پدافند الکترونیکی و سایبری

پدافند الکترونیکی و سایبری

بهبود مخابره پنهان در حضور رله به کمک توان تطبیقی نویز مصنوعی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 دانشجوی دکتری ، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران،ایران
2 استاد ، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران
3 استادیار ، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران
چکیده
در سال‌های اخیر، مخابرات بی‌سیم پنهان به‌عنوان رویکردی مؤثر برای پنهان‌سازی وجود ارتباط از دید شنودگر (ویلی) به‌ویژه با بهره‌گیری از رله‌ها، مورد توجه قرار گرفته است. سطح پنهان‌کاری فرستنده (آلیس) به میزان خطای ویلی در آشکارسازی سیگنال وابسته است و یکی از روش‌های مؤثر برای افزایش این خطا، استفاده از نویز مصنوعی است. بااین‌حال، افزایش توان نویز می‌تواند باعث تضعیف سیگنال دریافتی در گیرنده‌ی خودی (باب) شود. برای رفع این مشکل، در این مقاله یک روش وفقی مبتنی بر رله‌ی تمام‌دوطرفه دارای قابلیت ارسال نویز مصنوعی پیشنهاد شده است. رله با تنظیم توان نویز متناسب با توان دریافتی آلیس، ضمن افزایش خطای آشکارسازی ویلی، تداخل خودی را کاهش می‌دهد. همچنین با تقسیم زمانی ارسال نویز و داده، اثر مخرب نویز بر باب حذف می‌شود. در ادامه، با تحلیل‌های ریاضی دقیق، مقادیر بهینه‌ی بیشینه و کمینه‌ی توان نویز مصنوعی تعیین شده است. نتایج شبیه‌سازی‌ها ضمن تأیید تحلیل‌های ریاضی، نشان می‌دهد که روش پیشنهادی در مقایسه با روش‌های موجود، خطای ویلی را تا ۳۵٪ افزایش داده و نرخ مخابره‌ی پنهان را تا ۳۳٪ بهبود می‌بخشد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Enhancing Covert Communication in the Presence of a Relay Using Adaptive Artificial Noise Power

نویسندگان English

Mohammad Ebrahim Rajabi 1
- - 2
Morteza Shafee 3
1 PhD Student, Malek Ashtar University of Technology, Tehran, Iran
2 Professor, Malek Ashtar University of Technology, Tehran, Iran
3 Assistant Professor, Malek Ashtar University of Technology, Tehran, Iran
چکیده English

In recent years, wireless covert communication has emerged as an effective approach to concealing the very existence of a transmission from an eavesdropper (Willie), particularly through the use of relays. The level of covertness of the transmitter (Alice) depends on Willie’s detection error, and one of the most effective ways to increase this error is by employing artificial noise. However, increasing the noise power may degrade the received signal quality at the legitimate receiver (Bob). To address this issue, this paper proposes an adaptive method based on a full-duplex relay equipped with artificial noise generation capability. The relay adaptively adjusts its noise power according to the received power from Alice, thereby increasing Willie’s detection error while mitigating self-interference. Moreover, by time-splitting the transmission of data and noise, the harmful effect of noise on Bob is eliminated. Through rigorous mathematical analysis, the optimal maximum and minimum values of artificial noise power are derived. Simulation results, which verify the analytical findings, demonstrate that the proposed method improves Willie’s detection error by up to 35% and enhances the covert communication rate by up to 33% compared with existing schemes.

کلیدواژه‌ها English

Low probability of Detection
Adaptive transmission
Wireless covert communication
Artificial Noise
Wireless relay

 [1] H. Eren, M. T. Gençoğlu, and S. Yenal, Strateji ve Güvenlik Alanında Temel ve Güncel Yaklaşımlar: Siber Savaş. Nobel Yayınları, 2020.

   [2]      A. Sokri, "Game theory and cyber defense," in Games in Management Science, pp. 335-352, Springer, 2019.

   [3] M. S. Alamdari, M. Fatemi, and M. Shahrezaei, "Introducing an efficient method to identify the noise pattern of helicopters based on the area feature vector and weighted sparse representation classification," Electronic and Cyber Defense, vol. 12, no. 1, pp. 33-42, 2024, https://dorl.net/dor/20.1001.1.23224347.1403.12.1.4.2. (In Persian).

   [4]      M. S. Alamdari and M. Fatemi, "Applying weighted smoothed norm in sparse representation classification for face recognition," Electronic and Cyber Defense, vol. 11, no. 3, pp. 57-65, 2023, https://dorl.net/dor/20.1001.1.23224347.1402.11.3.6.1 (In Persian).

   [5]      M. Babaei, M. Motedayen, and M. Rezaee, "Semi-Blind Separation of Multiple Synchronous Wideband Frequency Hopping Signals Using a Band-Limited Receiver and Space-Time-Frequency Distributions," Electronic and Cyber Defense, vol. 11, no. 4, pp. 117-131, 2024, https://dorl.net/dor/20. 1001.1.23224347.1402. 11.4.10.7  (In Persian).

   [6]      A. Shojaeifard, H. Yazdani, and R. Nasiri, "Modular human face recognition method based on principal component analysis and Mahalanobis distance," Electronic and Cyber Defense, vol. 11, no. 4, pp. 93-98, 2024, https://dorl.net/dor/20.1001.1.23224347. 1402.11.4.8.5. (in Persian).

   [7]      C. T. Do, N. H. Tran, C. Hong, C. A. Kamhoua, K. A. Kwiat, E. Blasch, S. Ren, N. Pissinou, and S. S. Iyengar, "Game theory for cybersecurity and privacy," ACM Computing Surveys (CSUR), vol. 50, no. 2, p. 30, 2017.

   [8]      K. G. Guseinov, E. Akyar, and S. A. Düzce, Oyun Teorisi, Seçkin Yayınları, 2010.

   [9]      C. Kiekintveld, V. Lisy, and R. Pibil, "Game-theoretic foundations for the strategic use of honeypots in network security," in Cyber Warfare, pp. 81-101, Springer, 2015.

[10]      M. J. Osborne, An Introduction to Game Theory, Oxford University Press, 2004.

[11]      S. G. Sanjay and H. Yuan, "Cyber war games: Strategic jostling among traditional adversaries," Cyber Warfare, Advances in Information Security, vol. 56, 2015.

[12]      J. Harsanyi, "Games with incomplete information played by Bayesian players, I-III, Part I, the basic model," Management Science, vol. 14, no. 3, pp. 159–182, 1967.

[13]      R. Aumann and M. Maschler, Repeated Games with Incomplete Information, MIT Press, 1995.

[14]      S. N. Hamilton, W. L. Miller, A. Ott, and O. S. Saydjari, "The role of game theory in information warfare," in 4th Information Survivability Workshop, Vancouver, Canada, 2002.

[15]      J. Burke, "Robustness of optimal equilibrium among overlapping generations," Economic Theory, vol. 14, pp. 311–330, 1999.

[16]      R. Gibbons, Game Theory for Applied Economists, Princeton University Press, 1992.

[17]      M. Libicki, Defending Cyberspace, and Other Metaphors, National Defense University, 1997.

[18]      F. Andrew, P. Emmanouil, M. Pasquale, H. Chris, and S. Fabrizio, "Game theory meets information security management," in IFIP International Information Security Conference SEC 2014: ICT Systems Security and Privacy Protection, pp. 15-29, 2014

  • تاریخ دریافت 25 فروردین 1405
  • تاریخ بازنگری 20 خرداد 1405
  • تاریخ پذیرش 01 تیر 1405
  • تاریخ انتشار 11 تیر 1405