多址接入信道与干扰信道的安全自由度区域：多胞形结构
摘要
两种基本多用户网络结构（即具有保密约束的 K 用户高斯多址接入窃听信道 (MAC) 和 K 用户干扰信道 (IC)）的总安全自由度 (s.d.o.f.) 最近已被确定为分别为 K(K-1)/(K(K-1)+1) [1,2] 和 K(K-1)/(2K-1) [3,4]。在本文中，我们确定了这两种信道模型的完整 s.d.o.f. 区域。MAC 的 converse 证明源自文献 [1,2] 中 converse 证明的中间步骤。IC 的 converse 证明包含了源于保密性以及源于干扰的约束。尽管靠近最优总 s.d.o.f. 点的区域部分由保密约束的上界主导，但区域的其他部分则由干扰约束的上界主导。与现有文献不同，为了充分理解 IC 的 s.d.o.f. 区域特征，必须研究 4 用户情形，即 2 用户或 3 用户情形无法说明该问题的一般性。为了证明可达性，我们利用了 converse 区域的多胞形结构。在 MAC 和 IC 两种情形下，我们开发了明确的方案以实现 converse 给出的多胞形区域的极点。具体而言，MAC 区域的极点是通过具有 (K-m) 个辅助节点的 m 用户 MAC 窃听信道实现的，即将 (K-m) 个用户的安全速率设为零并将其用作纯（结构化）协作干扰机。IC 区域的极点是通过具有保密消息的 (K-m) 用户 IC、m 个辅助节点和 N 个外部窃听者实现的，其中 m>=1 且 N 有限。本文结果的一个副产品是，对于 MAC 和 IC 信道模型，总 s.d.o.f. 仅在 s.d.o.f. 区域的一个极点处达到，该极点即为对称速率极点。
引用
@article{arxiv.1404.7478,
title = {Secure Degrees of Freedom Regions of Multiple Access and Interference Channels: The Polytope Structure},
author = {Jianwei Xie and Sennur Ulukus},
journal= {arXiv preprint arXiv:1404.7478},
year = {2016}
}
备注
Submitted to IEEE Transactions on Information Theory, April 2014