Physical layer security (PLS) is a promising technology to secure wireless communications by exploiting the physical properties of the wireless channel. However, the passive nature of PLS creates a significant imbalance between the effort required by eavesdroppers and legitimate users to secure data. To address this imbalance, in this article, we propose a novel framework of physical layer deception (PLD), which combines PLS with deception technologies to actively counteract wiretapping attempts. Combining a two-stage encoder with randomized ciphering and non-orthogonal multiplexing, the PLD approach enables the wireless communication system to proactively counter eavesdroppers with deceptive messages. Relying solely on the superiority of the legitimate channel over the eavesdropping channel, the PLD framework can effectively protect the confidentiality of the transmitted messages, even against eavesdroppers who possess knowledge equivalent to that of the legitimate receiver. We prove the validity of the PLD framework with in-depth analyses and demonstrate its superiority over conventional PLS approaches with comprehensive numerical benchmarks.


翻译:物理层安全(PLS)是一种通过利用无线信道的物理特性来保障无线通信安全的前沿技术。然而,PLS的被动特性导致窃听者与合法用户在保障数据安全所需付出的努力之间存在显著不平衡。为解决这一问题,本文提出了一种新颖的物理层欺骗(PLD)框架,该框架将PLS与欺骗技术相结合,以主动对抗窃听行为。通过结合两阶段编码器、随机加密以及非正交复用技术,PLD方法使无线通信系统能够主动利用欺骗性消息对抗窃听者。仅依赖合法信道相对于窃听信道的优越性,PLD框架即可有效保护传输消息的机密性,即使面对具备与合法接收者同等知识的窃听者亦然。我们通过深入分析证明了PLD框架的有效性,并通过全面的数值基准测试展示了其相对于传统PLS方法的优越性。

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