机会中继的安全性与可靠性分析

物理层安全正成为一种有前景的范式，用于在从源到目的的主链路比从源到窃听者的窃听链路具有更好传播条件时，保护合法用户之间的无线通信免受窃听。在本文中，我们识别并分析了存在窃听攻击时无线通信安全性与可靠性之间的权衡。通常，可以通过增加源的发射功率（或降低其数据速率）来减少中断概率，从而提高主链路的可靠性，但不幸的是，这增加了窃听者通过窃听链路成功拦截源消息的风险，因为当使用更高的发射功率（或更低的数据速率）时，窃听链路的中断概率也会降低。我们表征了在存在窃听者的情况下，从源到目的的传统直接传输的安全性 - 可靠性权衡 (SRT)，其中安全性和可靠性分别用窃听者的截获概率和目的端经历的中断概率来量化。为了改善 SRT，我们随后提出了机会中继选择 (ORS)，并量化了随着中继数量增加而可实现的 SRT 改进。结果表明，给定最大可容忍截获概率，当 $N \to \infty$ 时（其中 $N$ 为中继数量），我们 ORS 方案的中断概率趋近于零。相反，给定最大可容忍中断概率，当 $N \to \infty$ 时，我们 ORS 方案的截获概率趋近于零。