This paper investigates an information-theoretic model of secure semantic-aware communication. For this purpose, we consider the lossy joint source-channel coding (JSCC) of a memoryless semantic source transmitted over a memoryless wiretap channel. The source consists of two correlated parts that represent semantic and observed aspects of the information. Our model assumes separate fidelity and secrecy constraints on each source component and, in addition, encompasses two cases for the source output, in order to evaluate the performance gains if the encoder has an extended access to the source. Specifically, in Case 1, the encoder has direct access only to the samples from a single (observed) source component, while in Case 2 it has additional direct access to the samples of the underlying semantic information. We derive single-letter converse and achievability bounds on the rate-distortion-equivocation region. The converse bound explicitly contains rate-distortion functions, making it easy to evaluate, especially for some common distributions. The proposed achievability coding scheme involves novel stochastic superposition coding with two private parts to enable analysis of the equivocation for each source component, separately. Our results generalise some of the previously established source and source-channel coding problems. The general results are further specialised to Gaussian and Bernoulli sources transmitted over Gaussian and binary wiretap channels, respectively. The numerical evaluations illustrate the derived bounds for these distributions.


翻译:本文研究了安全语义感知通信的一个信息论模型。为此,我们考虑将无记忆语义信源经无记忆窃听信道传输时的有损联合信源信道编码(JSCC)。该信源由两个相关部分组成,分别代表信息的语义方面和观测方面。我们的模型对每个信源分量施加独立的保真度和保密性约束,此外,为了评估编码器在能够扩展访问信源时的性能增益,还涵盖了信源输出的两种情况。具体而言,在情况1中,编码器仅能直接访问单一(观测)信源分量的样本,而在情况2中,编码器还可额外直接访问底层语义信息的样本。我们推导了速率-失真-等价率区域的单字母下界和上界。下界明确包含速率-失真函数,使其易于评估,尤其适用于某些常见分布。所提出的可实现编码方案采用包含两个私有部分的新型随机叠加编码,以分别分析每个信源分量的等价率。我们的结果推广了先前一些已建立的信源和信源信道编码问题。进一步将一般结果特化至高斯信源和伯努利信源,并分别在高斯窃听信道和二进制窃听信道上传输。数值评估展示了这些分布下所推导的界限。

0
下载
关闭预览

相关内容

军事通信系统:安全行动的支柱
专知会员服务
18+阅读 · 2025年10月29日
欧洲防务量子安全通信(DISCRETION)项目
专知会员服务
25+阅读 · 2024年3月2日
《面向现代语义通信的语义知识库技术白皮书》正式发布
专知会员服务
58+阅读 · 2023年12月13日
通信网络中大型语言模型的后门攻击的综述
专知会员服务
30+阅读 · 2023年9月5日
【2022新书】信息理论中信息系统的安全与隐私,583页pdf
专知会员服务
38+阅读 · 2022年7月19日
专知会员服务
32+阅读 · 2021年1月9日
【GNN】MPNN:消息传递神经网络
深度学习自然语言处理
17+阅读 · 2020年4月11日
网络安全态势感知
计算机与网络安全
26+阅读 · 2018年10月14日
BiSeNet:双向分割网络进行实时语义分割
统计学习与视觉计算组
22+阅读 · 2018年8月23日
论文笔记之attention mechanism专题1:SA-Net(CVPR 2018)
统计学习与视觉计算组
16+阅读 · 2018年4月5日
网络安全态势感知浅析
计算机与网络安全
18+阅读 · 2017年10月13日
国家自然科学基金
18+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
学习数据的几何:形状空间分析数学综述
专知会员服务
4+阅读 · 6月17日
定向能反无人机系统最新发展动态
专知会员服务
6+阅读 · 6月17日
从燃煤战舰到算法战争:水面指挥的永恒要求
专知会员服务
3+阅读 · 6月17日
相关基金
国家自然科学基金
18+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员