Artificial Noise-Aided Secure Multicasting Design Under Secrecy Outage Constraint
Artificial Noise-Aided Secure Multicasting Design Under Secrecy Outage Constraint
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保密中断约束下的人工噪声辅助安全组播设计
DOI：
10.1109/tcomm.2017.2748118
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发表时间：
2017-09
影响因子：
8.3
通讯作者：
Mu Pengcheng
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Wang Bo;Mu Pengcheng
本文研究了多输入-单输出多播信道中的物理层安全问题，在该信道中，一个公共消息被发送给多个接收者，并且窃听者只能获得信道的统计状态信息。我们考虑在承载信息的信号中加入一些人工噪声（AN）以提高保密性。为了找到最优的AN设计，我们提出了一个保密中断概率（SOP）约束下的保密率最大化问题。为了解决这一问题，我们采用了一种新的难以处理的SOP约束变换，并建立了一种将变换后的问题求解为全局最优的高效算法。我们还提出了一种低复杂度的改进方法来减少变换带来的保守性，并提出了一种高效的算法来寻找单流波束形成传输信息信号时的次优解。我们的解是传统的零空间AN格式的一个有价值的推广。根据我们的仿真结果，当接收天线数量小于发射天线数量时，在合法信道矢量的零空间中均匀分布AN是接近最优的。当没有有效的零空间时，发送AN会干扰一些合法的接收器，精心设计AN也可以提高保密性能。
This paper investigates the physical layer security in a multiple-input-single-output multicast channel, where a common message is transmitted to multiple receivers and only statistical channel state information of the eavesdropper is available. We consider transmitting some artificial noise (AN) along with the information-bearing signal to improve secrecy. To find the optimal AN design, we formulate a secrecy outage probability (SOP) constrained secrecy rate maximization problem. For solving this problem, we adopt a novel transformation of the intractable SOP constraint and establish an efficient algorithm which solves the transformed problem to global optimality. We also propose a low-complexity refinement method to reduce the conservatism incurred by the transformation and an efficient algorithm to find a suboptimal solution when the information-bearing signal is transmitted using single-stream beamforming. Our solution is found to be a valuable generalization of the traditional null-space AN scheme. According to our simulation results, when the number of receivers is less than that of transmit antennas, distributing AN uniformly in the null space of the legitimate channel vectors is near-optimal. When there is no valid null space, transmitting AN will interfere with some legitimate receivers, and the secrecy performance can also be improved with carefully designed AN.
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DOI：
10.1002/nav.3800150308
发表时间：
1968-09
期刊：
Naval Research Logistics Quarterly
影响因子：
--
作者：
Stanley Zionts
通讯作者：
Stanley Zionts
DOI：
10.1109/itw.2011.6089487
发表时间：
2011-12
期刊：
2011 IEEE Information Theory Workshop
影响因子：
--
作者：
M. Khojastepour;Alireza Salehi-Golsefidi;S. Rangarajan
通讯作者：
M. Khojastepour;Alireza Salehi-Golsefidi;S. Rangarajan
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影响因子：
6.8
作者：
Wang Bo;Mu Pengcheng
通讯作者：
Mu Pengcheng
影响因子：
6.8
作者：
Zongmian Li;Pengcheng Mu;Bo Wang-;Xiaoyan Hu
通讯作者：
Zongmian Li;Pengcheng Mu;Bo Wang-;Xiaoyan Hu
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DOI：
10.1109/lcomm.2013.111213.132253
发表时间：
2014-01-01
期刊：
IEEE COMMUNICATIONS LETTERS
影响因子：
--
作者：
Liu, Xin;Gao, Feifei;Wang, Xiyuan
通讯作者：
Wang, Xiyuan