有歪み復号転送を用いた非信頼中継ネットワーク物理層セキュリティに関する研究

基于失真解码转发的不可信中继网络物理层安全研究

• 批准号: 21K17738
• 负责人: 騫 申
• 金额: $ 1.91万
• 依托单位: Kanagawa University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K17738/
• 关键词: 物理層セキュリティ; 非信頼中継; 有限長ブロック符号; ダイヤモンドネットワーク; reliable-and-secure確率; 情報相関; 有歪み復号転送; 情報源・通信路結合符号化

有限長ブロック符号を想定した非信頼中継ネットワークの物理層セキュリティ性能を調査した。従来の復号転送とは異なり、非信頼中継ネットワークは有歪み復号転送プロトコルを考慮している。有限長ブロック符号の特徴に基づき、非信頼中継ネットワークの物理層におけるセキュリティ性能は、信頼性と安全性の両方を考慮したreliable-and-secure確率（RSP）を用いて評価した。送信局と中継局の送信電力の寄与が釣り合う限り、非信頼中継ネットワークにおけるショートパケット通信では、一定の確率で信頼性と安全性を確保可能であることがわかった。また、信頼性と安全性を同時に保証することを目的として、２つの非信頼中継（潜在的な盗聴者）を持つダイヤモンド型ネットワークにおけるショートパケットの通信性能を調査した。有限長ブロック符号伝送の特性を考慮し、解析的なアプローチを用いて信頼性と安全性を評価した。送信局から中継局への伝送はソース・チャネル分離定理、中継局から宛先局への伝送はCEO（Chief Executive Officer）問題として解析し、RSP確率を求めた。協調妨害信号（Cooperative Jamming）や人工ノイズ（Artificial Noise）のサポートがなくても、送信局-中継局伝送と中継局-宛先局伝送の寄与がバランスしていれば、最適なRSPが達成されることが判明した。さらに、ダイヤモンド型非信頼中継ネットワークにおいて、協調妨害信号を新たに検討した。協調妨害信号は非信頼中継が機密情報を漏洩するのを防ぐために、宛先局から意図的に送信される。協調妨害信号のアシストより、優れた信頼性と安全性を達成することができることが判明した。

我们研究了假设有限长度块代码的不可靠的中继网络的物理层安全性能。与传统的解码传输不同，不受信任的继电器网络考虑失真解码传输协议。基于有限长度块代码的特征，使用可靠和安全概率（RSP）评估了不可靠的继电器网络物理层中的安全性能，同时考虑了可靠性和安全性。已经发现，只要传输站和中继站的传输功率的贡献是平衡的，就可以在短数据包通信中使用一定的概率在短数据包通信中确保可靠性和安全性。此外，为了同时确保可靠性和安全性，我们研究了带有两个不可靠的继电器（潜在的窃听者）的钻石型网络中短数据包的通信性能。考虑到有限长度块代码传输的特征，使用分析方法评估了可靠性和安全性。分析了从传输站到继电器站的传输作为源通道分离定理，并将从继电器站到目的地站的传输作为CEO（首席执行官）问题分析，并计算了RSP概率。已经发现，即使没有支持合作式干扰或人工噪声，传输站点电台传输和中继站污染物的传输的贡献是平衡的，可以实现最佳的RSP。此外，对钻石型中的协调干扰信号进行了新的研究，进行了不可靠的继电器网络。合作干扰信号有意从目的地站传输，以防止不可靠的继电器泄漏机密信息。已经发现，与协助协调干扰信号相比，可以实现更好的可靠性和安全性。

项目成果

Physical Layer Security in Untrusted Diamond Relay Networks With Imperfect Source-Relay Links

具有不完美源中继链路的不可信钻石中继网络中的物理层安全

• 发表时间: 2022
• 作者: L. Tan;K. Yu;C. Yang and A. K. Bashir;Qian Shen;Qian Shen;騫申;騫申
• 通讯作者: 騫申

Diamond Untrusted Relay Networks with Friendly Jamming: Physical Layer Security Perspective

带有友好干扰的钻石不可信中继网络：物理层安全视角

• 发表时间: 2023
• 作者: Shen Qian;Jiguang He;Xiaobo Zhou;Takamasa Imai;Tad Matrumoto;Shen Qian
• 通讯作者: Shen Qian

Physical Layer Security in Untrusted Lossy Decode-and-Forward Relay Networks with Finite Blocklength

• DOI: 10.1109/ccnc51644.2023.10060369
• 发表时间: 2023-01
• 期刊: 2023 IEEE 20th Consumer Communications & Networking Conference (CCNC)
• 作者: Shen Qian

Reliable and Secure Short-Packet Communications in Untrusted Diamond Relay Networks

• DOI: 10.1109/access.2023.3255881
• 发表时间: 2023
• 期刊: IEEE Access
• 影响因子: 3.9
• 作者: Shen Qian

Diamond untrusted relay networks with cooperative jamming: physical layer security perspective

具有协作干扰的钻石不可信中继网络：物理层安全视角

• DOI: 10.1587/comex.2022xbl0151
• 发表时间: 2023
• 期刊: IEICE Communications Express
• 影响因子: 0.3
• 作者: Xin Qi;Keping Yu;Toshio Sato;Kouichi Shibata;Eric Brigham;Takanori Tokutake;Rikiya Eguchi;Yusuke Maruyama;Zheng Wen;Kazuhiko Tamesue;Yutaka Katsuyama;Kazue Sako;Takuro Sato;Qian Shen
• 通讯作者: Qian Shen