Minimization of Secrecy Outage Probability in Reconfigurable Intelligent Surface-Assisted MIMOME System
本文研究了可重构智能表面（RIS）辅助的多输入多输出多天线窃听（MIMOME）信道中的物理层安全（PLS）问题。现有的研究忽略了当窃听者的瞬时信道状态信息（CSI）未知时无法计算保密率的问题。此外，没有保密率表达式，波束形成和移相器优化PLS增强的目的是不可用的。为了解决这些问题，我们首先给出了任何波束形成向量和相移矩阵的秘密中断概率的表达式作为RIS辅助PLS度量，该度量是基于窃听者的统计CSI测量的。然后，借助该表达式，我们制定了保密中断概率的最小化问题，通过交替优化波束形成向量和相移矩阵来解决。在单天线发射机或单天线合法接收机的情况下，所提出的交替优化（AO）方案可以被简化以降低计算复杂性。最后，它表明，与目前的RIS辅助PLS系统相比，所提出的方法的保密中断概率显着降低。
2022-04-30 cs.IT 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
Secrecy Outage of SWIPT in the Presence of Cooperating Eavesdroppers
这项工作调查的保密性能的同时无线信息和功率传输系统，在合作窃听者的存在下工作。多天线接入点的传输被多天线节点用于信息解码，并被多个单天线节点用于能量收集（EH）。然而，授权用于EH的一些节点仅尝试通过利用广义开-关功率分配架构来窃听正在进行的信息传输。我们推导出一个封闭形式的表达所考虑的多输入多输出多EQUIPLE-DROPPER系统的秘密中断概率。理论和仿真结果验证了推导的结果。
2019-03-08 cs.IT math.IT
Secrecy Rate Maximization with Outage Constraint in Multihop Relaying Networks
在本文中，我们研究了在多跳无线网络中的安全传输与随机转发（RaF）中继，在存在随机分布的窃听。通过考虑自适应编码器与开关传输（OFT）计划，我们研究的窃听码和路由策略的最佳设计，以最大化的保密率，同时满足保密中断概率（SOP）的约束。我们推导出窃听码的最佳速率参数的精确表达式。然后对经典的Bellman-Ford算法进行了改进，解决了安全路由问题。仿真结果验证了我们的分析。
2017-10-29 cs.IT math.IT
Secrecy Outage Analysis of Two-Hop Decode-and-Forward Mixed RF/UWOC Systems
分析了采用解码转发中继的两跳射频/水下混合无线光通信系统的保密性能。所有RF和UWOC链路分别由$α-μ$和指数广义Gamma分布建模。我们首先推导出的秘密中断概率（SOP）的表达式，在精确的封闭形式，随后用于推导渐近表达式在高信噪比，只包括简单的功能，以进一步了解。此外，基于渐近表达式，我们可以确定各种RF和UWOC信道条件下的最佳发射功率。所有的分析都使用Monte Carlo模拟进行了验证。
2020-09-01 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
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
Secrecy Outage Capacity of Fading Channels
本文研究了在平坦衰落信道下中断约束下的点到点安全通信。更具体地说，我们扩展了中断容量的定义以考虑保密约束，并在对发射机CSI（信道状态信息）的两种不同假设下获得了相应基本限制的尖锐特征。首先，我们发现中断保密容量假设发射机具有完善的知识的合法和窃听信道增益。在这种情况下，容量实现方案依赖于合法节点之间机会性地交换私钥。这些密钥存储在密钥缓冲区中，稍后使用Vernam的一次性密码本技术来保护延迟敏感数据。然后，我们将我们的结果扩展到更实际的情况下，假设发射机只知道合法的信道增益。在这里，我们的可验证性参数依赖于隐私放大技术来生成秘密密钥位。在这两种情况下，我们还描述了最佳功率控制策略，有趣的是，原来是一个明智的组合，信道反转和最佳遍历策略。最后，我们分析了关键缓冲区溢出对整体中断概率的影响。
2011-12-13 cs.IT math.IT
Secrecy Outage Analysis for Cooperative NOMA Systems with Relay Selection Scheme
研究了Nakagami- $m$衰落信道下多中继辅助非正交多址接入（NOMA）网络的保密中断性能。利用两个时隙从基站向目的地发送信号。在第一个时隙，基站通过消息映射策略将两个用户的叠加信号广播给所有解码转发中继。然后，选择的中继通过功率域NOMA技术向两个用户发送叠加信号。三种中继选择（RS）方案，即，提出了最优单中继选择（OSRS）方案、两步单中继选择（TSRS）方案和最优双中继选择（ODRS）方案，并分析了保密中断性能。作为一个基准，我们还研究了保密中断性能的NOMA系统与传统的多中继合并（TMRC）计划，其中所有的中继，成功地解码信号从源转发信号到NOMA用户具有相同的功率。考虑到两个NOMA用户的保密容量之间的相关性和不同的保密要求，推导了所提出的OSRS、TSRS和ODRS方案以及TMRC方案的安全中断概率（SOP）的封闭表达式，并通过仿真进行了验证。为了得到更多的见解，我们还推导出封闭形式的表达式的渐近SOP的所有计划与固定和动态的功率分配。此外，还得到了合作NOMA系统的保密分集阶。结果表明，与TMRC方案相比，我们提出的方案可以显著提高保密性能，并且所有采用固定功率分配的RS方案都获得了零SDO，而采用动态功率分配的OSRS方案获得了与TMRC相同的SDO。
2019-09-01 cs.IT math.IT
Secrecy Outage Performance of Multi-antenna Wiretap Channels With Diversity Combinings Over Correlated Rayleigh Fading Channels
本文提出了一个详细的保密中断性能的相关多天线窃听信道与三个流行的分集合并方案，即最大比合并，选择合并，并在合法接收机的等增益合并的分析。对于单输入多输出窃听信道，导出了系统秘密中断概率的精确表达式和渐近表达式。研究结果表明，与所有通道都是独立的情况相比，仅主通道的相关性使SOP增加1/det（U），其中det（U）是相关矩阵U的行列式。相比之下，在合法接收器处的高信噪比状态下，主信道与窃听者信道之间的相关性对SOP具有积极影响。此外，对于多输入多输出窃听信道，两个发射天线选择（TAS）计划的SOP进行了分析所考虑的相关信道模型。这两种TAS方案的SOP关系由保密阵列增益量化。最后，数值模拟证实了分析结果。
2018-08-09 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
On the Optimum Secrecy Outage Probability and Ergodic Secrecy Rate over Wireless Channels
ENSTA, Institut Polytechnique de Paris（巴黎理工学院）；Telecom Paris, Institut Polytechnique de Paris（巴黎理工学院）
本文研究了无线信道中在窃听者存在下的保密性问题，提出两种信道顺序关系，并证明在特定条件下，非预编码高斯输入为SOP、EPSR及ESR的最优解，同时推导了Rayleigh衰落信道的闭式表达式。
2026-04-24 cs.IT math.IT
Bounds on the Secrecy Outage Probability for Dependent Fading Channels
无线传输的敏感数据量将随着未来技术的发展而增加。这引发了许多关于安全数据传输的问题。除了密码学之外，近年来信息理论安全越来越受到关注。除其他外，它处理的问题，安全的数据传输的物理层上的合法接收器（鲍勃）在窃听者（夏娃）的存在。在这项工作中，我们调查上界和下界的秘密中断概率缓慢衰落窃听信道之间的衰落信道鲍勃和夏娃的任意依赖结构。信道状态信息在发射机（CSI-T）和可用性的CSI-T的情况下，只有主信道的合法接收机被认为是缺乏。此外，我们推导出明确的表达式的上限和下限瑞利衰落，并比较它们的情况下，独立的信道。合法信道和窃听信道的联合分布对可实现的保密中断概率有着巨大的影响。该界限使开发保证保密方案，仅测量边缘信道分布。
2020-09-21 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
Secrecy Outage Analysis of Non-Orthogonal Spectrum Sharing for Heterogeneous Cellular Networks
在本文中，我们调查的物理层安全性的异构蜂窝网络组成的一个宏小区和一个小小区的存在下，一个被动的窃听者，打算利用宏小区和小小区的传输。在异构蜂窝网络中，考虑了正交频谱共享（OSS）和非正交频谱共享（NOSS）两种情况。OSS允许宏小区和小小区以正交的方式接入给定的频谱带，而NOSS使它们能够同时接入相同的频谱，并且存在相互干扰。因此，我们提出了两种NOSS方案，即干扰限制NOSS（IL-NOSS）和干扰消除NOSS（IC-NOSS），其中相互干扰通过功率控制被限制在IL-NOSS中的可容忍水平以下，并且IC-NOSS方案利用专门设计的信号来消除合法蜂窝用户接收的干扰，同时混淆被动窃听者。我们推导出了OSS、IL-NOSS和IC-NOSS方案的整体保密中断概率的封闭形式表达式，该方案考虑了宏小区和小小区的传输保密性。通过在高信噪比区域的渐近秘密中断分析，我们进一步描述了OSS，IL-NOSS和IC-NOSS方案的秘密多样性。结果表明，OSS和IL-NOSS方法只能获得相同的保密分集增益为零，而IC-NOSS方案可以获得更高的保密分集增益为1。此外，数值结果表明，IC-NOSS方案显着优于OSS和IL-NOSS方法的整体保密中断概率。
2019-01-29 cs.IT 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
Outage Constrained Robust Secure Transmission for MISO Wiretap Channels
在本文中，我们考虑了MISO窃听信道的鲁棒安全波束形成器的设计。假设窃听者的信道在发送端只有部分可用，在发送功率和保密率中断概率约束下，我们寻求最大化保密率。中断概率约束要求保密率以高概率超过某个阈值。因此，在设计中包括这样的约束自然确保了期望的鲁棒性。不幸的是，概率约束的存在使得问题非凸，因此难以解决。在本文中，我们研究了中断概率约束的保密率最大化问题，使用一种新的两步方法。在广泛的不确定性模型下，我们开发的算法可以获得高质量的解，有时甚至是精确的全局解，用于鲁棒安全波束形成器的设计问题。仿真结果验证了算法的有效性和鲁棒性。
2013-10-27 cs.IT math.IT
A Simple Evaluation for the Secrecy Outage Probability Over Generalized-K Fading Channels
提出了广义K衰落信道下保密中断概率（SOP）的一种简单近似方法。随着窃听通道的平均信噪比（SNR）降低，这种近似变得更加紧密。基于这个简单的表达式，我们还分析了在主通道的高信噪比区域的渐近SOP。除了简化SOP表达式显着，这个渐近SOP表达式揭示了在一般情况下的秘密多样性秩序。数值结果表明，我们提出的近似结果的高精度。
2019-07-03 cs.IT eess.SP math.IT
Secrecy Outage Analysis of Mixed RF-FSO Downlink SWIPT Systems
分析了一种安全的双跳混合无射频空间光（RF-FSO）下行链路同时无线信息和功率传输（SWIPT）系统。FSO链路和所有RF链路分别经历伽马-伽马、独立和相同的Nakagami- $m$衰落。我们分析了大气湍流，指向误差，检测技术，路径损耗和能量收集对保密性能的影响。合法和非法接收器的信噪比不是独立的，因为它们同时受到FSO链路的影响。我们推导出保密中断概率（SOP）的封闭形式的表达式，以及当中继和合法目的地的信噪比趋于无穷大时，SOP的渐近结果。Monte-Carlo模拟验证了我们的分析的准确性。结果表明，秘密分集阶数（SDO）取决于中继-目的链路的衰落参数和目的天线的数目。此外，SDO还取决于衰落参数、指向误差参数和FSO链路的检测类型。
2019-09-01 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
Secrecy Outage Probability Analysis for Downlink NOMA with Imperfect SIC at Untrusted Users
针对含两个不可信用户且 SIC 非理想的下行 NOMA 系统，设计安全通信协议，推导功率分配边界及两用户 SOP 的解析与闭式近似，并通过数值结果验证分析。
2023-08-17 cs.IT math.IT
Robust Power Allocation and Outage Analysis for Secrecy in Independent Parallel Gaussian Channels
本文研究了具有不确定窃听者信道状态信息（CSI）的并行独立高斯信道。首先，我们评估了零保密率在这个系统中的概率（i）给定的瞬时信道条件和（ii）瑞利衰落的情况下。其次，当非零保密是在低信噪比制度下实现的，我们的目标是解决一个强大的功率分配问题，最大限度地减少在目标保密率的中断概率。我们绑定的中断概率，并得到一个线性分式规划，考虑到窃听CSI的不确定性，同时在并行信道上分配功率。利用问题结构有效地解决了这个优化问题。我们发现该方案有效的不确定窃听CSI与传统的功率分配方案相比。
2015-12-30 cs.CR 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 Constrained Secrecy Rate Maximization Using Cooperative Jamming
我们考虑一个高斯MISO窃听信道，其中一个多天线源与一个单天线目的地在一个单天线窃听者的存在。通信是由多天线助手协助，充当干扰窃听者。每个辅助器独立地将位于信道的零空间中的噪声发送到目的地，因此不对目的地产生干扰。假设窃听者信道的不确定性，我们推导出源信号的最佳协方差矩阵，使保密率最大化的中断概率和功率约束。假设窃听信道服从零均值高斯模型，且协方差已知，推导了系统中断概率的封闭形式。仿真结果支持的分析。
2012-09-18 cs.CR cs.IT math.IT
Novel Outage-Aware NOMA Protocol for Secrecy Fairness Maximization Among Untrusted Users
针对频谱高效安全非正交多址接入（NOMA）的重要意义，提出了一种新的服务质量（QoS）感知的安全NOMA协议，该协议最大化了非可信用户之间的保密公平性。考虑到一个基站（BS）和两个用户，一种新的解码顺序的设计，提供安全的两个用户。以保证用户间的保密公平性为目标，在满足用户QoS需求的同时，在基站发射功率预算约束下，研究了最大保密中断概率（SOP）的最小化问题.得到了线对中断概率（POP）和使POP最小的最优功率分配（PA）的闭式表达式。为了分析保密性能，推导了两个用户的SOP的解析表达式，并利用广义凸性的概念解决了各个SOP最小化问题。在低计算复杂性下，从保密公平性的角度得到了一个全局最优解，并得到了严格的近似解.数值结果提出了有用的见解，全球优化PA，确保保密公平性，并提供约55.12%，69.30%，和19.11%的性能增益，分别相比，固定PA和个人用户的最佳PA。最后，提出了一种安全公平性能和QoS需求之间的折衷方案。
2021-03-31 cs.IT eess.SP math.IT
Secrecy Outage Analysis over Correlated Composite Generalized-Gamma Fading Channels
University of Rome Tor Vergata（罗马第二大学）；McGill University（麦吉尔大学）；King Saud University（沙特国王大学）
本文针对相关复合广义Gamma衰落信道的物理层安全问题，推导了相关保密性能指标的闭式表达式，验证了衰落参数对保密性能的影响，为该类信道的物理层安全分析提供了理论支撑。
2026-09-01 cs.IT eess.SP math.IT
Secrecy Outage and Diversity Analysis of Multiple Cooperative Source-Destination Pairs
我们研究的物理层安全的多个源-目的地（SD）对共存的无线网络中面对窃听者，窃听者打算窃听的SD对发送的信号。为了保护无线传输免受窃听，我们提出了一个合作框架依赖于两个阶段。具体地，在第一阶段开始时，选择SD对以使用适当设计的方案来访问总的分配频谱。在第一阶段期间，其他源节点（SN）依靠正交方式同时向上述SD对的SN发送它们的数据。然后，在第二阶段中，所选择的SD对的SN将包含其自己的消息和其他SN的消息的数据分组发送到其专用的目的地节点（DN），该目的地节点继而将经由核心网络将所有其他DN的数据转发到应用中心。我们设想一个特定的SD对选择方案，称为发射天线选择辅助源-目的地对选择（TAS-SDPS）。我们推导出的TAS-SDPS的保密中断概率（SOP）的表达式，以及传统的循环源-目的地对选择（RSDPS）和非合作（非合作）计划进行比较。此外，我们进行了保密分集增益在高主窃听比（MER）区域的分析，表明TAS-SDPS方案是能够实现最大可达到的保密分集阶数。
2019-07-30 cs.IT math.IT
On the Secrecy Performance of SWIPT Receiver Architectures with Multiple Eavesdroppers
物理层安全（PLS）已被证明是一个新的范例，为确保无线链路的承诺。与传统的加密技术相比，PLS方法利用无线信道中的随机衰落来提供链路安全性。由于信道动态防止合法终端之间的恒定速率的安全通信，可实现的保密速率的中断概率被用作保密性能的度量。这项工作调查的同时无线信息和功率传输（SWIPT）系统，它在存在多个窃听者，也有能量收集能力的情况下运行的保密中断概率。由于窃听者共谋而导致的保密性能损失，即，还分析了在窃听者之间共享信息以解码秘密消息。我们推导出封闭形式的表达式为Nakagami- $m$衰落的链路和不完善的信道估计在接收机的保密中断概率。我们的分析认为，不同的组合的分离和集成的SWIPT接收器架构的接收器。数值结果验证了我们的分析。
2018-05-04 cs.IT math.IT
EMF-Constrained Artificial Noise for Secrecy Rates with Stochastic Eavesdropper Channels
针对随机窃听信道，在EMF暴露约束下优化ε中断保密速率，提出闭式SOP计算与凸优化迭代方法，发现BS与UE人工噪声影响随约束严格程度变化。
2023-12-22 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
Secrecy Outage Analysis for Downlink Transmissions in the Presence of Randomly Located Eavesdroppers
我们分析了空间（泊松）分布窃听器（ED）的假设下，基站采用发射天线选择（TAS），以提高保密性能的无线网络的下行链路中的保密中断概率。我们比较了接收用户设备（UE）在半双工（HD）模式和全双工（FD）模式下操作的情况。在后一种情况下，UE同时接收预期的下行链路消息并发送干扰信号以加强保密性。我们研究了两种（半）被动窃听模型：（1）ED独立行动和（2）ED合谋拦截传输的消息。对于这两种模型，我们获得了用于HD和FD UE操作的下行链路中的保密中断概率的表达式。HD系统的表达式具有非常精确的近似或精确形式的基本和/或特殊功能的所有路径损耗指数。与FD系统相关的那些对于一般的路径损耗指数具有精确的积分形式，而对于特定的指数给出精确的闭合形式。一个封闭形式的近似也来自FD的情况下，勾结ED。所得到的分析表明，在用于TAS的天线的数量中，保密中断概率的减少是对数的，并且识别了在UE处应当使用HD操作而不是FD干扰的条件。这些性能趋势和系统参数之间的精确关系可以用于开发实际中的自适应功率分配和双工操作方法。在本文中间接提到了这样的技术的示例。
2017-01-04 cs.CR cs.IT math.IT
On the Design of Secure Non-Orthogonal Multiple Access Systems
本文提出了一种新的设计非正交多址接入（NOMA）的保密考虑。我们专注于一个NOMA系统，其中一个发射机发送机密消息给多个用户在一个外部窃听者的存在。研究了解码顺序、传输速率和分配给每个用户的功率的最优设计。考虑到实际的被动窃听的情况下，窃听者的瞬时信道状态是未知的，我们采用的保密中断概率作为保密度量。我们首先考虑的问题，最小化的传输功率受到保密中断和服务质量的约束，并推导出封闭形式的解决方案，这个问题。然后，我们探讨了最大化的最小机密信息率的用户之间的秘密中断和发射功率约束的问题，并提供了一个迭代算法来解决这个问题。我们发现，在所研究的问题中的保密中断约束不改变NOMA的最佳解码顺序，和一个应该增加分配给用户的功率，其信道是相对较差的保密约束变得更加严格。最后，我们展示了NOMA的优势，在正交多址在研究问题的分析和数值。
2017-05-23 cs.IT math.IT
Probabilistically Robust SWIPT for Secrecy MISOME Systems
本文考虑了多输入单输出（MISO）下行链路系统中的同时无线信息和功率传输（SWIPT），该系统由一个多天线发射机、一个单天线信息接收机（IR）、多个多天线窃听器（Eves）和多个单天线能量收集接收机（ER）组成。其主要目标是保持合法用户的可实现的保密率中断的概率，以及ER的收获能量中断所造成的信道状态信息（CSI）的不确定性低于一些规定的阈值。众所周知，保密率中断约束提出了一个重要的分析和计算挑战。消除能量收集（EH）中断约束只会加剧这一挑战。在本文中，我们解决这个具有挑战性的问题，使用凸约束的方法，然后证明产生秩一最佳波束形成的解决方案。数值结果表明了所提出格式的有效性。
2016-08-30 cs.IT math.IT
Outage Performance in Secure Cooperative NOMA
在NOMA系统中实现合作是提高其性能的一种有前途的方法。本文研究了一个安全NOMA系统中的合作问题，其中合法用户均匀分布在网络中，窃听者服从齐次Poisson点过程分布。我们认为合作NOMA计划（两个用户配对为强和弱用户）在两个阶段：1）直接传输阶段，其中基站广播的消息的叠加，2）合作阶段，其中强用户作为中继，以帮助转发弱用户的消息。我们研究了两种情况下的秘密中断性能：（i）强用户的安全性，（ii）两个用户的安全性，得到保证。在第一种情况下，我们推导出精确的保密中断概率的系统的功率分配系数的某些区域和保密中断概率的下界推导出其他区域。在第二种情况下，强用户是一个中继或一个友好的干扰机（以及中继），其中的保密中断概率的上限推导出在高信号噪声比制度。对于这两种情况，在两个用户配对NOMA系统中的合作需要利用两个随机用户之间的距离的联合分布。数值结果表明，安全合作NOMA的合作功率的范围相比，安全非合作NOMA系统的优越性。
2019-03-13 cs.IT math.IT
On Secure Mixed RF-FSO Systems With TAS and Imperfect CSI
在这项工作中，我们分析了由多输入多输出射频（RF）链路和自由空间光（FSO）链路组成的双跳中继系统的保密中断性能，而多天线窃听者通过解码从资源节点接收到的信号来窃听机密信息。RF和FSO链路的信道状态信息（CSI）被认为是过时的。我们提出了三个发射天线选择（TAS）计划，以提高所考虑的系统的保密性能。分析了不同TAS方案的秘密中断性能，研究了错位和检测技术对混合系统秘密中断性能的影响。推导了非理想信道状态下Málaga信道的概率密度函数和累积分布函数的封闭表达式。然后推导了Nakagami- $m$和Málaga信道上合法接收端等效信噪比的CDF和PDF的封闭表达式。此外，推导了不同TAS方案的保密中断概率的下界。此外，利用Meijer的$G$ -函数的展开，研究了当FSO链路的电信噪比趋于无穷大时SOP的渐近结果。最后，通过Monte-Carlo仿真验证了分析的正确性。结果表明，过时的CSI表现出强烈的影响的秘密中断性能。此外，增加天线的数量在源不能显着提高所考虑的系统的保密性能。
2020-03-28 cs.IT math.IT
Secure Outage Analysis of FSO Communications Over Arbitrarily Correlated Málaga Turbulence Channels
在本文中，我们分析了更现实的窃听场景的自由空间光通信（FSO）的保密中断性能，其中的主链路和窃听链路是相关的。FSO衰落信道由著名的Málaga分布建模。导出了保密中断概率（SOP）和非零保密容量概率（PNZSC）等保密性能指标的精确表达式，并对SOP进行了渐近分析。所得结果揭示了信道相关性对自由空间光通信的影响。与直觉相反，随着相关性的增加，保密中断性能表现出非单调行为。更具体地，随着相关性在某个范围内增加，存在用于实现目标SOP的SNR损失。然而，当相关性进一步增加超过某个阈值时，SOP性能显著提高。
2021-03-12 cs.IT cs.SY eess.SY
Optimal Power Allocation for Secure Communications in Large-Scale MIMO Relaying Systems
在本文中，我们解决的问题，在中继两跳安全通信的最佳功率分配。为了解决安全通信中短距离侦听的挑战性问题，利用大规模MIMO（LS-MIMO）中继技术的优势，即使在没有窃听者信道状态信息（CSI）的情况下，也能显著提高保密性能。本文的重点是分析和设计中继的最优功率分配，以最大化秘密中断容量。我们揭示了秘密中断容量为正的条件，证明了存在且只有一个最优功率，并给出了一个最优功率分配方案。此外，秘密中断容量的渐近特性进行了保密性能优化提供了一些清晰的见解。仿真结果验证了该方案的有效性。
2015-01-19 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
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
Secrecy Outage Probability Analysis for Downlink Untrusted NOMA Under Practical SIC Error
针对接收端不完美SIC导致残余干扰且用户不可信的下行NOMA系统，提出RI模型并推导两用户SOP解析表达式及高信噪比近似，数值验证了理论结果。
2023-08-17 cs.IT eess.SP math.IT
Artificial-Noise-Aided Secure Transmission in Wiretap Channels with Transmitter-Side Correlation
本文首次研究了发射端相关性对人工噪声辅助安全传输的影响，并在此基础上提出了一种新的用于增强物理层安全性的人工噪声功率分配策略。具体来说，我们设计了一个基于相关性的功率分配（CPA）的AN，其中的最优性方面实现最小的保密中断概率的分析证明在大系统政权的发射天线的数量接近无穷大。为了充分揭示CPA的好处，我们推导出易于评估的CPA实现的保密中断概率的表达式。我们的研究表明，CPA是接近最优的，显着优于广泛使用的均匀功率分配（UPA），即使是一个适度的小数目的相关发射天线。此外，我们的数值结果揭示了CPA和UPA之间的根本区别。也就是说，当相关发射天线的数量增加时，CPA的秘密中断概率总是减小，而UPA的秘密中断概率遭受饱和点。
2016-11-07 cs.IT math.IT
Secret Key Generation from Sparse Wireless Channels: Ergodic Capacity and Secrecy Outage
本文研究了从互易无线信道生成秘密密钥的问题。特别是，我们认为在宽带制度和稀疏的秘密密钥容量的影响，表现出稀疏结构的无线信道。我们分两步来探讨这个问题。首先，我们研究了状态相关离散无记忆多源密钥生成问题。源的状态捕获信道稀疏性的效果。其次，我们考虑了一个无线信道模型，该模型捕获了信道稀疏性和合法用户信道与窃听者信道之间的相关性。这种依赖性可以显著地减少秘密密钥容量。根据系统的时延要求，考虑了两个性能指标：（i）遍历秘密密钥容量和（ii）中断概率。我们表明，在宽带制度时，采用白色的探测序列，稀疏的信道可以实现更高的遍历秘密密钥率比丰富的信道可以。对于中断性能，我们表明，如果用户产生的秘密密钥在遍历容量的一小部分，中断概率将呈指数衰减的信号带宽。此外，通过更丰富的通道实现更大的指数。
2012-08-18 cs.CR cs.IT math.IT
Stochastic Geometry-based Comparison of Secrecy Enhancement Techniques in D2D Networks
这封信提出了两种流行的保密增强技术在无线网络中的性能比较：（一）创建保护区，通过限制合法发射机的传输时，任何窃听者被检测到在其附近，以及（ii）添加人工噪声的机密消息，使窃听者难以解码。专注于噪声限制制度，我们使用随机几何的工具来推导出在窃听者的保密中断概率以及在合法用户的覆盖概率，这两种技术。利用这些结果，我们推导出一个阈值的窃听者的密度低于没有保密增强技术是必需的，以确保一个目标的保密中断概率。对于窃听者密度高于这个阈值，我们具体的特点，每种技术优于其他的制度。我们的研究结果表明，当发射机和合法接收机之间的距离高于一定的阈值时，保护区技术是更好的。
2017-05-03 cs.IT math.IT
Secrecy Outage Probability Analysis for Downlink RIS-NOMA Networks with On-Off Control
本研究针对RIS辅助NOMA下行网络，在外部和内部窃听场景下推导了保密中断概率的近似与渐近表达式，并分析了分集阶数和系统吞吐量，验证了其相比OMA和传统协作方案具有更优的保密性能。
2024-03-17 cs.IT cs.PF math.IT
Secrecy Transmission Capacity in Noisy Wireless Ad Hoc Networks
本文考虑了在嘈杂的无线ad hoc网络中传输机密信息，其中背景噪声和并发发射机的干扰都会影响接收到的信号。对于合法节点和窃听者均服从泊松点过程分布的随机网络，基于物理层安全性，研究了网络的保密传输容量、连接中断概率和保密中断概率。首先考虑固定传输距离的基本模型，建立STC的理论模型。然后，我们将上述结果扩展到一个更现实的随机距离传输模型，即最近的接收器传输。最后，提供了大量的仿真和数值结果，以验证我们的理论结果的效率，并说明如何STC是受噪声，连接和保密中断概率，发射机和窃听密度，和其他系统参数。值得注意的是，我们的研究结果表明，适量的噪声有助于保密传输容量。
2013-12-20 cs.CR 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
Artificial Noise Revisited
Goel和Negi提出的人工噪声（AN）方案被认为是多输入多输出（MIMO）窃听信道上安全通信的关键技术之一。然而，由于Eve天线数量的增加而导致的保密率的降低并没有得到很好的理解。在本文中，我们开发了一个分析框架来表征作为夏娃的信噪比（SNR），鲍勃的SNR，在每个终端的天线的数量，和功率分配方案的函数的AN方案的保密率。我们首先推导出一个封闭形式的平均保密率的表达式。然后，我们推导出一个封闭形式的表达式的渐近瞬时保密率与大量的天线在所有终端。最后，我们得到了简单的上下界的平均和瞬时保密率，提供了一个工具，系统的设计。
2014-02-10 cs.IT math.IT
Secrecy Transmission on Block Fading Channels: Theoretical Limits and Performance of Practical Codes
我们考虑一个系统，其中代理（爱丽丝）的目的是在一组并行通道上向第二个代理（鲍勃）发送消息，同时通过使用物理层安全技术将其从第三个代理（夏娃）保密。我们假设Alice完全知道Bob的信道集合，但她对Eve的信道只有统计知识。我们得出的界限上实现中断保密率，考虑编码内每个通道或所有并行通道。发射功率适应于信道条件，对整个传输的平均功率有约束。我们还专注于可以实现的最大累积中断保密率。此外，为了评估在现实生活中的情况下的性能，我们考虑使用实际的纠错码。在出错率目标和中断概率的基础上，将以前应用于单个加性高斯白噪声信道的安全间隙和模糊率的定义扩展到瑞利分布并行信道。这些指标的界限也来自，考虑到并行通道的统计。数值结果，确认所考虑的物理层安全技术的可行性。
2014-10-26 cs.IT math.IT
On the Throughput of Secure Hybrid-ARQ Protocols for Gaussian Block-Fading Channels
本文的重点是一个信息理论研究的可靠的数据包通信的重传协议下的保密性约束。重新访问的混合自动重传请求（HARQ）协议的块衰落窃听信道，其中两个合法的用户在块衰落信道中的存在下，一个被动的窃听者拦截的传输通过一个独立的块衰落信道进行通信。在该模型中，发射机经由无差错公共信道从合法接收机获得1比特ACK/NACK反馈。通过联合考虑信道编码、保密编码和重传协议，研究了安全HARQ协议的可靠性和保密性。特别是，基于良好的Wyner码序列的重复时间分集（RTD）和增量冗余（INR）协议的错误和保密性能进行了研究，这确保了机密消息被成功解码的合法接收机，并保持在一个给定的信道实现集的窃听者完全无知。本文首先说明了存在一个良好的速率兼容的Wyner码族，确保安全的INR协议。接下来，两种类型的中断概率，连接中断和保密中断概率的定义，以表征合法通信链路的可靠性和相对于窃听者的链路的机密性之间的权衡。对于一个给定的连接/保密中断概率对，安全HARQ协议的可实现的吞吐量块衰落信道。最后，渐近分析和数值计算表明HARQ协议的吞吐量和保密性的好处。
2007-12-26 cs.IT math.IT
Jamming-Aided Secure Communication in Massive MIMO Rician Channels
本文研究了莱斯衰落信道下，对大型天线阵发射机的人工噪声辅助干扰设计。我们发现，当发射天线数趋于无穷大时，莱斯信道是否发生秘密中断取决于窃听者的几何位置。为此，我们首先定义并解析描述了秘密中断区域（SOR），指出了所有可能导致秘密中断的窃听者的位置。在此基础上，推导出了保密中断概率（SOP），并给出了干扰有益范围，即，确定了能够实现均匀干扰以降低SOP的窃听者的距离范围。然后，在不同的情况下，消息和人工噪声之间的最佳功率分配进行了研究。此外，为了更有效地使用干扰功率并进一步降低SOP，我们提出了仅在选定的波束（映射到物理角度）上产生干扰信号的定向干扰，并且针对有和没有可疑区域的信息的情况提出了功率分配算法，即，窃听者的可能位置我们进一步扩展到多用户和多细胞的情况下的讨论。最后，数值结果验证了我们的结论，并显示我们提出的干扰功率分配方案的有效性。
2015-07-23 cs.IT math.IT
Secrecy Analysis of Random MIMO Wireless Networks over $α$-$μ$ Fading Channels
本文研究了随机MIMO无线网络在小尺度$α$ - $μ$衰落信道下的保密性能，其中合法接收者和窃听者均服从两个独立的齐次泊松点过程（HPPPs）分布.具体地说，会计的存在下，非合谋窃听，保密性能指标，包括连接中断概率（COP），概率非零保密容量（PNZ）和遍历保密容量，推导关于$k$ -th最近/最佳用户的情况。根据发射机和接收机之间的距离，从排序中提取用于第$k$最近用户的索引，而用于第$k$最佳用户的索引基于路径损耗和小尺度衰落的组合效应。特别是，概率密度函数（PDF）和累积分布函数（CDF）的复合信道增益，为$k$ -th最近的和最好的用户，其特征在于，分别。受益于这些结果，随后得到的COP，PNZ和遍历保密能力的封闭形式表示。此外，最佳顺序的用户的最大数量的限制也计算，对于一个给定的保密中断约束。最后，数值结果验证了我们推导的正确性。此外，还分析了衰落参数、路径损耗指数和密度比等因素的影响。
2018-10-01 cs.IT math.IT
Energy-Efficient Resource Allocation for Secure NOMA-Enabled Mobile Edge Computing Networks
移动边缘计算（MEC）已被设想为下一代无线网络中有前途的技术。为了提高计算任务卸载的安全性和增强用户的连通性，研究了MEC感知网络中的物理层安全和非正交多址接入（NOMA）问题。考虑到实际的被动窃听场景，采用保密中断概率来衡量计算卸载的保密性能。首先研究了在秘密卸载率约束、计算延迟约束和秘密中断概率约束下的加权总能耗最小化问题。导出了最优解的半封闭形式表达式。然后，我们研究的秘密中断概率最小化问题，考虑到两个用户的优先级，并描述了最佳的秘密卸载率和功率分配的封闭形式的表达式。数值结果表明，我们所提出的设计的性能优于替代的基准计划。
2019-10-22 cs.IT eess.SP math.IT
Secrecy Performance Analysis of RIS Assisted Ambient Backscatter Communication Networks
针对RIS辅助AmBC网络，推导保密中断概率闭式解，揭示分集阶数特性，并分析吞吐量与能量效率，证明其优于传统AmBC且存在最优RIS元素数。
2024-03-17 cs.IT eess.SP math.IT
