具有共享密钥的2用户高斯Z干扰信道的保密容量研究

本文研究了在用户处于干扰受限场景时，有限速率密钥在提升系统保密性能中的作用。为解决该问题，考虑了一个接收端具有保密约束的2用户高斯 Z 干扰信道（Z-IC）。此处的一个基本问题是如何将密钥作为编码过程的一部分加以使用。本文提出了新颖的可达方案，这些方案根据密钥在编码过程中的使用方式彼此不同。第一种可达方案将密钥的一部分用于一次一密，剩余部分用于窃听编码。编码的执行使得经历干扰的接收端可在不违反保密约束的前提下解码部分干扰。作为推导结果的特例，当密钥完全用于一次一密或部分用于窃听编码时，可获得保密速率区域。第二种方案使用共享密钥通过一次一密对消息加密，且与前述情况相反，接收端不解码任何干扰。本文还推导了造成干扰的发送端在和速率与保密速率上的外边界。推导外边界的主要新颖性在于接收端侧信息的选取以及接收端保密约束的利用。所推导的外边界被发现根据信道条件和密钥速率是紧的。利用安全 GDOF 的概念，还探讨了不同方案下密钥速率的缩放行为。刻画了若干特定情形下不同方案的最优性。所取得的结果显示了在干扰受限环境中运行时，密钥速率分割对提升系统保密性能的重要性。