为提高毫米波多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)通信系统的安全性,针对窃听者信道状态信息(Channel State Information,CSI)未知的情况,提出了一种可重构智能表面(Reconfigurable Intelligent Surface,RIS)和人工噪声(...为提高毫米波多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)通信系统的安全性,针对窃听者信道状态信息(Channel State Information,CSI)未知的情况,提出了一种可重构智能表面(Reconfigurable Intelligent Surface,RIS)和人工噪声(Artificial Noise,AN)辅助的物理层安全传输方案。为提高系统的保密性能,在基站处最小化信息信号的发射功率,利用剩余功率对AN进行设计。具体而言,先共同设计基站处的传输预编码矩阵和RIS相移矩阵,在合法用户的服务质量(Quality of Service,QoS)约束下优化其功率分配,以获得基站处信息信号的最小发射功率;再利用剩余功率设计AN的发射协方差,并将其对准合法用户信道的零空间,从而避免了AN的有害影响。仿真结果表明,所提算法具有良好的收敛性和有效性,同时揭示了实际保密率与合法用户QoS之间的权衡关系。展开更多
合法通信双方可以利用无线信道状态的随机特性提取符合信息论安全的共享密钥序列。为了提高无线信道提取密钥的效率,提出一种基于差分的多级量化共享密钥提取方案。该方案采用随机调制对无线信道进行高频采样,并引入融合随机抽样差分的...合法通信双方可以利用无线信道状态的随机特性提取符合信息论安全的共享密钥序列。为了提高无线信道提取密钥的效率,提出一种基于差分的多级量化共享密钥提取方案。该方案采用随机调制对无线信道进行高频采样,并引入融合随机抽样差分的自适应符号量化(ASQ)和均衡化多比特修正量化(BMMQ)这2个算法处理一阶差分序列,以获得原始密钥序列。在此基础上,应用信息协商算法纠正原始密钥中不一致的比特,并使用原始密钥及一阶差分序列重构信号,再对该信号进行二次量化,最终实现合法通信双方的密钥同步。实验结果表明,随机抽样差分能够将相邻样本点之间的相关系数降低至e^(-1)以下,有效降低密钥序列中的统计依赖性;在信噪比(SNR)为25 dB的条件下,ASQ算法可在保持原始密钥提取率(OKER)为0.86的同时,将密钥不一致率(KDR)降低至3.8×10^(-5);在无损量化的条件下,BMMQ算法可以把KDR降低至7×10^(-3)。最终生成的共享密钥序列通过了NIST(National Institute of Standards and Technology)随机性测试,验证了密钥的安全性和有效性。展开更多
研究了存在双窃听威胁的单站通信感知一体化(integrated sensing and communication,ISAC)系统。该系统中,基站与合法用户通信的同时,接收其反射的回波信号进行感知,而环境中存在窃听通信信息的通信窃听者(communication eavesdropper,C...研究了存在双窃听威胁的单站通信感知一体化(integrated sensing and communication,ISAC)系统。该系统中,基站与合法用户通信的同时,接收其反射的回波信号进行感知,而环境中存在窃听通信信息的通信窃听者(communication eavesdropper,ComEve)和监听合法用户回波信号进行被动感知窃听的感知窃听者(sensing eavesdropper,SenEve)。针对感知窃听问题,推导了感知保密速率的表达式,并建立了通信和感知保密速率的加权优化模型,求得兼顾两者安全性能的系统性能上界。为解决实际ISAC系统中的安全性能优化问题,建立了不同约束条件下最大化感知或通信保密速率的优化问题,得到了不同需求下的最优安全预编码设计方案。仿真结果表明,所提预编码方案相较于单一考虑通信或感知安全的预编码方案,系统整体安全性能平均提升约30%。展开更多
文摘为提高毫米波多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)通信系统的安全性,针对窃听者信道状态信息(Channel State Information,CSI)未知的情况,提出了一种可重构智能表面(Reconfigurable Intelligent Surface,RIS)和人工噪声(Artificial Noise,AN)辅助的物理层安全传输方案。为提高系统的保密性能,在基站处最小化信息信号的发射功率,利用剩余功率对AN进行设计。具体而言,先共同设计基站处的传输预编码矩阵和RIS相移矩阵,在合法用户的服务质量(Quality of Service,QoS)约束下优化其功率分配,以获得基站处信息信号的最小发射功率;再利用剩余功率设计AN的发射协方差,并将其对准合法用户信道的零空间,从而避免了AN的有害影响。仿真结果表明,所提算法具有良好的收敛性和有效性,同时揭示了实际保密率与合法用户QoS之间的权衡关系。
文摘合法通信双方可以利用无线信道状态的随机特性提取符合信息论安全的共享密钥序列。为了提高无线信道提取密钥的效率,提出一种基于差分的多级量化共享密钥提取方案。该方案采用随机调制对无线信道进行高频采样,并引入融合随机抽样差分的自适应符号量化(ASQ)和均衡化多比特修正量化(BMMQ)这2个算法处理一阶差分序列,以获得原始密钥序列。在此基础上,应用信息协商算法纠正原始密钥中不一致的比特,并使用原始密钥及一阶差分序列重构信号,再对该信号进行二次量化,最终实现合法通信双方的密钥同步。实验结果表明,随机抽样差分能够将相邻样本点之间的相关系数降低至e^(-1)以下,有效降低密钥序列中的统计依赖性;在信噪比(SNR)为25 dB的条件下,ASQ算法可在保持原始密钥提取率(OKER)为0.86的同时,将密钥不一致率(KDR)降低至3.8×10^(-5);在无损量化的条件下,BMMQ算法可以把KDR降低至7×10^(-3)。最终生成的共享密钥序列通过了NIST(National Institute of Standards and Technology)随机性测试,验证了密钥的安全性和有效性。
