In this paper, we investigate covert communication over millimeter-wave (mmWave) frequencies. In particular, a mmWave transmitter, referred to as Alice, attempts to reliably communicate to a receiver, referred to as Bob, while hiding the existence of communication from a warden, referred to as Willie. In this regard, operating over the mmWave bands not only increases the covertness thanks to directional beams, but also increases the transmission data rates given much more available bandwidths and enables ultra-low form factor transceivers due to the lower wavelengths used compared to the conventional radio frequency (RF) counterpart. We first assume that the transmitter Alice employs two independent antenna arrays in which one of the arrays is to form a directive beam for data transmission to Bob. The other antenna array is used by Alice to generate another beam toward Willie as a jamming signal while changing the transmit power independently across the transmission blocks in order to achieve the desired covertness. For this dual-beam setup, we characterize Willie's detection error rate with the optimal detector and the closed-form of its expected value from Alice's perspective. We then derive the closed-form expression for the outage probability of the Alice-Bob link, which enables characterizing the optimal covert rate that can be achieved using the proposed setup. We further obtain tractable forms for the ergodic capacity of the Alice-Bob link involving only one-dimensional integrals that can be computed in closed forms for most ranges of the channel parameters. Finally, we highlight how the results can be extended to more practical scenarios, particularly to the cases where perfect information about the location of the passive warden is not available.


翻译:在本文中, 我们调查了以毫微波( mmWave) 频率进行的隐蔽通信。 特别是, 被称为 Alice 的 毫米Wave 发射机, 试图可靠地与被称为 Bob 的接收器进行通信, 而同时隐藏一个叫Willie 的典狱官的通信。 在这方面, 以毫米Wave 带操作不仅会通过方向光束来增加隐蔽性, 而且还会提高传输数据率, 并且由于比常规无线电频率( RF) 对应方使用的波长更低, 使得超低的传输系数转发器能够使用超低的传输率。 我们首先假设, 发射机的Alice 使用两种独立的天线阵列, 其中一种是用来形成向 Bob 传输数据的指令。 另外, 由 Alice 使用的另一种天线阵列将产生另一个波束作为干扰信号, 同时将传送能力独立地改变传输到传输区段, 以便达到所需的隐蔽性。 对于此双波设置, 我们将威利的探测错误率率与最优的探测器和封闭式显示其预期的天线阵列数数列, 。 然后, 我们用最精确的光谱 将建立到最精确的频率 的显示 。

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