This article concerns the physical layer security (PLS) problem in distributed antenna systems (DASs), where eavesdroppers are equipped with multiple antennas. If both legitimate transmitter (Alice) and receiver (Bob) broadcast wireless signals via a DAS, the channel state information (CSI) between Alice and Bob may be exposed to an eavesdropper (Eve) due to the broadcast nature of wireless signals. Based on the exposed CSI, Eve can use multiple antennas to improve the eavesdropping capability on the confidential message transmitted from Alice. The prior PLS approaches to defend against the eavesdropping attack have two limitations. The first limitation is to assume that the CSI of Bob is available to Alice. The second limitation is to assume that there is no error in the feedback CSIs. In this article, we propose a new PLS scheme of a DAS by using one-bit feedback information. The basic idea of our approach is to generate a null transmission vector from the distributed transmitters of Alice to Bob while using different artificial noise components to protect the exposure problem of CSI between Alice and Bob. The proposed scheme has the following advantages: improved secrecy rate, rapid convergence, and good performance under a time-varying channel. We implemented our scheme and conducted extensive performance comparisons through simulations. Our experimental results show that the proposed scheme improves the secrecy rate with 1.20 b/s/Hz as compared to prior approaches. At last, we present some interesting future works for the PLS problem in a DAS.

中文翻译：

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使用一位反馈信息的分布式天线系统中的物理层安全性

本文关注分布式天线系统 (DAS) 中的物理层安全 (PLS) 问题，其中窃听者配备了多个天线。如果合法的发射器 (Alice) 和接收器 (Bob) 都通过 DAS 广播无线信号，则由于无线信号的广播性质，Alice 和 Bob 之间的信道状态信息 (CSI) 可能会暴露给窃听者 (Eve)。基于暴露的 CSI，Eve 可以使用多个天线来提高对 Alice 发送的机密消息的窃听能力。先前用于防御窃听攻击的 PLS 方法有两个限制。第一个限制是假设 Bob 的 CSI 对 Alice 可用。第二个限制是假设反馈 CSI 中没有错误。在本文中，我们通过使用一位反馈信息提出了一种新的 DAS 的 PLS 方案。我们方法的基本思想是从 Alice 到 Bob 的分布式发送器生成一个零传输向量，同时使用不同的人工噪声分量来保护 Alice 和 Bob 之间的 CSI 暴露问题。该方案具有以下优点：提高了保密率，收敛速度快，在时变信道下性能好。我们实施了我们的方案，并通过模拟进行了广泛的性能比较。我们的实验结果表明，与之前的方法相比，所提出的方案将保密率提高了 1.20 b/s/Hz。最后，我们针对 DAS 中的 PLS 问题提出了一些有趣的未来工作。我们方法的基本思想是从 Alice 到 Bob 的分布式发送器生成一个零传输向量，同时使用不同的人工噪声分量来保护 Alice 和 Bob 之间的 CSI 暴露问题。该方案具有以下优点：提高了保密率，收敛速度快，在时变信道下性能好。我们实施了我们的方案，并通过模拟进行了广泛的性能比较。我们的实验结果表明，与之前的方法相比，所提出的方案将保密率提高了 1.20 b/s/Hz。最后，我们针对 DAS 中的 PLS 问题提出了一些有趣的未来工作。我们方法的基本思想是从 Alice 到 Bob 的分布式发送器生成一个零传输向量，同时使用不同的人工噪声分量来保护 Alice 和 Bob 之间的 CSI 暴露问题。该方案具有以下优点：提高了保密率，收敛速度快，在时变信道下性能好。我们实施了我们的方案，并通过模拟进行了广泛的性能比较。我们的实验结果表明，与之前的方法相比，所提出的方案将保密率提高了 1.20 b/s/Hz。最后，我们针对 DAS 中的 PLS 问题提出了一些有趣的未来工作。该方案具有以下优点：提高了保密率，收敛速度快，在时变信道下性能好。我们实施了我们的方案，并通过模拟进行了广泛的性能比较。我们的实验结果表明，与之前的方法相比，所提出的方案将保密率提高了 1.20 b/s/Hz。最后，我们针对 DAS 中的 PLS 问题提出了一些有趣的未来工作。该方案具有以下优点：提高了保密率，收敛速度快，在时变信道下性能好。我们实施了我们的方案，并通过模拟进行了广泛的性能比较。我们的实验结果表明，与之前的方法相比，所提出的方案将保密率提高了 1.20 b/s/Hz。最后，我们针对 DAS 中的 PLS 问题提出了一些有趣的未来工作。