論文の概要: Enhancing Security in Millimeter Wave SWIPT Networks

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2406.10089v1
• Date: Fri, 14 Jun 2024 14:45:16 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-06-17 13:16:10.365482
• Title: Enhancing Security in Millimeter Wave SWIPT Networks
• Title（参考訳）: ミリ波SWIPTネットワークにおけるセキュリティ強化
• Authors: Rui Zhu,
• Abstract要約: ミリ波(mmWave)通信は、超高消費電力の大きな問題に遭遇する。 同時無線情報通信(SWIPT)は有望な技術である。 本稿では、一般的なmmWave SWIPTネットワークにおけるセキュリティ性能について検討し、異なる攻撃モデル下での盗聴を成功させる可能性について検討する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.0638648756719222
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
• Abstract: Millimeter wave (mmWave) communication encounters a major issue of extremely high power consumption. To address this problem, the simultaneous wireless information and power transfer (SWIPT) could be a promising technology. The mmWave frequencies are more appropriate for the SWIPT comparing to current low-frequency wireless transmissions, since mmWave base stations (BSs) can pack with large antenna arrays to achieve significant array gains and high-speed short-distance transmissions. Unfortunately, the implementation of SWIPT in the wireless communication may lead to an expanded defencelessness against the eavesdropping due to high transmission power and data spillage. It is conventionally believed that narrow beam offers inherent information-theoretic security against the eavesdropping, because only the eavesdroppers, which rely on the line-of-sight path between the legitimate transmitter and receiver, can receive strong enough signals. However, some mmWave experiments have shown that even by using highly directional mmWaves, the reflection signals caused by objects in the environment can be beneficial to the eavesdroppers. This paper studies the security performance in general mmWave SWIPT networks, and investigates the probability of successful eavesdropping under different attack models. Analytical expressions of eavesdropping success probability (ESP) of both independent and colluding eavesdroppers are derived by incorporating the random reflection paths in the environment. Theoretical analysis and simulation results reveal the effects of some key parameters on the ESP, such as the time switching strategy in SWIPT, densities of mmWave BSs, and carriers frequencies, etc. Based on the numerical and simulation results, some design suggestions of mmWave SWIPT are provided to defend against eavesdropping attacks and achieve secure communication in practice.
• Abstract（参考訳）: ミリ波(mmWave)通信は、超高消費電力の大きな問題に遭遇する。 この問題に対処するために、同時無線情報伝送(SWIPT)は有望な技術である可能性がある。 mmWave基地局(BS)は、大きなアンテナアレイを詰め込んで、大きなアレイゲインと高速短距離送信を実現することができるため、現在の低周波無線伝送と比較して、SWIPTの周波数はより適切である。 残念ながら、無線通信におけるSWIPTの実装は、高い送信電力とデータ流出による盗聴に対する防御力の拡大につながる可能性がある。 従来、狭ビームは盗聴に対して固有の情報理論的セキュリティを提供すると考えられており、これは、盗聴器と受信機の間の視線経路に依存する盗聴器だけが十分な信号を受け取ることができるためである。 しかし、いくつかのmmWave実験では、高指向性mmWaveを用いても、環境中の物体によって引き起こされる反射信号は、盗聴者にとって有益であることが示されている。 本稿では、一般的なmmWave SWIPTネットワークにおけるセキュリティ性能について検討し、異なる攻撃モデル下での盗聴を成功させる可能性について検討する。 環境にランダムな反射経路を組み込むことにより, 独立および共分散な軒水双方の軒水成功確率 (ESP) の解析式を導出した。 理論的解析とシミュレーションの結果から,SWIPTにおける時間切替戦略,mmWave BSの密度,キャリア周波数など,ESPに対する重要なパラメータの影響が明らかになった。 数値およびシミュレーション結果に基づいて、盗聴攻撃を防ぎ、実際に安全な通信を実現するために、mmWave SWIPTの設計提案を行う。

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