Uplink Channel Estimation and Signal Extraction Against Malicious IRS in Massive MIMO System
研究了恶意情报反射面（IRS）的影响.恶意IRS用于通过将合法用户（LU）的数据序列随机地反射到基站（BS）来执行攻击。我们发现LU的数据序列与恶意IRS反射的信号是相关的。传统的基于特征值分解（EVD）的信道估计（CE）方法的相关性破坏了性能。为了解决这个问题，我们提出了一个基于随机分布的信道估计方法，在存在恶意IRS。所提出的方法的工作原理是捕获所需的凸包从恶意IRS干扰的信号，其经验分布的基础上。仿真结果表明，我们提出的方法优于传统的EVD为基础的方法多达近5 dB的归一化均方误差（NMSE）。
2020-11-04 cs.IT math.IT
Energy Efficient Robust Beamforming and Cooperative Jamming Design for IRS-Assisted MISO Networks
在无线通信网络中，节能设计和安全通信是至关重要的。然而，通过使用物理层安全性实现的能量效率可能受到信道条件的限制。为了解决这一问题，研究了一种智能反射面辅助的多输入单输出（MISO）独立协同干扰网络。在理想信道状态信息和非理想信道状态信息下，通过联合设计发射波束形成和干扰波束形成以及IRS相移矩阵，使能量效率最大化。为了解决非凸分式优化问题，提出了一种基于半定规划（SDP）松弛的算法来求解理想CSI情形下的能量效率最大化问题，而在非理想CSI情形下，则采用一种基于$\mathcal{S}$ -过程的交替优化算法来求解该问题.仿真结果表明，所提出的设计优于基准计划的能源效率。此外，能源效率和保密率之间的权衡发现在IRS辅助的MISO网络。此外，它表明，IRS可以帮助提高能源效率，即使CSI的不确定性。
2020-12-09 cs.IT cs.SY eess.SY
Energy-Efficient Trajectory Design for UAV-Enabled Communication Under Malicious Jamming
在这封信中，我们调查了无人机使能的通信系统，其中无人机被部署在多个干扰机存在的情况下与地面节点（GN）进行通信。我们的目标是最大限度地提高能源效率（EE）的无人机通过优化其轨迹，受无人机的机动性约束。然而，制定的问题是很难解决，由于非凸和分数形式的目标函数。为此，本文提出了一种基于逐次凸逼近（SCA）技术和Dinkelbach算法的迭代算法来求解该问题，数值结果表明，与基准算法相比，该算法能够通过优化轨迹在吞吐量和能耗之间取得更好的平衡，从而显著提高了能效。
2020-09-14 cs.IT eess.SP math.IT
Physical-Layer Security for 6G: Safe Jamming against Malicious Sensing
针对6G中恶意频率捷变感知威胁，本文提出基于actor-critic的安全噪声干扰频率选择方案，并引入可预测频谱状态的鲁棒动作修正机制，在瘫痪恶意感知的同时保护合法非合作用户上行传输。
2024-06-16 cs.IT math.IT
Beamforming and Phase Shift Design for HR-IRS-aided Directional Modulation Network with a Malicious Attacker
本文针对存在全双工恶意攻击者的定向调制系统，提出利用HR-IRS联合优化收发波束成形与相移矩阵以最大化保密速率，并设计两种迭代算法在性能与复杂度之间取得平衡。
2023-04-14 cs.IT eess.SP math.IT
Efficient Receive Beamformers for Secure Spatial Modulation against a Malicious Full-duplex Attacker with Eavesdropping Ability
在本文中，我们考虑了一个新的安全的空间调制场景与全双工（FD）恶意攻击者Mallory拥有窃听能力，其中Mallory工作在FD模型，并发送一个恶意的干扰，如人工噪声（AN）干扰鲍勃。为了抑制Mallory对Bob的恶意干扰，首先提出了一种传统的Bob处最大接收功率（Max-RP）。随后，利用噪声加干扰在鲍勃的有色属性，提出了一种基于白化滤波器的Max-RP（Max-WFRP）与Max-RP的性能明显增强。为了彻底消除来自Mallory的恶意干扰，提出了一种约束条件为在Bob处迫使来自Mallory的恶意干扰为零的Max-RP。为了进一步提高系统的保密率，提出了最大信号干扰噪声比（Max-SJNR）。我们提出的方法具有封闭形式的表达式。从仿真结果来看，四种接收波束形成方法的性能顺序依次为：Max-RP、Max-RP + ZFC和Max-SJNR $\approx$ Max-WFRP。此外，后两个收获了显着的性能增益超过最大RP和最大RP与ZFC在低和中等信噪比区域。
2020-06-02 cs.IT math.IT
Truthful Spectrum Auction for Efficient Anti-Jamming in Cognitive Radio Networks
在认知无线电网络中，一个重要的挑战是设计一个框架，在这个框架中，自私的次用户有义务真实地相互交互。此外，由于这些网络对干扰攻击的脆弱性，设计抗干扰防御机制也同样重要。%提供安全防御也是非常重要的。在本文中，我们提出了一个真实的机制，对干扰鲁棒性，动态随机认知无线电网络由几个自私的次要用户和一个恶意用户。在该模型中，每个次用户参与拍卖并希望使用未被干扰的频谱，恶意用户的目的是通过破坏通信链路来干扰信道。设计了次用户之间的真实拍卖机制。此外，零和游戏制定之间的次要用户和恶意用户的集合。这个联合问题，然后铸造作为一个随机的两级拍卖，其中第一个拍卖分配的空闲信道，然后第二个分配剩余的未分配的信道。我们还将此解决方案更改为可信分布式方案。仿真结果表明，分布式算法在不增加系统开销和复杂度的情况下，可以达到接近集中式算法的性能。
2016-11-26 cs.GT cs.IT cs.NI
Surveillance and Intervention of Infrastructure-Free Mobile Communications: A New Wireless Security Paradigm
传统的无线安全假设无线通信是合法的，旨在保护它们免受恶意窃听和干扰攻击。然而，新兴的无基础设施的移动通信网络很可能被非法使用（例如，犯罪分子或恐怖分子），但难以监控，从而对公共安全提出了新的挑战。为了解决这个问题，本文提出了一种无线安全的范式转变，即通过联合利用合法的窃听和干扰来监视和干预无基础设施的可疑和恶意无线通信。特别地，提出了{ \emph{proactive eavesdropping} }（通过干扰）来拦截和解码来自可疑通信链路的信息，以便推断它们的意图并决定针对它们的进一步措施。还提出了{ \emph{Cognitive jamming} }（通过窃听），以中断、禁用甚至欺骗目标恶意无线通信，从而实现各种干预任务。
2016-12-23 cs.CR cs.IT math.IT
Illegal Intelligent Reflecting Surface Based Active Channel Aging: When Jammer Can Attack Without Power and CSI
非法智能反射表面（I-IRS），即，IRS的非法部署和使用，对无线网络造成了严重的危害。现有的基于I-IRS的非法干扰（IJ）需要信道状态信息（CSI）或额外功率或两者，因此，基于I-IRS的IJ似乎难以在实际无线网络中实现。为了提高人们对I-IRS带来的重大潜在威胁的关注，我们提出了一种替代方法来干扰合法用户（LU），而不依赖于CSI。通过使用I-IRS来主动改变无线信道，多用户波束形成向量和共同用户信道的正交性被破坏，并且然后引起显著的用户间干扰，这被称为主动信道老化。这种全无源干扰器（FPJ）可以通过由有源信道老化引起的用户间干扰对多用户多输入单输出（MU-MISO）系统发起干扰攻击，其中IJ不需要额外的发射功率和瞬时CSI。仿真结果表明了所提出的FPJ方案的有效性。此外，我们还研究了发射功率和量化相移比特数对干扰性能的影响。
2023-01-11 cs.IT cs.SY eess.SY
Max-Min Fairness for IRS-Assisted Secure Two-Way Communications
本文研究IRS辅助安全双向通信，通过交替优化发射功率和IRS相移实现最大最小公平性，在恶意用户存在时提升最小保密速率，数值结果显示相比基线方案可达3.6倍增益。
2025-01-24 cs.IT math.IT
Mitigating Jamming Attacks Using Energy Harvesting
利用能量收集作为一种抗干扰措施的前提下，可以收获的有害干扰的一部分，以增加发射功率进行了研究。我们制定一对合法的节点和恶意干扰之间的战略互动为零和游戏。我们的分析表明，合法的节点能够中和干扰。然而，该策略不一定是纳什均衡，因此是次优的。相反，当干扰干扰高时，就香农容量而言，收获干扰干扰可以导致平均高达95%的相对增益。
2019-01-11 cs.CR cs.GT cs.IT
Intelligent Reflecting Surface Assisted Secrecy Communication: Is Artificial Noise Helpful or Not?
在这封信中，我们调查是否使用人工噪声（AN）是有助于提高保密率的智能反射面（IRS）辅助无线通信系统。具体地说，在存在多个单天线窃听者的情况下，在单天线接收器附近部署IRS，以帮助从多天线发射器进行传输。以最大化可实现的保密率为目标，提出了一种联合优化发射波束形成和干扰波束形成以及IRS反射波束形成的设计问题，但由于其非凸性和耦合变量，该问题很难求解。因此，我们提出了一个有效的算法交替优化的基础上解决问题的次优。仿真结果表明，在IRS反射波束成形的新设置下，将AN并入发射波束成形是有益的。特别是，它揭示了IRS辅助设计没有AN甚至比AN辅助设计没有IRS附近的窃听器的数量的增加表现得更差。
2019-12-14 cs.IT eess.SP math.IT
Jamming in the Internet of Things: A Game-Theoretic Perspective
由于其规模和很大程度上的互联性，物联网（IoT）将容易受到从物理层攻击到网络层攻击的许多安全威胁。在本文中，提出了一种用于基于OFDM的物联网系统的新型抗干扰策略，该策略使物联网控制器能够保护物联网设备免受恶意无线电干扰。控制器节点和干扰器之间的交互被建模为具有连续和非对称资源的Blotto上校游戏，其中充当防御者的IoT控制器试图通过以智能方式在子载波之间分配其功率来挫败干扰攻击，以降低由干扰器引起的总比特出错率（BER）。另一方面，干扰机的目的是通过将干扰功率分配到不同的频带来破坏系统性能。为了求解该博弈，提出了一种求解Blotto博弈混合策略纳什均衡的进化算法。仿真结果表明，该算法使物联网控制器能够将BER保持在可接受的阈值以上，从而在存在恶意干扰的情况下保持物联网网络的性能。
2016-07-21 cs.CR cs.GT cs.IT
Secure Transmission in IRS-Assisted MIMO Systems with Active Eavesdroppers
本文研究了当网络中存在主动窃听者时，智能反射面（IRS）辅助MIMO系统的安全传输问题。我们考虑的情况下，窃听者执行一个积极的导频攻击污染的信道估计在基站。在安全的正则化迫零方法的基础上，我们开发了一种算法，该算法设计了波束形成向量，以及IRS处的相移，使得主动攻击者被蒙蔽。我们的数值研究证实，该算法可以有效地抑制主动窃听，只要合法和恶意终端是统计上可区分的。
2020-10-15 cs.IT math.IT
Cooperative Anti-Jamming for UAV Networks: A Local Altruistic Game Approach
为提高无人机辅助通信系统的抗干扰能力，研究了在内部相互干扰和外部恶意干扰下的信道选择优化问题。提出了一种基于局部利他思想的无人机协同抗干扰方法。具体而言，Stackelberg博弈模型来制定无人机和干扰机之间的对抗关系。考虑无人机自身和其他无人机的效用，建立了一个局部利他博弈模型。提出了一种分布式协同抗干扰算法，以获得Stackelberg均衡。最后，分析了算法的收敛性以及发射功率对系统损耗值的影响，与现有算法相比，该算法的抗干扰性能提高了64%左右。
2021-09-12 cs.CE cs.IT math.IT
GNSS Jammer and Spoofer Mitigation via Multi-Antenna Processing
提出SCHIEBER多天线处理方法，联合利用自适应空间滤波与DoA-伪距一致性检验，在未知接收机位置和攻击类型情况下抑制GNSS干扰并识别欺骗。
2025-07-24 cs.IT eess.SP math.IT
Joint Relay and Jammer Selection for Secure Two-Way Relay Networks
本文研究了由两个信源、多个中间结点和一个窃听者组成的双向协作网络中，在物理层安全约束下的中继和干扰联合选择问题。具体地说，所提出的算法选择两个或三个中间结点，以提高对恶意窃听者的安全性。第一选择的节点在传统的中继模式下操作，并使用放大转发协议帮助源将其数据传递到相应的目的地。第二和第三节点在不同的通信阶段中用作干扰器，以便对窃听者节点产生有意干扰。首先，我们发现在中间结点随机稀疏分布的拓扑结构中，在一定的发射功率范围内，所提出的协同干扰方案优于传统的无干扰方案。我们还发现，在中间结点聚集为一个紧密的集群的情况下，干扰方案可能是不太有效的比他们的非干扰同行。因此，我们引入了一种混合方案来切换干扰和非干扰模式。仿真结果验证了我们的理论分析，并表明混合切换方案进一步提高了保密率。
2011-11-30 cs.IT math.IT
DRL-Based Robust Multi-Timescale Anti-Jamming Approaches under State Uncertainty
针对无线通信中异构动作执行延迟与传感器测量误差导致的状态不确定性问题，构建多时间尺度决策模型，提出PGD-DDQN与NQC-DDQN两种鲁棒抗干扰算法，在有限感知误差下保持可靠传输。
2025-11-05 cs.IT math.IT
Blind Channel Separation in Massive MIMO System under Pilot Spoofing and Jamming Attack
在大规模MIMO系统中，恶意用户（MU）通过在合法用户（LU）的信道估计（CE）阶段向基站（BS）发送符号，在上行链路中进行导频欺骗和干扰攻击（PSJA）。更具体地，MU采用的PSJA策略可以包括（i）根据BS未知的任意固定或非固定分布来发送随机符号;（ii）发送与LU的干扰符号相关的干扰符号。分析了基站接收导频信号的经验分布，证明了其特征函数渐近逼近期望信号与噪声的特征函数之积，其中期望信号为信道矩阵与LU/MU发送的信号序列之积。这些发现激发了一种新的两步盲信道分离方法，其中，我们首先从ED-RPS估计DS的CF，然后提取DS的字母表以分离信道。理论分析和仿真结果表明，该方法在大规模MIMO系统中具有良好的信道分离性能。
2019-02-08 cs.CR cs.IT math.IT
Communication in the Presence of a State-Aware Adversary
我们研究通信系统的状态依赖的信道中存在一个恶意的状态感知干扰对手。通道具有无记忆状态，具有底层分布。敌方在信道中引入干扰信号。状态序列对于编码器和对手都是非因果已知的。采用随机变化信道（AVC）方法，我们考虑两种设置，即，离散无记忆Gel'fand-Pinsker（GP）AVC和加性白高斯脏纸（DP）AVC。我们确定的随机编码能力的两个AVC下的最大错误概率的标准。类似于其他随机编码设置，我们表明，即使在平均错误概率标准下的容量是相同的。即使与非因果关系的知识的状态，我们证明了状态感知对手不能影响率比当它采用一个无记忆的策略，只依赖于瞬时状态。因此，AVC容量特性给出的能力最差的无记忆信道的状态，诱导对手采用这种无记忆干扰策略。对于DP-AVC，进一步表明，在无记忆干扰策略中，没有比完全无视状态知识的无记忆高斯干扰策略更影响通信的了。因此，DP-AVC的容量等于具有两个独立的加性高斯白噪声源的标准AWGN信道的容量，即，信道噪声和干扰噪声。
2017-08-31 cs.IT math.IT
Towards Secure Semantic Transmission In the Era of GenAI: A Diffusion-based Framework
本文提出一种基于扩散模型的语义传输安全框架，将人工噪声与信道噪声纳入前向扩散过程以抵御窃听和干扰攻击，并通过案例研究验证其有效性。
2025-05-09 cs.IT math.IT
The Gaussian Interference Channel in the Presence of Malicious Jammers
研究了存在对抗性干扰的两用户高斯干扰信道。我们首先提供了一个通用的模型，包括任意数量的干扰机，并表明其容量区域是等效的简化模型，其中接收到的干扰信号在每个解码器是独立的。其次，现有的外和内界的两个用户高斯干扰信道的推广，为这个简化的干扰模型。我们表明，对于某些问题的参数，完全相同的界限举行，但噪声方差增加的干扰机在每个接收机的接收功率。因此，干扰机只能传输高斯噪声。对于这些问题参数，这允许我们恢复半位定理。在弱干扰和强干扰情况下，我们的内界匹配相应的Han-Kobayashi界，其中干扰机的接收功率增加了噪声方差，即使在强干扰情况下，我们也达到了精确的容量。此外，我们还确定了对称的自由度，使信噪比、干扰噪声比和干扰噪声比都趋于无穷大。此外，我们表明，如果干扰有更大的接收功率比合法用户，对称性使容量为零。外界的证明是简单的，而内界推广了Han-Kobayashi速率分裂方案。作为一个新颖的方面，内界利用公共消息作为私有消息的公共随机性;因此，干扰不能仅对称化私有码字而不被检测到。这种复杂性需要一个额外的信号功率条件，所以一般来说，我们的内界与Han-Kobayashi界不相同。我们还证明了一个新的变化的包装引理，适用于多个高斯码本在对抗设置。
2017-12-12 cs.IT math.IT
Intelligent Reflecting Surface for Wireless Communication Security and Privacy
智能反射面（IRS）是未来无线通信中一种很有前途的技术。由于其通过能量聚焦和能量归零来定制信道条件的优异能力，它是分别从物理层安全和隐蔽通信理论来增强无线通信安全性和隐私性的理想技术。在这篇文章中，我们首先提出了一些结果应用IRS提高窃听信道的平均保密率，使完美的通信隐蔽性，并故意创造额外的随机性，在无线传播隐藏活跃的无线传输。然后，我们确定了未来研究的多个挑战，以充分释放IRS在物理层安全和隐蔽通信方面提供的好处。借助大量的数值研究，我们证明了在无线通信中设计IRS单元的幅度时，考虑安全性和隐私性的必要性，其中最优值并不总是文献中通常采用的$1$。此外，我们揭示了可实现的保密性能和IRS的信道状态信息（CSI）在合法和恶意用户的估计精度之间的权衡，这提出了基本的资源分配的IRS辅助物理层安全的背景下的挑战。最后，讨论了利用深度神经网络和场景图像的被动信道估计方法，作为在不利用资源匮乏的导频的情况下实现CSI可用性的潜在解决方案。这种方法作为一个可见的途径，以显着提高在IRS辅助无线网络的隐蔽通信速率。
2021-08-30 cs.CR cs.ET cs.IT
A General Security Approach for Soft-information Decoding against Smart Bursty Jammers
诸如干扰之类的恶意攻击会对无线通信协议造成严重破坏或完全拒绝服务（DoS）。此外，干扰设备变得越来越智能，使其难以被发现。前向纠错技术通常用于保护通信免受信道噪声的有害影响，它增加了数据的冗余度。软信息纠错解码器从接收器获得可靠性信息以通知它们的解码，但是在存在干扰的情况下，这样的信息是误导性的并且导致降低的纠错性能。由于解码器假设噪声独立于每个比特发生，因此突发干扰将导致比非突发干扰更大的性能下降。在这里，我们建立，但是，这种时间依赖性可以帮助推断哪些位已受到干扰，从而使反措施。特别是，我们引入了一个预解码处理步骤，更新对数似然比（LLR）的可靠性信息，以反映在干扰的存在下的推断，使任何软检测解码器的解码性能提高。所提出的方法不需要改变解码算法。仿真结果表明，该方法正确地推断出在任何接收帧的干扰的重要比例。一个特定的解码算法，最近推出的ORBGRAND，结果表明，所提出的方法减少了块出错率（BLER）的数量级的选择代码，并防止在接收器完全拒绝服务。
2022-10-08 cs.CR cs.IT math.IT
Aerial Intelligent Reflecting Surface Enabled Terahertz Covert Communications in Beyond-5G Internet of Things
无人驾驶飞行器（UAV）被设想广泛用于辅助物联网（IoT）应用中的无线通信。另一方面，太赫兹（THz）智能反射表面（IRS）预计将成为未来5G无线通信的核心技术之一，这些技术有望满足广泛的数据需求应用。在本文中，我们提出了一个无人机安装IRS（UIRS）通信系统在太赫兹波段的机密数据传播从接入点（AP）到多个地面用户设备（UE）在物联网网络。具体地，AP意图向调度的UE发送数据，而未调度的UE可能构成潜在的对手。为了保护信息消息和调度UE的隐私，我们的目标是设计一个节能的多无人机隐蔽通信方案，其中UIRS是可靠的数据传输，和一个额外的无人机被用作一个合作的干扰机产生的人工噪声（AN），以降低非调度UE检测。然后，我们制定了一个新的最小平均能量效率（mAEE）优化问题，目标是提高隐蔽吞吐量和减少无人机的推进能量消耗的隐蔽性要求，这是确定的解析。由于优化问题是非凸的，我们解决它通过块逐次凸近似（BSCA）的方法来迭代求解一系列近似凸子问题，设计二进制用户调度，AP的功率分配，最大AN干扰功率，IRS波束形成，和两个无人机的轨迹规划。最后，我们提出了一个低复杂度的整体算法的系统性能增强的复杂性和收敛性分析。数值结果验证了我们的分析，并证明我们的设计显着优于其他现有的基准计划。
2022-01-28 cs.ET cs.IT cs.NI
Transmit Optimization for Symbol-Level Spoofing
随着无线通信技术的最新发展，恶意用户可以利用它们进行犯罪或发动恐怖袭击，从而对公共安全构成新的威胁。为了快速响应以防御这些攻击，授权奇偶校验（例如，美国国家安全局）需要通过空中干预恶意通信链路。本文研究了这一新兴的无线通信干预问题在物理层。与以前的研究使用干扰来破坏或禁用目标无线通信不同，我们提出了一种新的物理层欺骗方法来改变它们的通信信息。考虑加性高斯白噪声（AWGN）信道上的基本三节点系统，其中中间合法欺骗者旨在欺骗从Alice到Bob的恶意通信链路，使得在Bob处接收的消息从Alice的原始发送的消息改变为欺骗者期望的消息。我们提出了一种新的符号级欺骗方案，其中欺骗者通过利用Alice的每个原始星座点和期望的欺骗者之间的符号级关系来设计欺骗信号。特别地，欺骗的目的是最小化平均欺骗符号错误率（SSER），其被定义为平均概率，由鲍勃解码的符号不能被改变或欺骗，通过设计其欺骗信号在符号服从平均发射功率约束。通过考虑两种情况下，爱丽丝采用广泛使用的二进制相移键控（BPSK）和正交相移键控（QPSK）调制，我们得到各自的最优解的两个平均SSER最小化问题。数值结果表明，与其他基准方案相比，优化传输的符号级欺骗方案实现了更低的平均SSER。
2016-08-02 cs.IT math.IT
Joint Trajectory Design and User Scheduling of Aerial Cognitive Radio Networks
无人机（UAV）与地面节点之间的链路是高概率的视距链路，因此UAV被广泛用于增强无线通信的端到端性能。然而，LoS链路中信号传播的广播特性使其很容易被恶意窃听者窃听，这对无线通信的安全性提出了相当大的挑战。研究了空中认知无线电网络的安全问题。机载基站利用与主网络相同的频谱向次用户发送机密消息。空中基站发射干扰信号来抑制窃听者以增强保密性能。该算法考虑了窃听节点位置的不确定性，通过优化多用户调度、无人机飞行轨迹和发射功率，最大化认知用户的平均保密率。针对混合多整数变量非凸优化问题，提出了一种基于块坐标下降和逐次凸逼近的迭代算法。数值结果验证了算法的有效性，表明该方案有利于提高空中CRN的保密性能。
2022-04-21 cs.IT eess.SP math.IT
