Over-the-air computation has the potential to increase the communication-efficiency of data-dependent distributed wireless systems, but is vulnerable to eavesdropping. We consider over-the-air computation over block-fading additive white Gaussian noise channels in the presence of a passive eavesdropper. The goal is to design a secure over-the-air computation scheme. We propose a scheme that achieves MSE-security against the eavesdropper by employing zero-forced artificial noise, while keeping the distortion at the legitimate receiver small. In contrast to former approaches, the security does not depend on external helper nodes to jam the eavesdropper's receive signal. We thoroughly design the system parameters of the scheme, propose an artificial noise design that harnesses unused transmit power for security, and give an explicit construction rule. Our design approach is applicable both if the eavesdropper's channel coefficients are known and if they are unknown in the signal design. Simulations demonstrate the performance, and show that our noise design outperforms other methods.


翻译:透空计算有可能提高数据依赖的分布式无线系统的通信效率,但容易被窃听。 我们考虑在被动窃听器面前对块状添加式白高斯噪音频道进行超空计算。 目标是设计一个安全的超空计算方案。 我们提议一个方案,通过使用零强制人工噪音,实现对窃听器的MSE安全,同时在合法的接收器中保持小的扭曲。 与以前的做法不同, 安全并不依赖于外部帮助节点来干扰窃听器接收信号。 我们彻底设计了该计划的系统参数, 提出了一个人造噪音设计, 利用未使用过的电源进行安全传输, 并给出明确的施工规则。 我们的设计方法既适用于已知窃听器的频道系数, 也适用于信号设计中未知的频道系数。 模拟显示其性能, 并显示我们的噪音设计优于其他方法。

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