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
Physical Layer Security of Large Reflecting Surface Aided Communications with Phase Errors
针对存在相位误差的LRS辅助无线链路，基于等效标量衰落信道分析其物理层安全性能，揭示合法与窃听链路信噪比的不同缩放规律及粗相位量化下的安全增益。
2020-07-25 cs.IT eess.SP math.IT
Downlink Power Minimization in Intelligent Reconfigurable Surface-Aided Security Classification Wireless Communications System
用户隐私保护被认为是无线网络中的一个关键问题，这推动了对各种安全信息交互技术的需求。本文介绍了一种智能反射面（IRS）辅助的安全分级无线通信系统，该系统通过对具有不同安全要求的用户进行分级，降低了基站的发射功率。具体来说，我们将用户分为保密用户的安全通信需求和一般通信用户的简单通信需求。在通信期间，我们在保证一般通信用户的服务质量的同时，保证保密用户的保密速率，从而降低基站的发射功率。为了实现这种安全和绿色的信息传输，BS对叠加有人工噪声（AN）的传输信号实施波束成形设计，然后在IRS反射的帮助下将其广播给用户。我们开发了一个交替的优化框架，以最大限度地减少BS下行链路功率相对于BS的主动波束形成器，在BS的AN矢量，和IRS的反射相移。提出了一种逐次凸逼近（SCA）方法，将非凸波束形成问题转化为凸形式。仿真结果表明，该算法具有较好的收敛性，与最佳基准方案相比，发射功率可降低20%.
2022-06-11 cs.IT eess.SP math.IT
Threats and Countermeasures of Cyber Security in Direct and Remote Vehicle Communication Systems
交通管理、道路安全和环境影响是当今世界的重要问题。智能交通系统（ITS）的传感、控制和通信方法的应用解决了这些挑战。ITS的一部分是车辆自组织网络（VANET），其意味着车辆的无线网络。然而，在VANET中的车辆之间的通信暴露了一些需要研究和解决的安全威胁。本文首先阐述了车载自组网的基本流程，重点介绍了车载自组网的通信方式、体系结构、特点、标准和安全设施。其次，讨论了VANET面临的攻击和威胁。此外，描述了认证系统，通过该认证系统可以保护车辆网络免受虚假消息和恶意节点的攻击。讨论了远程无钥匙进入系统、专用短程通信、蜂窝方案、Zigbee、蓝牙、射频识别、WiFi、WiMAX等不同远程车辆通信方式以及车载诊断和通用串行总线等不同直接车辆通信方式的安全威胁和应对措施。
2020-06-11 cs.CR cs.IT eess.SP
Green Interference Based Symbiotic Security in Integrated Satellite-terrestrial Communications
本文研究星地一体化通信中的安全传输问题，提出了基于绿色干扰的共生安全方案。特别地，由卫星和地面网络之间的频谱共享引起的同信道干扰和由于卫星多波束之间的频率复用引起的波束间干扰充当绿色干扰以辅助共生安全传输，其中同时保证卫星和地面链路的安全传输。具体地说，为了实现共生安全，我们制定了一个问题，以最大化的总和保密率的卫星用户的合作波束形成优化和每个地面用户的保密率的约束得到保证。由于该问题是一个非凸且难以求解的问题，采用Taylor展开和半定松弛（SDR）方法对该问题进行了进一步的转化，并设计了求解该问题的逐次凸逼近（SCA）算法，最后证明了松弛的紧性.此外，数值结果验证了我们所提出的方法的效率。
2022-06-06 cs.IT eess.SP math.IT
Cross-Layer Security for Semantic Communications: Metrics and Optimization
针对语义通信跨层安全缺乏统一评估与优化的问题，提出CLSSR度量、MINLP建模及基于强化学习的AI原生资源分配方法，提升任务可靠性与安全速率。
2025-03-17 cs.IT math.IT
On Multiple-Antenna Techniques for Physical-Layer Range Security in the Terahertz Band
由于超大规模多天线技术带来的高方向性特性，太赫兹（THz）通信在角域具有良好的物理层安全（PLS）性能。然而，传统的多天线技术无法打击驻留在太赫兹波束扇区的窃听者，即使当合法用户和窃听者的通信距离是不同的。这种太赫兹范围安全的挑战促使我们研究新的多天线技术，以提供太赫兹范围和角度的安全。本文首先从理论上分析了距离保密场景下多天线信道的保密容量。在此基础上，频率分集阵列，作为一个候选的多天线技术，被证明是无效的，在解决距离安全问题。在理论分析的基础上，提出了一种新的宽间距阵列和波束形成方案，实现了近场通信。一个无约束的最佳逼近（NCOA）算法的发展，以实现最佳的保密率。仿真结果表明，在距离安全场景下，当发射功率为10 dBm，传播距离为10 m时，该宽间隔天线通信方案可以保证6 bps/Hz的保密速率。
2022-07-25 cs.IT eess.SP math.IT
Security and Privacy: Key Requirements for Molecular Communication in Medicine and Healthcare
针对人体内部等场景中分子通信的安全与隐私挑战，本文结合其事件触发特性，研究面向目标的安全识别策略，并分析DT-PWC信道上消息识别的信息论安全。
2025-03-14 cs.IT math.IT
Deep Graph Reinforcement Learning for UAV-Enabled Multi-User Secure Communications
本文提出深度图强化学习框架，通过GNN管理用户干扰并优化安全波束成形，结合软执行器-评论家算法指导无人机部署，实现近乎最优的安全性能与策略效率。
2025-04-02 cs.IT eess.SP math.IT
Cyber Security Challenges and Solutions for V2X Communications: A Survey
近年来，车辆能够与位于路边的其他车辆和基础设施单元建立连接。在不久的将来，车辆网络将扩展到包括车辆与路边任何智能设备之间的通信，称为车辆到一切（V2X）通信。车载网络由于节点的异构性、速度的多变性和连接的间歇性等特点，给网络安全带来了许多挑战，传统的安全措施并不总是有效的。因此，在考虑网络要求的同时，对优化安全解决方案进行了广泛的研究工作。在本文中，我们对V2X通信技术的现有安全解决方案进行了全面的调查和分类。然后，我们提供了讨论和比较有关的标准。此外，我们还对V2X支持技术进行了威胁分析。最后，我们指出了研究的挑战和未来的发展方向。
2019-01-04 cs.IT math.IT
Physical Layer Security of RIS-Assisted Communications under Electromagnetic Interference
研究了电磁干扰对可重构智能表面辅助通信系统保密性能的影响。我们通过考虑关键的实际方面，如空间相关性，发射波束成形矢量，相移噪声，直接和间接通道的共存，以及接收器侧存在强/弱EMI的端到端RIS信道的特征。我们发现，EMI对保密性能的影响在很大程度上取决于窃听者取消这种干扰的能力，这提出了潜在的基于EMI的攻击，降低物理层的安全性，在RIS辅助通信。
2022-03-16 cs.IT math.IT
A Survey of Physical Layer Security Techniques for 5G Wireless Networks and Challenges Ahead
基于信息论方法的物理层安全是近年来研究的热点。物理层安全的核心思想是利用传输信道的内在随机性来保证物理层的安全。5G无线通信的演进为物理层安全研究提出了新的挑战。本文综述了5G物理层安全研究的最新进展，包括物理层安全编码、大规模多输入多输出、毫米波通信、异构网络、非正交多址接入、全双工技术、总结了撰写本文时尚未解决的技术挑战，并展望了5G物理层安全的未来趋势，除此之外，讨论。
2018-01-16 cs.IT math.IT
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
Physical Layer Security in Frequency-Domain Time-Reversal SISO OFDM Communication
提出了一种用于单输入单输出（SISO）正交频分复用（OFDM）系统的频域时间反转（TR）预编码器。为了最大限度地提高通信的保密性，设计了一种适合于基于FDTR的OFDM SISO系统的人工噪声（AN）信号。当潜在窃听者的信道状态信息（CSI）未知时，该方案保证了向合法用户通信的保密性。特别是，我们推导出一个AN信号，不损坏的数据传输到合法的接收器，但降低了解码性能的窃听。一个封闭的形式近似的AN能量注入定义，以最大限度地提高保密率（SR）的通信。仿真结果证明了所提出的安全FDTR SISO OFDM系统的安全性能。
2019-09-26 cs.IT math.IT
Secure Short-Packet Communications at the Physical Layer for 5G and Beyond
短分组通信是支持5G及5G以后两种新兴应用场景的关键技术，即大规模机器类型通信（mMTC）和超可靠低延迟通信（uRLLC），它们的引入是为了满足车辆互联网和工业物联网（IoT）等潜在应用的更广泛的通信需求。各种物联网应用中隐私数据的急剧增加，使得安全问题更加突出。考虑到物联网终端的资源限制，典型的上层加密机制不能完全解决安全挑战。在这篇文章中，我们从物理层安全（PLS）的角度来研究安全的短分组通信，这可以被视为一个有前途的安全解决方案，在6G。详细介绍了衰落信道下短分组安全通信的基本信息论和相应的性能评估准则的研究进展。然后，我们回顾了最近的工作，研究短分组通信系统（CS）在不同的通信场景或不同的安全策略，从PLS的角度。最后，我们给出了未来的研究方向和挑战。
2021-07-13 cs.IT math.IT
Communication efficient and strongly secure secret sharing schemes based on algebraic geometry codes
Bitar等人和Huang等人独立地得到了具有最优和通用通信开销的秘密共享方案，但是它们的构造需要一个大小为q > n的有限域，其中n是共享数，并且不提供强安全性。在这项工作中，我们给出了一个一般的框架来构造通信高效的秘密共享计划的嵌套线性码序列的基础上，它允许使用特别是代数几何码，并允许获得强安全和通信高效的计划。使用这个框架，我们得到：1）对于任意长n和固定有限域，具有普适的接近最优的通信开销的方案，2）首次构造了具有普适的最优通信开销和最优强安全性的方案（对于有限的长度），特别是具有完美方案的组件方面的安全性优点和斜坡方案的安全性和存储效率，（3）对于任意大的长度n和固定的有限域，具有通用的接近最优的通信开销和接近最优的强安全性。
2018-02-19 cs.IT math.IT
Post-Quantum Security for Ultra-Reliable Low-Latency Heterogeneous Networks
我们考虑的问题，后量子安全和超可靠的通信，通过一个异构网络组成的多个连接。三个性能指标被认为是：安全性，吞吐量，并按顺序交付延迟。在这种情况下，以前的工作已经看过，个别地，在有序的交付延迟和吞吐量之间的权衡，以及安全性和吞吐量之间。这是第一个工作，考虑所有三个异构通信网络之间的权衡，同时考虑到计算复杂性。本文提出了一种低延迟的混合通用网络编码密码体制LL-HUNCC。LL-HUNCC是一种高效的编码方案，其允许通过仅加密被发送的信息的一小部分来在噪声不可信的异构网络上进行安全通信。该方案提供了具有高吞吐量和低有序传递延迟保证的后量子安全性。我们通过模拟来评估LL-HUNCC，该模拟是由涉及卫星通信链路和5G通信网络的异构通信的实际场景启发的。在这种情况下，我们将LL-HUNCC与最先进的通信路径进行比较，其中所有通信路径都通过后量子公钥密码系统进行加密。
2021-08-13 cs.IT math.IT
Preprocessing for Physical-Layer Security in Wireless THz-Communication
Institute of Communications Engineering, Ulm University（乌尔姆大学通信工程学院）
本文研究无线THz-MIMO系统中通过预处理实现物理层安全，优化误码性能或传输速率，并比较线性与格基约简辅助方法，评估保密速率与误码率。
2026-06-29 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
On the Security of Millimeter Wave Vehicular Communication Systems using Random Antenna Subsets
毫米波车载通信系统具有提高交通效率和安全性的潜力。然而，缺乏安全的通信联系可能导致一系列令人生畏的侵权和攻击行为。为了保证通信链路的安全性，提出了一种用于毫米波车载通信系统的物理层预编码技术。所提出的技术利用毫米波系统中可用的大尺寸天线阵列来产生方向相关传输。这导致相干传输到合法的接收器和人为噪声，干扰窃听者与敏感的接收器。理论和数值结果表明，所提出的技术的有效性和有效性，并表明，所提出的技术提供了高的保密吞吐量相比，传统的阵列和开关阵列传输技术。
2016-09-15 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
Improving Wireless Physical Layer Security via D2D Communication
本文研究了具有多天线基站（BS）和多天线窃听器的设备到设备（D2 D）底层蜂窝系统的物理层安全问题。为了研究D2 D通信在提高网络安全性方面的潜力，首先考虑没有D2 D用户（DU）的常规网络。结果表明，在这种特殊情况下，最大化蜂窝用户（CU）的总保密率（SR）的问题可以转化为一个分配问题，并最优解决。然后，考虑D2 D底层网络。由于资源块（RB）分配、CU-DU匹配和功率控制的联合优化是一个混合整数规划问题，该问题难以处理。因此，首先通过忽略D2 D通信来进行RB分配过程，然后提出迭代算法来解决剩余问题。仿真结果表明，通过D2 D通信可以大大提高CU的SR总和，与现有方案相比，所提算法具有更好的保密性能。
2018-09-08 cs.IT math.IT
Trade Reliability for Security: Leakage-Failure Probability Minimization for Machine-Type Communications in URLLC
如何提供信息安全同时满足超可靠性和低延迟要求是实现下一代超可靠和低延迟通信服务（xURLLC）的主要关注点之一，特别是在机器类型通信中。在这项工作中，我们通过定义泄漏故障概率，这是一个度量，共同表征短数据包传输的可靠性和安全性能的可靠性和安全性的权衡。我们发现，系统的性能可以通过反直观地分配更少的资源与有限块长度（FBL）码的传输来提高。为了解决相应的优化问题的联合资源分配，我们提出了一个优化框架，利用下界近似的解码错误概率在FBL制度。我们刻画了重构问题的凸性，并建立了一个有效的迭代搜索方法，其收敛性是有保证的。为了展示该框架的可扩展性，我们进一步讨论了具有可靠安全性能的实际要求的块长度分配方案，以及具有统计信道状态信息（CSI）的传输。数值结果验证了所提出的方法的准确性，并展示了各种设置下的可靠性和安全性的权衡。
2023-03-08 cs.IT math.IT
Wireless Physical Layer Security with Imperfect Channel State Information: A Survey
物理层安全是一种新兴的无线通信安全技术，被广泛认为是对密码技术的补充。为了在实际场景下设计物理层安全技术，需要考虑信道知识的不确定性和不完善性。本文提供了一个调查的最新研究和发展的物理层安全考虑到不完善的信道状态信息（CSI）在通信节点。我们首先提出了一个概述的主要信息理论的措施的保密性能与不完美CSI。然后，我们描述了安全传输设计中的几种信号处理增强，例如安全的开-关传输，人工噪声波束成形，以及中继节点或认知无线电系统中的安全通信。最后对大规模分散无线网络物理层安全的研究现状进行了总结。最后，对当前和未来研究中存在的问题进行了讨论。
2013-07-19 cs.IT math.IT
Improving Physical-Layer Security in Wireless Communications Using Diversity Techniques
由于无线电传播的广播性质，未经授权的使用者很容易偷听无线传输以进行截取，因此极易受到窃听攻击。为此，物理层安全正在成为一个有前途的范例，以保护无线通信免受窃听攻击，通过利用无线信道的物理特性。传统的人工噪声产生和波束形成技术通常需要消耗额外的功率来产生人工噪声，并且波束形成器的设计具有很高的实现复杂度。我们提出了几种多样性的方法来提高无线物理层的安全性，包括多输入多输出（MIMO），多用户分集和合作分集。为了说明通过多样性的安全性的改善，我们提出了一个案例研究，利用合作中继，以协助从源到目的地的信号传输，同时抵御窃听攻击。本文从保密容量和截获概率两个方面分析了协作中继传输在瑞利衰落环境下的安全性能。结果表明，随着中继节点数目的增加，协作中继传输的保密容量和截获概率都有显著提高，这说明利用协作分集技术可以提高物理层的安全性.
2014-05-15 cs.IT math.IT
Physical Layer Security for Sensing-Communication-Computing-Control Closed Loop: A Systematic Security Perspective
Tsinghua University（清华大学）；University of Durham（杜伦大学）；Nantong University（南通大学）
本文提出了一种基于闭环结构的物理层安全方法，通过最大化闭环负熵来提升SC3闭环的安全性能。
2026-03-01 cs.IT math.IT
Securing Physical-Layer Communications for Cognitive Radio Networks
针对认知无线电（CR）网络通信和组网的弱点，研究其物理层安全问题。我们首先回顾了CR网络中的一系列物理层攻击，包括主用户模拟、感知伪造、情报泄露、干扰和窃听攻击。然后，我们重点研究了认知无线电网络的物理层安全性，并从保密中断概率的角度分析了认知通信的保密性能。我们进一步考虑使用中继提高CR的安全性，防止窃听，并提出了一个机会主义的中继方案，其中一个中继节点，使CR通信最耐窃听被选择参与协助传输从认知源到其目的地。结果表明，通过增加中继节点的数量，CR通信的物理层保密性可以得到显著提高，从而显示出利用中继节点的安全性优势.最后，我们提出了一些开放的挑战，在中继辅助CR网络的物理层安全领域。
2015-07-02 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
Communication Security via Temporal Dependency
Qatar University（卡塔尔大学）
研究在诸多实际无线场景无法保证传统通信安全资源的情况下，提出利用时间依赖性的通信安全范式，开发状态链随机线性网络编码框架，分析相关特性并制定策略，实现亚秒级窃听者异步。
2026-07-28 cs.IT math.IT math.OC
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
Physical Layer Security for Ultra-Reliable and Low-Latency Communications
超可靠和低延迟通信（URLLC）是将由下一代无线网络提供的一类服务。出于对此类网络中安全问题的日益关注，本文重点讨论URLLC环境中的物理层安全（PLS）。PLS技术主要使用基于无线介质的固有随机性的传输设计来实现保密性。因此，PLS具有较低的复杂性，并且比传统密码学引起更少的延迟。在这篇文章中，我们首先介绍了适当的性能指标评估PLS在URLLC，说明延迟，可靠性和安全性之间的权衡。然后，我们确定了实现PLS URLLC的关键挑战性问题，并讨论了信道状态信息可以提供潜在的解决方案，这些问题的作用。最后，我们提出了我们的建议，在这一新兴领域的未来研究方向。
2019-06-20 cs.CR cs.IT math.IT
Multi-Antenna Relay Aided Wireless Physical Layer Security
随着移动互联网的日益普及，提供安全的无线服务已经成为一个关键问题。物理层安全性（PHY-安全性）已经被认为是通过利用无线介质特性来增强无线安全性的有效手段，衰落、噪声和干扰。一个特别有趣的物理安全技术是协作中继，因为它有助于提供分布式分集和缩短接入距离。本文提供了各种多天线中继技术的教程，以提高物理层的安全性。介绍了多天线中继辅助物理层安全的最新研究成果以及一些保密性能优化方案。特别是，我们专注于大规模MIMO（LS-MIMO）中继技术，这是有效的，以解决各种具有挑战性的问题，实现无线物理安全，如短距离拦截没有窃听信道状态信息（CSI）和不完善的合法CSI。此外，未来的方向确定进一步提高保密性能。
2015-04-12 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
A Survey of Optimization Approaches for Wireless Physical Layer Security
由于无线网络中的恶意攻击，物理层的安全性越来越受到学术界和工业界的关注。物理层安全的研究主要集中在从信息论的角度研究保密容量/可达保密率/容量模糊域，或者从最优化和信号处理的角度进行安全设计。由于其在安全设计中的重要性，本文对后者的研究方向进行了全面的综述。调查从典型的窃听信道模型开始，以涵盖常见的场景和系统。然后从资源分配、波束成形/预编码、天线/节点选择和协作等方面总结了物理层安全设计的主题。在此基础上，讨论了安全设计中常用的性能指标和基本优化问题。在此基础上，从保密率最大化、保密攻击概率最小化、功耗最小化和安全能量效率最大化四个方面对物理层安全的优化方法进行了综述。此外，信道状态信息的优化和设计的影响进行了讨论。最后，该调查总结了对未来潜在方向和公开挑战的看法。
2019-01-23 cs.IT math.IT
Free-space optical channel estimation for physical layer security
我们目前的实验数据在自由空间光（FSO）链路在人眼安全波长的消息传输，使用一个发送器和两个接收器终端，其中后两个是一个合法的接收器和窃听器组成的测试床。该测试平台允许我们模拟物理层（PHY）安全的典型场景，如卫星到地面激光通信。我们估计信息理论的指标，包括保密率，保密中断概率，并预期的代码长度为给定的保密标准的基础上观察到的信道统计。然后，我们讨论了在实际衰落条件下的安全消息传输的操作原理，并提供了一个多层的安全体系结构相结合的物理层安全和上层（算法）安全的指导方针。
2016-07-10 cs.IT math.IT
First Glimpse on Physical Layer Security in Internet of Vehicles: Transformed from Communication Interference to Sensing Interference
针对车联网通感一体化系统的物理层安全问题，提出利用固有雷达感知干扰并联合优化通信时长、功率与轨迹，实现3.92 bps/Hz保密速率。
2025-02-19 cs.IT math.IT
Physical Layer Security over Fluctuating Two-Ray Fading Channels
确保毫米波（mmWave）通信的物理层安全性（PHY安全性）是5G成功的关键因素之一。最近的现场测量表明，传统的衰落模型不能准确地模拟毫米波信号的随机波动。为了应对这一挑战，波动双射线（FTR）衰落模型已被提出。在这封信中，我们全面分析了FTR衰落信道上毫米波通信的PHY安全性。更具体地说，我们推导出重要的物理安全指标，如平均保密能力，保密中断概率，严格的正保密能力的概率，简单的功能的解析表达式。数值结果验证了信道参数对物理层安全性的影响。
2018-05-31 cs.IT math.IT
The communication cost of security and privacy in federated frequency estimation
我们考虑联合频率估计问题，其中每个用户持有来自大小- $d$域的私有项$X_i$，并且服务器旨在估计经验频率（即，直方图）与$n \ll d$的$n$项目。在没有任何安全和隐私考虑的情况下，每个用户都可以使用$\log d$位将其项传送到服务器。然而，安全聚合协议的朴素应用需要每个用户的$d\log n$位。我们能否减少安全聚合所需的通信，安全性是否伴随着通信的基本成本？在本文中，我们开发了一个信息理论模型的安全聚合，使我们能够表征的基本成本的安全性和隐私的通信。我们表明，与安全性（没有隐私）$Ω\left( n \log d \right)$位每个用户是必要的，足以让服务器计算的频率分布。这明显小于简单方案所需的每用户$d\log n$比特，但明显高于没有安全性时所需的每用户$\log d$比特。为了实现差分隐私，我们构造了一个线性方案的基础上，一个嘈杂的草图，局部扰动的数据，不需要一个可信的服务器（a.k.a.）。分布式差分隐私）。在$\ell_2$和$\ell_\infty$丢失的情况下分析了该方案。通过使用我们的信息理论框架，我们表明，该方案实现了最佳的准确性，隐私的权衡与最佳的通信成本，同时匹配的性能集中的情况下，数据存储在中央服务器。
2022-11-18 cs.DS cs.IT math.IT
Task-Oriented Communications for NextG: End-to-End Deep Learning and AI Security Aspects
Virginia Tech（弗吉尼亚理工大学）；University of Maryland（马里兰大学）；The Ohio State University（俄亥俄州立大学）
迄今为止，通信系统主要是以数字序列（比特）的可靠传输为目标而设计的。下一代（NextG）通信系统正开始探索将这种设计范式转变为可靠地执行给定任务，诸如在面向任务的通信中。在本文中，无线信号分类被认为是NextG无线接入网络（RAN）的任务，其中边缘设备收集无线信号用于频谱感知，并与需要识别信号标签的NextG基站（gNodeB）进行通信。边缘设备可能不具有足够的处理能力，并且可能不被信任来执行信号分类任务，而由于严格的延迟、速率和能量限制，向gNodeB传送信号可能是不可行的。通过联合训练发射机、接收机和分类器功能作为边缘设备和gNodeB的编码器-解码器对来考虑面向任务的通信。这种方法提高了准确性相比，分离的情况下，信号传输后进行分类。对抗性机器学习对使用深度学习进行面向任务的通信构成了重大的安全威胁。当后门（特洛伊木马）和对抗性（逃避）攻击针对面向任务的通信的训练和测试过程时，会显示出重大的性能损失。
2023-03-21 cs.AI cs.IT cs.LG
Secure Integrated Sensing and Communication: Information Theory Offers Insights
The Ohio State University（俄亥俄州立大学）；Technische Universität Dortmund（多特蒙德工业大学）；Linköping University（林雪平大学）
本文探讨了安全集成感知与通信的信息论方法，分析了安全模型、性能指标及限制，涵盖通信安全、感知安全及对抗环境下的安全挑战。
2026-04-27 cs.CR cs.ET cs.IT
