用定向调制的收发信机可以在不需要知道窃听者的信道的情况下对窃听者施加高符号出错率。最佳定向调制波束形成器被设计为最小化所消耗的功率，以满足在合法接收器的每个天线处的特定结果相位和最小信号幅度。仿真结果表明，与传统的基准方案相比，定向调制在窃听者处导致高得多的符号出错率，即，发射机处的迫零预编码。
2016-04-14 cs.IT math.IT
A Secure Communication Game with a Relay Helping the Eavesdropper
在这项工作中，一个四终端复高斯网络组成的源，目的地，窃听者和干扰中继在两个不同的假设下进行了研究：（i）干扰中继没有听到源传输，和（ii）干扰中继因果地给出了源消息。在这两种情况下，干扰中继协助窃听者，旨在降低可实现的保密率。另一方面，源的目的是增加它。为了帮助窃听者，干扰中继可以使用纯中继和/或发送干扰。每一个问题都是一个两人、非合作、零和的连续博弈。假设高斯策略在源和干扰中继在第一个问题中，纳什均衡被发现，并证明是实现一般的混合策略。最佳的累积分布函数（CDF）的源和干扰机中继，达到游戏的价值，这是纳什均衡保密率，found.For第二个问题，纳什均衡的解决方案被发现，并将结果进行比较的情况下，干扰机中继不被告知源消息。
2011-03-07 cs.IT math.IT
Secure Transmission in Amplify and Forward Networks for Multiple Degraded Eavesdroppers
我们评估了放大转发（AF）中继网络的最佳保密率与多个窃听。假设身份证。高斯噪声在目的地和窃听者，我们设计的技术来计算最佳的缩放因子的中继节点，以获得最佳的保密率下的总功率约束和个人功率约束。最初，我们考虑了特殊的信道条件下的目的地和窃听者，这使我们的问题的解析解。实际上，一般情况下，作为一个非凸优化问题，不仅缺乏解析解，而且很难解决。因此，我们提出了一个有效的可解二次规划（QP），它提供了一个次优的解决方案，原来的问题。然后，我们设计了一个迭代方案，有效地计算最佳缩放因子的总和功率和个人的功率约束的情况下。在结果部分给出了必要的数字来证实我们所提出的解决方案的有效性。
2014-05-18 cs.CR cs.IT math.IT
Secure Outage Analysis for RIS-Aided MISO Systems with Randomly Located Eavesdroppers
本文研究了随机分布窃听者下RIS辅助多天线系统的物理层安全，推导了接收信噪比分布与安全中断概率闭式表达式，揭示了RIS反射元件数量和部署位置对安全性能的关键影响。
2024-03-22 cs.IT eess.SP math.IT
Exploiting Multi-Path for Safeguarding mmWave Communications Against Randomly Located Eavesdroppers
最近已经提出了毫米波（mmWave）频带中的通信，以使下一代无线系统能够实现千兆比特每秒数据率。物理层安全技术已经成为保护这些系统免受窃听攻击的简单而有效的方法。这些技术利用毫米波系统中可用的大型天线阵列来在目标接收器处提供阵列增益，并降低窃听者处的信号质量。尽管它们的有效性，这些技术中的大多数是基于发射机和接收机之间的视线通信链路，并且可能在存在阻塞或非视线链路的情况下失败。本文建立在以前的工作和扩展的物理层安全的非视线通信的情况下，随机定位窃听。具体地说，毫米波系统中的大尺寸天线阵列和无线信道的固有特性被利用来诱导类噪声信号，这些信号干扰具有敏感接收器的窃听者。数值结果表明，所提出的技术提供了更高的保密率相比，传统的阵列和物理层技术的视线链路的基础上。
2020-10-02 cs.IT eess.SP math.IT
Weakly Secure Regenerating Codes for Distributed Storage
我们考虑\emph{weak security}范式下的安全分布式数据存储问题，其中没有\emph{meaningful information}被泄露给窃听者。更具体地说，窃听者无法获得关于任何单个消息文件或一小组文件的任何信息。弱安全模式的主要好处是它不会损失存储容量，这使得它具有实际吸引力。在本文中，我们提出了一种编码方案，使用陪集编码的外码和乘积矩阵最小带宽再生码（由Rashmi等人提出）。作为内码，当窃听者可以观察任何单个存储节点时，实现弱安全性。我们表明，建议的建设具有良好的安全性能，并需要小的有限域大小。
2014-05-12 cs.IT math.IT
On the Secure Degrees of Freedom in the K-User Gaussian Interference Channel
研究了具有保密约束的K用户高斯干扰信道。两个不同的网络模型，即干扰信道与机密消息和一个外部窃听者，进行了分析。使用干扰对齐与保密预编码在每个发射机，它表明，在网络中的每个用户可以实现非零安全自由度（DoF）在这两种情况下。特别地，所提出的编码方案在具有机密消息的干扰信道模型中为每个用户实现（K-2）/（2K-2）安全DoF，并且在外部窃听者的情况下实现（K-2）/2K安全DoF。这两种情况之间的根本区别源于缺乏有关外部窃听者的信道状态信息（CSI）。值得注意的是，这些结果确立了干扰对无线网络保密能力的积极影响。
2008-05-09 cs.IT math.IT
Secure Degrees of Freedom of One-hop Wireless Networks with No Eavesdropper CSIT
我们考虑三个信道模型：窃听信道与$M$助手，$K$ -用户多址窃听信道，和$K$ -用户干扰信道与外部窃听者，当没有窃听者的信道状态信息（CSI）是可用的发射机。在每种情况下，我们建立了最佳和安全自由度（s.d.o.f.）通过提供可实现的方案和匹配的转换。我们表明，窃听者的CSIT的不可用性不降低s.d.o.f.窃听频道的节目然而，在标准差方面有损失。用于多址窃听信道和具有外部窃听者的干扰信道。特别是，我们表明，在窃听者的CSIT的情况下，$K$ -用户多址窃听信道减少到一个窃听信道与$(K-1)$助手从总和S.D.O.F.透视，和最佳总和s.d.o.f.从$\frac{K(K-1)}{K(K-1)+1}$减少到$\frac{K-1}{K}$。对于具有外部窃听者的干扰信道，最优和s.d.o.f.从$\frac{K(K-1)}{2K-1}$降低到$\frac{K-1}{2}$，在没有窃听者的CSIT的情况下。我们的研究结果表明，窃听者的CSIT的缺乏没有显着的影响，最佳的s.d.o.f.对于三种信道模型中的任何一种，特别是当用户数量很大时。这意味着，物理层的安全性可以在高信噪比（SNR）制度的窃听CSIT的不可用性，通过仔细修改本文所证明的可实现的计划。
2015-06-19 cs.CR cs.IT math.IT
Physical-Layer Security in Cache-Enabled Cooperative Small Cell Networks Against Randomly Distributed Eavesdroppers
本文探讨了在随机分布窃听者存在的情况下，具有协作缓存使能的小基站（SBS）的小小区网络（SCN）的物理层安全性。我们提出了一个联合设计的缓存放置和物理层传输，以提高安全的内容交付概率（SCDP）。我们首先提出了一种混合缓存放置策略，在每个SBS的缓存单元的比例被分配用于存储最流行的文件（MPFs），而其余的是用来缓存不相交的子文件（DSFs）在不同的SBS作为一种手段，以提高传输的保密性和内容多样性。然后，我们介绍了两个协调多点（CoMP）技术，即，联合传输（JT）和正交传输（OT），分别提供MPF和DSFs。我们推导出的SCDP在每个传输方案的解析表达式，同时考虑非串通和串通窃听的情况下。基于所获得的分析结果，我们共同设计的最佳传输速率和最佳的缓存分配最大限度地提高整体SCDP。进一步提供了对最佳传输和缓存设计的各种见解。数值结果也验证了我们的理论研究结果，并证明所提出的缓存和传输策略的优越性。
2018-06-21 cs.IT math.IT
Secure Deep-JSCC Against Multiple Eavesdroppers
Sharif University of Technology（谢里夫理工大学）；Imperial College London（帝国理工学院）
本文提出一种基于端到端深度学习的 Deep-JSCC 安全通信方案，通过隐私漏斗与窃听信道编码思想，在复值衰落信道下对抗多个合谋或非合谋窃听者，实验表明可将窃听者对抗准确率降低28%。
2023-08-05 cs.IT cs.LG eess.IV
Secure Lossless Compression with Side Information
安全的数据压缩在合法的接收器和窃听者的边信息的存在进行了探讨。假设源和接收器之间的无噪声、有限速率链路，其输出可以被窃听者完全观察到。与窃听信道模型相反，在窃听信道模型中，可以通过利用信道中的噪声来建立安全通信，这里使用接收器处的边信息的存在。编码和未编码的边信息都被考虑。在编码边信息的情况下，给出了压缩模糊率区域的内界和外界。在未编码的边信息的情况下，在编码器处的合法接收器的和窃听者的边信息的可用性被考虑，并且压缩模糊率区域被表征为这些情况。结果表明，在编码器的边信息可以增加在窃听器的含糊率。因此，编码器处的边信息被示出为在安全性方面是有用的;这与纯无损数据压缩的情况形成对比，在纯无损数据压缩的情况下，编码器处的边信息将没有帮助。
2008-03-08 cs.IT math.IT
Secure Routing in Multihop Wireless Ad-hoc Networks with Decode-and-Forward Relaying
在本文中，我们研究了在随机分布的窃听者存在的多跳无线ad-hoc网络中的安全路由问题。具体而言，窃听者的位置被建模为一个齐次泊松点过程（PPP）和源-目的地对是由中间中继使用解码和转发（DF）策略的协助。我们分析表征的物理层安全性能的任何选择的多跳路径使用端到端的安全连接概率（SCP）的合谋和非合谋窃听。为了便于找到一个有效的解决方案，安全路由，我们得到准确的近似SCP。基于SCP近似，我们研究了安全路由问题，它被定义为寻找具有最高SCP的多跳路径。采用改进的Bellman-Ford算法，以分布式方式寻找最优路径。仿真结果表明，所提出的安全路由方案达到了几乎相同的性能穷举搜索。
2015-12-26 cs.IT math.IT
Secure Index Coding: Existence and Construction
研究了弱安全索引码的构造问题，该弱安全索引码允许发送者在存在窃听者的情况下向多个接收者发送带有边信息的消息。我们推导出一个充分和必要条件的索引码的存在是安全的，对窃听者访问的基数$t$的任何子集的消息，任何固定的$t$。在安全的网络编码中使用随机密钥的好处相比，我们证明了随机密钥不促进安全的三类索引编码实例。
2016-05-31 cs.IT math.IT
Hybrid Procoder and Combiner Design for Secure Transmission in mmWave MIMO Systems
毫米波（mmWave）通信已被认为是未来5G无线网络的关键技术。为了克服毫米波信道严重的传播损耗，采用模拟/数字混合预编码和合并收发架构的毫米波多输入多输出（MIMO）系统得到了广泛的考虑。然而，毫米波MIMO系统中的物理层安全性（PLS）和安全的混合波束形成器的设计还没有得到很好的研究。在本文中，我们考虑的问题，混合预编码器和组合器的设计，在毫米波MIMO系统中的安全传输，以保护合法的传输窃听。当窃听者的信道状态信息（CSI）已知时，我们首先提出了一种联合的模拟预编码器和合并器的设计算法，可以防止信息泄漏给窃听者。然后，数字预编码器和组合器的基础上获得的有效基带信道计算，以进一步最大化的保密率。接下来，如果窃听者的CSI的先验知识是不可用的，我们开发了一种基于人工噪声（AN）的混合波束形成方法，它可以干扰窃听者的接收，同时保持预定接收机的服务质量（QoS）在预定的水平。仿真结果表明，我们提出的算法提供了显着的保密性能的改善相比，其他混合波束形成算法。
2017-04-26 cs.IT math.IT
Robust Beamforming for Secure Communication in Systems with Wireless Information and Power Transfer
本文研究了一种多用户多输入单输出（MISO）下行链路系统，同时进行无线信息和功率传输。特别是，我们专注于安全通信中存在的被动窃听者和潜在的窃听者（空闲的合法接收器）。我们研究的资源分配算法的设计时，合法的接收机能够从射频信号中收获能量的情况下，最大限度地减少总发射功率。我们的设计提倡人工噪声和能量信号的双重使用，以提供安全的通信和促进有效的无线能量传输。算法设计被公式化为非凸优化问题。该问题的制定考虑到人工噪声和能量信号的生成，以保护传输的信息，防止两个考虑类型的窃听者时，不完善的信道状态信息（CSI）的潜在窃听者和无CSI的被动窃听者是在发射机可用。鉴于问题的棘手性，我们重新考虑的问题，通过替换一个非凸的概率约束与凸的确定性约束。然后，采用半定规划（SDP）松弛方法来获得重新表达的问题的最优解。此外，我们提出了一个次优的资源分配方案，具有低计算复杂性，提供通信保密性和促进有效的能量传输。仿真结果表明，所提出的方案实现了接近最佳的性能和显着的发射功率节省优化的人工噪声和能量信号的产生。
2014-03-26 cs.IT math.IT
Secure Communication in the Presence of an RIS-Enhanced Eavesdropper in MIMO Networks
针对MIMO网络中RIS增强型移动窃听威胁，提出基于信息论的轻量级安全通信方案，通过随机比特翻转和SVD预编码最小化窃听互信息并优化功率分配，无需窃听器完整瞬时信道状态先验知识，仿真验证了方案的有效性与鲁棒性。
2025-10-31 cs.DC cs.IT math.IT
Secure On-Off Transmission Design with Channel Estimation Errors
物理层安全技术是近年来无线网络通信安全技术的一个重要补充。目前物理层安全的研究和发展往往是基于理想的假设，完善的信道知识或可变速率传输的能力。在这项工作中，我们研究的安全传输设计在更实际的情况下，考虑在接收机的信道估计误差和调查固定速率和可变速率传输。假设准静态衰落信道，我们设计了安全的开关传输方案，以最大限度地提高吞吐量的保密中断概率的约束。对于给定的和固定的编码速率的系统，我们展示了如何最佳的开关传输阈值和可实现的吞吐量的窃听者的信道上的知识量的变化。特别是，我们的设计涵盖了有趣的情况下，窃听者也使用从发射机发送的导频，以获得不完美的信道估计。一个有趣的观察是，使用太多的导频功率可能会损害安全传输的吞吐量，如果合法的接收机和窃听者都有信道估计错误，而安全传输总是受益于增加导频功率时，只有合法的接收机有信道估计错误，但没有窃听者。当编码率是可控的参数设计，我们进一步推导出一个非自适应和自适应速率传输方案，通过联合优化的编码率和开关传输阈值，以最大限度地提高安全传输的吞吐量。
2013-10-01 cs.IT math.IT
Cooperative Jamming for Secure Communications in MIMO Relay Networks
在传统的中继系统中，窃听者会阻碍安全通信。提出了两跳中继网络中的协作干扰策略，窃听者可以窃听中继信道的两个跳。在这些方法中，中继网络中通常不活动的节点可以被用作合作干扰源来迷惑窃听者。线性预编码方案进行了调查的两种情况下，通过解码和转发（DF）中继传输单个或多个数据流，假设全球信道状态信息（CSI）是可用的。对于单数据流传输的情况，我们推导了封闭形式的干扰波束形成器和相应的最优功率分配。提出了一种基于广义奇异值分解（GSVD）的多数据流安全中继方案。通过几何规划的最优功率分配GSVD中继方案。在此基础上，提出了一种基于GSVD的协同干扰方案，与无干扰方案相比，该方案在保密率方面有明显的提高。此外，本文还研究了窃听者具有未知CSI的情况。仿真结果表明，中继网络中的非活动节点参与协作干扰后，保密率得到了显著提高。
2011-07-08 cs.IT math.IT
Secure Regularized Zero Forcing for Multiuser MIMOME Channels
本文提出了一种新的线性预编码方案，用于MIMOME信道的下行链路传输，称为安全正则迫零。该方案修改了正则化迫零预编码，使得波束形成器进一步抑制了对窃听者的信息泄漏。该方案的特点是在大系统的限制，并推导出一个封闭形式的表达式，每个用户可实现的遍历保密率。数值研究表明，对窃听者的信道质量的高鲁棒性。
2019-12-01 cs.IT math.IT
Secure Transmission with Artificial Noise over Fading Channels: Achievable Rate and Optimal Power Allocation
研究了衰落信道中多天线传输的保密通信问题。发射机同时向预定接收机发送信息承载信号，并向窃听者发送人工噪声。我们得到了一个可实现的保密率的解析封闭形式的表达式，并使用它作为目标函数，以优化信息信号和人工噪声之间的发射功率分配。我们的分析和数值结果表明，平等的权力分配是一个简单的情况下，非合谋窃听接近最佳的策略。当合谋窃听者的数量增加时，应该使用更多的功率来产生人工噪声。我们还提供了一个上界的信号噪声比（SNR）以上的可实现的保密率是积极的，并表明，该界是紧在低信噪比。此外，我们认为不完善的信道状态信息（CSI）在发送器和接收器的影响，并发现这是明智的，创造更多的人工噪声来混淆窃听者比增加信号强度的预期接收器，如果CSI不准确获得。
2010-06-30 cs.IT math.IT
Secure Multi-Source Multicast
多源组播（MSM）的主要任务是将来自网络中所有源的所有消息传播到所有目的地。MSM在许多应用中使用。在其中许多国家，确保所传播信息的安全至关重要。常见的安全模型是考虑存在能够观察网络链路的子集的窃听者的网络，并寻找使窃听者不知道所有消息的代码。虽然当所有消息都位于单个源时，这一问题得到了解决，但安全MSM（SMSM）是一个开放的问题，并且所需的速率通常难以表征。在本文中，我们考虑的个人安全，它承诺窃听者有零互信息与每个消息单独。我们完整地描述了个体安全性下SMSM的速率区域，并表明在网络的全部容量下可以实现这样的安全级别，即割集界是匹配的逆界，类似于不安全的MSM。此外，我们表明，字段的大小是类似于非安全MSM，并没有更大的安全约束。
2021-04-04 cs.IT math.IT
Secrecy of Multi-Antenna Transmission with Full-Duplex User in the Presence of Randomly Located Eavesdroppers
本文针对随机分布窃听者场景，研究多天线传输至全双工用户的多种保密方案，推导出各方案保密中断概率的闭式表达式，为网络设计提供理论依据。
2020-12-17 cs.IT eess.SP math.IT
