Aviso: O site da UTFPR está sendo reestruturado. Você está visitando a nossa página antiga.

Neste momento de transição, algumas atualizações estão sendo realizadas na nova versão, disponível aqui

Você está aqui: Página Inicial curitiba Estrutura do Câmpus Diretorias Diretoria de Pesquisa e Pós-Graduação Mestrado e Doutorado CPGEI Edital de Defesas 2018 CPGEI (Doutorado): Jamil de Araujo Farhat - 12/06/18

CPGEI (Doutorado): Jamil de Araujo Farhat - 12/06/18

Defesa Pública de Doutorado do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e Informática Industrial
Quando 12/06/2018
das 13h30 até 17h30
Onde Sede Central: Sala C-301
Nome do Contato Glauber Gomes de Oliveira Brante
Participantes Prof. Glauber Gomes de Oliveira Brante, Dr. Orientador - UTFPR
Prof. Richard Demo Souza, Dr. Co-orientador - UFSC
Banca examinadora:
Prof. Glauber Gomes de Oliveira Brante, Dr. Presidente - UTFPR
Prof. Bruno Sens Chang, Dr. UTFPR
Prof. João Luiz Rebelatto, Dr. UTFPR
Prof. Taufik Abrão, Dr. UEL
Prof. Hirley Alves, Dr. - UOO
Adicionar evento ao calendário vCal
iCal

Esquemas de Comunicação Cooperativa Segura considerando Regimes Parciais de Segurança, Múltiplas Antenas e Blocos de Tamanho Finito

Resumo: A crescente demanda por sistemas de comunicação sem fio torna a segurança da informação transmitida um importante aspecto a ser considerado no desenvolvimento de novos sistemas. Desta forma, nesta tese abordamos diferentes estudos da segurança na camada física considerando cenários com regimes parciais de segurança, múltiplas antenas e blocos de tamanho finito. Com relação aos regimes parciais de segurança, investiga-se a eficiência energética segura (SEE, do inglês Secure Energy Efficiency) de uma rede cooperativa nos quais os requisitos parciais de segurança são implementados através de um parâmetro de equivocação fracionário, θ ϵ (0, 1], que permite segurança parcial quando θ < 1. Assume-se que somente a informação do estado do canal (CSI, do inglês Channel State Information) do canal legítimo está disponível, enquanto a CSI da escuta é desconhecida. Desta forma, propomos um esquema denominado CSI-Aided Decode-and-Forward (DF), em que o transmissor utiliza da CSI disponível do canal legítimo para escolha entre o caminho direto ou cooperativo. Além do mais, considera-se que o relay emprega Codificação de Repetição (CSI-RC), em que fonte e relay utilizam a mesma palavra-código, ou Codificação Paralela (CSI-PC), em que diferentes palavras-código são utilizadas. Para maximização da SEE, uma alocação conjunta de potência é proposta, utilizando o algoritmo Dinkelbach para alocação de potência, que também otimiza θ. Os esquemas propostos são comparados com o DF tradicional, Amplify-and-Forward (AF) e Cooperative Jamming (CJ). Estendendo a análise anterior, estuda-se a SEE para cenários cooperativos em que todos os nós são equipados com múltiplas antenas. É proposta uma alocação conjunta da taxa de confidencialidade e da alocação de potência em Alice e no relay de modo a maximizar a SEE sujeita a um limite em termos da mínima probabilidade de outage de segurança necessária. Considerando este cenário MIMO (do inglês, Multiple-Input Multiple-Output) em que apenas a CSI do canal principal é conhecida por Alice, o esquema Artificial-Noise (AN) é comparado com o esquema CSI-Aided Decode-and-Forward. Por fim, considerando um cenário mais restritivo em relação à CSI, porém mais realista, em que a CSI de nenhum dos canais é conhecida, o throughput seguro é investigado em um cenário com atraso crítico, típico em comunicações machine-to-machine, no qual os usuários se comunicam com blocos de transmissão de tamanho finito. Nesta abordagem, o desempenho da comunicação direta é comparada com o protocolo cooperativo Selective Decode-and-Forward (SDF).
Palavras-chave: Segurança na camada física; Comunicação cooperativa; Eficiência energética

Cooperative Secure Communication Schemes considering Partial Secrecy Regime, Multiple Antennas and Finite Blocklengths

Abstract: The growing demand for wireless communications systems makes security an important and difficult design task. Therefore, in this thesis we approached different studies at physical layer security considering different scenarios of partial secrecy requirements, multiple antennas and finite blocklenghts. With respect to the partial secrecy regime, we evaluate the secure energy efficiency (SEE) of a cooperative network subject to partial secrecy requirements, implemented through a fractional equivocation parameter θ ϵ (0, 1] that allows partial secrecy when θ < 1. We assume that only the channel state information (CSI) of the legitimate channel is available, while the CSI with respect to the eavesdropper is unknown. Then, we propose a CSI-Aided Decode-and-Forward (DF) scheme, in which the transmitter uses the available CSI in order to choose between direct and cooperative paths. Moreover, the relay employs either Repetition Coding (CSI-RC), i.e., source and relay use the same codebook, or Parallel Coding (CSI-PC), when different codebooks are used. By resorting to the Dinkelbach algorithm, we propose a joint power allocation scheme, which also optimizes θ to maximize the SEE. Our schemes are compared with the traditional DF, Amplify-and-Forward (AF), and Cooperative Jamming (CJ). Extending the previous analysis, we also study the SEE in a cooperative scenario where all nodes are equipped with multiple antennas. Moreover, we employ secrecy rate and power allocation at Alice and at the relay in order to maximize the SEE, subjected to a constraint in terms of a minimal required secrecy outage probability. Considering this MIMO scenario in which only the CSI with respect to the legitimate nodes is available at Alice, we compare the Artificial-Noise (AN) scheme with CSI-Aided Decode-and-Forward (CSI-DF). Lastly, considering a more restrictive scenario with respect to the CSI, but more realistic, in which the legitimate transmitter has no knowledge of the instantaneous channel state information with respect to neither the legitimate receiver nor the eavesdropper, we investigate the secure throughput in a delay-critical scenario, such as in some applications of machine-to-machine communications, so that users communicate with a finite blocklength. In this approach, the performance of direct and selective decode-and-forward cooperative communication strategies are compared.
Keywords: Physical layer security; Cooperative communications; Energy Efficiency

Lista de publicações:

J. Farhat, G. Brante, R. D. Souza and J. L. Rebelatto, "Secure energy efficiency of selective decode and forward with distributed power allocation," 2015 International Symposium on Wireless Communication Systems (ISWCS), Bruxelas, pp. 701-705, 25-28 Agosto, 2015.

J. Farhat, G. Brante, R. D. Souza and J. L. Rebelatto, "Energy Efficiency of Repetition Coding and Parallel Coding Relaying Under Partial Secrecy Regime", IEEE Access, vol. 4, pp. 7275-7288, 2016.

J. Farhat, G. Brante and R. D. Souza, "On the Secure Energy Efficiency of TAS/MRC With Relaying and Jamming Strategies", IEEE Signal Processing Letters, vol. 24, no. 8, pp. 1228-1232, Agosto, 2017.

J. Farhat, G. Brante and R. D. Souza. "Secure Throughput Optimization of Selective Decode-and-Forward with Finite Blocklength", IEEE 87th Vehicular Technology Conference (VTC), Porto, 3-6 Junho, 2018.

Ações do documento