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人工噪声辅助的物理层安全信号峰均功率比减低算法

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电子与信息学报 2018年第6期40卷 1426-1432页

作者：洪涛张更新南京邮电大学通信与信息工程学院南京210003

人工噪声辅助的物理层安全通信系统采用人工噪声破坏窃听信道的方式提升系统安全信道容量是近年来物理层安全通信领域研究的经典系统模型之一。该文针对这一模型中发射信号存在高峰均功率比问题,利用噪声子空间提供的冗余度提出一种基... 详细信息

人工噪声辅助的物理层安全通信系统采用人工噪声破坏窃听信道的方式提升系统安全信道容量是近年来物理层安全通信领域研究的经典系统模型之一。该文针对这一模型中发射信号存在高峰均功率比问题,利用噪声子空间提供的冗余度提出一种基于噪声子空间功率分配的峰均功率比降低算法。该算法通过分式规划、DC规划以及二次非凸等式约束松弛将非凸的峰均功率比优化问题转化为一系列的凸问题迭代求解。仿真结果表明在系统放大器存在一定线性范围的约束下,该文提出的算法能够有效降低人工噪声辅助的物理层安全通信系统发射信号的峰均功率比问题,达到提高系统中合法用户的通信性能的目的。

关键词：无线通信物理层安全人工噪声辅助功率分配凸优化

多天线中继系统中基于无线携能通信的物理层安全传输方案

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系统工程与电子技术 2023年第6期45卷 1856-1865页

作者：张广大任清华樊志凯空军工程大学信息与导航学院陕西西安710077 中国电子科技集团公司航天信息应用技术重点实验室河北石家庄050081

针对多天线协作中继系统中存在信号处理能量受限和保密信息安全传输的问题和挑战,提出了一种基于无线携能通信和友好干扰信号辅助的两阶段物理层安全传输方案。首先,建立了基于放大转发中继模式的多天线中继系统模型。其次,考虑多窃听... 详细信息

针对多天线协作中继系统中存在信号处理能量受限和保密信息安全传输的问题和挑战,提出了一种基于无线携能通信和友好干扰信号辅助的两阶段物理层安全传输方案。首先,建立了基于放大转发中继模式的多天线中继系统模型。其次,考虑多窃听者非合谋窃听的场景,分析了系统能量与信息的传输过程,以最大化系统保密性能为目标,分别提出了最优传输天线选择策略和基于Q学习(Q-learning)算法的最优干扰天线选择策略。接着,推导出系统遍历可达保密速率(ergodic achievable secrecy rate, EASR)的表达式。最后,利用蒙特卡罗仿真方法验证了理论推导的正确性,并讨论了发射信噪比、功率分裂(power splitting, PS)因子及功率分配系数等参数对系统保密性能的影响。仿真结果表明,所提出的传输方案相比现有的安全传输方案,系统保密性能有较大的提升。

关键词：物理层安全协作中继无线携能通信 Q学习功率分裂遍历可达保密速率

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均匀散射环境中物理层安全密钥容量分析

通信学报 2016年第9期37卷 75-81页

作者：王旭金梁刘璐李明亮黄开枝国家数字交换系统工程技术研究中心河南郑州450002

物理层安全密钥容量受信道测量时差、终端移动和加性噪声等因素影响,在均匀散射环境中定量分析了上述因素对密钥容量的影响。在分析含噪窄带信道参数的时域统计特性的基础之上,推导了密钥容量时域闭式解,并且分别在均匀散射和非均匀散... 详细信息

物理层安全密钥容量受信道测量时差、终端移动和加性噪声等因素影响,在均匀散射环境中定量分析了上述因素对密钥容量的影响。在分析含噪窄带信道参数的时域统计特性的基础之上,推导了密钥容量时域闭式解,并且分别在均匀散射和非均匀散射环境中验证了推导结果的正确性和适用性。

关键词：物理层安全物理层安全密钥密钥容量均匀散射环境

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基于联合信道特征的中继物理层安全传输机制

计算机学报 2012年第7期35卷 1399-1406页

作者：李翔宇金梁黄开枝吉江国家数字交换系统工程技术研究中心郑州450002

针对中继节点不可信的问题,提出了一种基于联合信道特征的中继物理层安全传输机制.首先将中继前后的两个信道等效合并为一个,得到联合信道特征.然后在联合信道特征的零空间中,增加人工噪声,使参与转发的中继节点无法获得有效信息量.仿... 详细信息

针对中继节点不可信的问题,提出了一种基于联合信道特征的中继物理层安全传输机制.首先将中继前后的两个信道等效合并为一个,得到联合信道特征.然后在联合信道特征的零空间中,增加人工噪声,使参与转发的中继节点无法获得有效信息量.仿真结果表明:当增加的人工噪声处于合法接收者信道特征的零空间时,可以提高协作中继系统的保密容量,合法接收者的误码率要远低于不可信中继;保密容量随中继数量增加的变化趋势与窃听者的分布相关.

关键词：物理层安全协作中继系统保密容量人工噪声

不完美时间同步下物理层安全协同干扰功率分配

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通信学报 2019年第11期40卷 86-93页

作者：郭文博宋长庆文荣赵宏志唐友喜电子科技大学通信抗干扰技术国家级重点实验室四川成都611731 成都工业学院网络与通信工程学院四川成都611730

物理层安全中,考虑不完美时间同步,提出了一种使通信系统保密容量最大化的协同干扰功率分配方法。通过分析授权接收机处由不完美时间同步引入的残余干扰功率,给出了最优功率分配方法,并讨论了最优干扰功率与相对信道质量之间的关系。理... 详细信息

物理层安全中,考虑不完美时间同步,提出了一种使通信系统保密容量最大化的协同干扰功率分配方法。通过分析授权接收机处由不完美时间同步引入的残余干扰功率,给出了最优功率分配方法,并讨论了最优干扰功率与相对信道质量之间的关系。理论和仿真分析表明,当同步误差较小时,需要消耗额外功率来达到预设的保密容量,且干扰功率随误差增大而增大;随着误差进一步增大,系统保密容量渐渐无法达到预设目标,甚至可能降至0。

关键词：物理层安全不完美时间同步保密容量协同干扰功率分配

切换天线发射的低截获率通信信号物理层安全传输

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应用科学学报 2011年第4期29卷 368-373页

作者：洪涛宋茂忠刘渝南京航空航天大学信息科学与技术学院南京210016

为了提高通信信号在无线传输过程中的物理层安全性,提出一种低截获率物理层安全通信信号.发射机根据接收机发送的训练符号估计信道,并随机选取信道质量较好的天线加权发射信号.各天线的权系数由天线的信道信息和通信双方约定使用的扩频... 详细信息

为了提高通信信号在无线传输过程中的物理层安全性,提出一种低截获率物理层安全通信信号.发射机根据接收机发送的训练符号估计信道,并随机选取信道质量较好的天线加权发射信号.各天线的权系数由天线的信道信息和通信双方约定使用的扩频序列决定.由于发射天线的快速切换,发射信号是一种与发射天线信道信息和扩频序列相关的空间扩频信号.期望接收机可采用与普通扩频信号接收机相同的方法解调接收信号,而窃听接收机由于信道的快速切换无法正常解调接收信号.仿真结果表明,相比于参考方法发射信号,该文提出的信号不仅具有相同的物理层防窃听能力,而且还具有防侦测和一定的抗干扰能力,是一种更好的基于多天线发射的物理层安全通信信号.

关键词：切换天线阵低截获概率安全通信物理层安全

智能反射表面辅助的无线通信系统的物理层安全综述

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通信学报 2022年第2期43卷 171-184页

作者：卢汉成王亚正赵丹罗涛吴俊中国科学技术大学信息网络实验室安徽合肥230027 合肥综合性国家科学中心人工智能研究院安徽合肥230027 复旦大学计算机科学与技术学院上海200433

为了满足未来无线通信系统高谱效、高能效的要求,智能反射表面(IRS)技术得到了广泛的关注与研究。通过对IRS进行设计优化,能够从不同的角度增强无线通信系统的物理层安全(PLS)。基于此,对现有的IRS增强物理层安全的研究进行整理,从信息... 详细信息

为了满足未来无线通信系统高谱效、高能效的要求,智能反射表面(IRS)技术得到了广泛的关注与研究。通过对IRS进行设计优化,能够从不同的角度增强无线通信系统的物理层安全(PLS)。基于此,对现有的IRS增强物理层安全的研究进行整理,从信息理论安全、隐蔽通信、密钥生成等主要方向对现有研究进行了归纳总结,阐述了各研究热点的模型特点和关键方法。最后,对IRS增强的物理层安全进行了总结梳理,并探讨了未来的研究热点方向。

关键词：智能反射表面无线通信系统物理层安全

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全双工主动窃听非正交多址接入系统智能超表面辅助物理层安全传输技术

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电子与信息学报 2024年第3期46卷 798-807页

作者：阔永红曹琳吕璐贺冰涛陈健西安电子科技大学通信工程学院西安710071

针对全双工被动窃听和主动干扰攻击下的多用户非正交多址接入(NOMA)系统,该文提出一种智能超表面(RIS)辅助的鲁棒波束赋形方案以实现物理层安全通信。考虑在仅已知窃听者统计信道状态信息的条件下,以系统传输中断概率和保密中断概率作... 详细信息

针对全双工被动窃听和主动干扰攻击下的多用户非正交多址接入(NOMA)系统,该文提出一种智能超表面(RIS)辅助的鲁棒波束赋形方案以实现物理层安全通信。考虑在仅已知窃听者统计信道状态信息的条件下,以系统传输中断概率和保密中断概率作为约束,通过联合优化基站发射波束赋形、RIS相移矩阵、传输速率和冗余速率,来最大化系统的保密速率。为解决上述多变量耦合非凸优化问题,提出一种有效的交替优化算法得到联合优化问题的次优解。仿真结果表明,所提方案可实现较高的保密速率,且通过增加RIS反射单元数,系统保密性能更佳。

关键词：智能超表面非正交多址接入物理层安全波束赋形

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基于分层编码的物理层安全多播算法

电子科技大学学报 2020年第1期49卷 49-55页

作者：陈雷中国刑事警察学院公安情报学系

多播系统的保密容量受限于系统中最差用户的信道质量,并且传统的添加人工噪声的物理层安全单播技术不能直接应用于多播传输中。为了解决以上问题,该文提出一种基于分层编码的物理层安全多播算法。该算法在保障用户不同的保密QoS需求的... 详细信息

多播系统的保密容量受限于系统中最差用户的信道质量,并且传统的添加人工噪声的物理层安全单播技术不能直接应用于多播传输中。为了解决以上问题,该文提出一种基于分层编码的物理层安全多播算法。该算法在保障用户不同的保密QoS需求的前提下,最大化系统保密容量。从仿真分析看,本文的次优化算法的系统性能十分接近最优化算法,并且计算复杂度明显降低;与此同时,算法功效超出了传统安全多播算法。

关键词：人工噪声分层编码多播物理层安全