Physical Layer Security by Interleaving and Diversity: Impact of Imperfect Channel State Information
Sécurité de la couche physique par entrelacement et diversité : Impact de l'information imparfaite sur l'état du canal
Résumé
In recent years, physical layer security (PLS) has emerged as a promising concept to complement cryptography solutions. Many PLS schemes require perfect knowledge of the channel state information (CSI) at the transmitter. However, in practical cases, CSI is often imperfect due to channel estimation errors, noisy feedback channels and outdated CSI. In this paper, we study the impact of imperfect CSI on an adaptive PLS scheme that combines diversity with interleaving to provide security. Particularly, we derive the secrecy capacity expressions for the legitimate receiver and the eavesdropper's channels under imperfect CSI conditions. Numerical and theoretical simulations for secrecy capacity and bit error rate (BER) are carried out for the frequency-selective Rayleigh fading wiretap channel model. The results reveal the negative impact of imperfect CSI on the secrecy and BER performance of the single input single output (SISO) orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) system. The analysis is done under both frequency division duplex (FDD) and time division duplex (TDD) modes.
Ces dernières années, la sécurité de la couche physique (PLS) est apparue comme un concept prometteur pour compléter les solutions de cryptographie. De nombreux systèmes PLS nécessitent une connaissance parfaite de l'information sur l'état du canal (CSI) au niveau de l'émetteur. Cependant, dans les cas pratiques, l'information sur l'état du canal est souvent imparfaite en raison d'erreurs d'estimation du canal, de canaux de rétroaction bruyants et d'une information sur l'état du canal périmée. Dans cet article, nous étudions l'impact d'une CSI imparfaite sur un schéma PLS adaptatif qui combine diversité et entrelacement pour assurer la sécurité. En particulier, nous dérivons les expressions de la capacité de secret pour le récepteur légitime et les canaux de l'espion dans des conditions de CSI imparfait. Des simulations numériques et théoriques de la capacité de secret et du taux d'erreur sur les bits (TEB) sont effectuées pour le modèle de canal à évanouissement de Rayleigh sélectif en fréquence. Les résultats révèlent l'impact négatif d'un CSI imparfait sur les performances de secret et de BER du système de multiplexage par répartition orthogonale de la fréquence (OFDM) à entrée unique et sortie unique (SISO). L'analyse est effectuée dans les modes duplex par répartition en fréquence (DRF) et duplex par répartition dans le temps (DRT).
| Origine | Fichiers produits par l'(les) auteur(s) |
|---|