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A comprehensive survey of physical layer security over fading channels: Classifications, applications, and challenges
Transactions on Emerging Telecommunications Technologies ( IF 2.5 ) Pub Date : 2021-04-10 , DOI: 10.1002/ett.4270
Poonam Yadav 1 , Sandeep Kumar 2 , Rajesh Kumar 1
Affiliation  

Due to the open nature of wireless communication systems, the data transmission over these networks are vulnerable to malicious attack. To safeguard the transmitted data, physical layer security (PLS) has been emerged as a promising technique because of its unique feature of utilizing randomness of the wireless channel to secure the information. The preeminent idea of utilizing the channel imperfections such as fading and noise into the security providing resource is the basic approach behind PLS. For exploiting the randomness of the propagation medium, the analysis of the secrecy performance over the fading channel is of utmost importance. With the explanation of basic theory and technology, this paper presents an elaborated survey on the PLS research over the fading channels. To exploit the performance gains, we discuss the optimization approaches in different network design problems, for example, secrecy rate maximization, power minimization, and secure energy efficiency problems. We present a comparative study of the expressions of various performance metrics of the PLS along with classification depending upon the channel state information of the eavesdropper. The application and challenges of the PLS in the emerging wireless technologies are also reviewed and discussed. This paper incorporates almost all the aspects of PLS implemented over the fading channels. Furthermore, the paper is concluded with open research directions for the PLS system in various fields that can be explored to design a flexible and robust security system to satisfy the security requirements of the next-generation networks.

中文翻译:

对衰落信道物理层安全性的全面调查:分类、应用和挑战

由于无线通信系统的开放性,这些网络上的数据传输容易受到恶意攻击。为了保护传输的数据,物理层安全 (PLS) 因其利用无线信道的随机性来保护信息的独特特性而成为一种很有前途的技术。利用信道缺陷(如衰落和噪声)到安全提供资源中的卓越想法是 PLS 背后的基本方法。为了利用传播介质的随机性,衰落信道上的保密性能分析至关重要。本文在阐述了基本理论和技术的基础上,对衰落信道上的PLS研究进行了详尽的综述。为了利用性能提升,我们讨论了不同网络设计问题中的优化方法,例如保密率最大化、功率最小化和安全能效问题。我们根据窃听者的信道状态信息对 PLS 的各种性能指标的表达以及分类进行了比较研究。还回顾和讨论了 PLS 在新兴无线技术中的应用和挑战。本文几乎包含了在衰落信道上实现的 PLS 的所有方面。此外,本文总结了 PLS 系统在各个领域的开放研究方向,可以探索设计灵活、健壮的安全系统以满足下一代网络的安全要求。保密率最大化、功率最小化和安全能效问题。我们根据窃听者的信道状态信息对 PLS 的各种性能指标的表达以及分类进行了比较研究。还回顾和讨论了 PLS 在新兴无线技术中的应用和挑战。本文几乎包含了在衰落信道上实现的 PLS 的所有方面。此外,本文总结了 PLS 系统在各个领域的开放研究方向,可以探索设计灵活、健壮的安全系统以满足下一代网络的安全要求。保密率最大化、功率最小化和安全能效问题。我们根据窃听者的信道状态信息对 PLS 的各种性能指标的表达以及分类进行了比较研究。还回顾和讨论了 PLS 在新兴无线技术中的应用和挑战。本文几乎包含了在衰落信道上实现的 PLS 的所有方面。此外,本文总结了 PLS 系统在各个领域的开放研究方向,可以探索设计灵活、健壮的安全系统以满足下一代网络的安全要求。我们根据窃听者的信道状态信息对 PLS 的各种性能指标的表达以及分类进行了比较研究。还回顾和讨论了 PLS 在新兴无线技术中的应用和挑战。本文几乎包含了在衰落信道上实现的 PLS 的所有方面。此外,本文总结了 PLS 系统在各个领域的开放研究方向,可以探索设计灵活、健壮的安全系统以满足下一代网络的安全要求。我们根据窃听者的信道状态信息对 PLS 的各种性能指标的表达以及分类进行了比较研究。还回顾和讨论了 PLS 在新兴无线技术中的应用和挑战。本文几乎包含了在衰落信道上实现的 PLS 的所有方面。此外,本文总结了 PLS 系统在各个领域的开放研究方向,可以探索设计灵活、健壮的安全系统以满足下一代网络的安全要求。还回顾和讨论了 PLS 在新兴无线技术中的应用和挑战。本文几乎包含了在衰落信道上实现的 PLS 的所有方面。此外,本文总结了 PLS 系统在各个领域的开放研究方向,可以探索设计灵活、健壮的安全系统以满足下一代网络的安全要求。还回顾和讨论了 PLS 在新兴无线技术中的应用和挑战。本文几乎包含了在衰落信道上实现的 PLS 的所有方面。此外,本文总结了 PLS 系统在各个领域的开放研究方向,可以探索设计灵活、健壮的安全系统以满足下一代网络的安全要求。
更新日期:2021-04-10
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