Informationstheoretische Sicherheit für Multiple Access und Broadcast Kanäle

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Holger Boche; Professor Dr.-Ing. Aydin Sezgin
• Fachliche Zuordnung: Elektronische Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Integrierte Systeme, Sensorik, Theoretische Elektrotechnik
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 253552306

Neben der klassischen Sprachübertragung bieten Betreiber von Mobilfunksystemen weitere Dienste an, wie z.B.Multicast Dienste oder aber Dienste mit bestimmten Sicherheitsanforderungen. In derzeitigen Systemenwerden solche verschiedenen Dienste in der Regel auf verschiedene logische (Transport-)Kanäle abgebildetund diese dann separat auf der physikalischen Schicht übertragen. Dies ist in der Regel ineffizient und so gibtes Forderungen von den Betreibern, diese verschiedenen Dienste effizient auf der physikalischen Schicht zuimplementieren, um die spektrale Effizienz der Systeme weiter zu steigern. Weiterhin werden kryptographischeVerfahren verwendet, um Sicherheitsanforderungen von bestimmten Diensten zu realisieren. Diese Verfahrenbasieren jedoch auf der Annahme, dass die Rechenleistung der nicht-legitimierten Empfänger nicht ausreichendist, um die vertraulichen Daten zu dekodieren. In der Regel sind solche Annahmen jedoch schwer zu verifizieren. Deshalb ist es ebenfalls interessant, andere Sicherheitsmechanismen zu untersuchen, die zum Beispiel die Eigenschaften von Kommunikationskanälen explizit nutzen. Solche Verfahren realisieren Sicherheit auf der physikalischen Schicht und sind daherals informationstheoretische Sicherheit oder auch physical layer security bekannt.In diesem Projekt soll informationstheoretische Sicherheit für Multiple Access und Broadcast Kanäle untersuchtwerden. Diese beiden Modelle entsprechen dem Uplink und Downlink in einem zellularen Mobilfunksystem undsind daher von großer Bedeutung für den Mobilfunk. In diesem Projekt soll nun untersucht werden, wieinformationstheoretische Sicherheit in solchen Kanälen erreicht werden kann und wo ihre fundamentalenGrenzen liegen. Dabei sollen unter anderem auch der Einfluss der Kanalkenntnis an Senderund Empfänger untersucht werden. Insbesondere in Systemen mit externen Abhörern ist die Annahme vonperfekter Kanalkenntnis zum nicht-legitimierten Empfänger fragwürdig, so dass robuste Strategien, dieSicherheit auch unter Kanalunkenntnis garantieren, erforderlich sind. Auch soll der Einfluss derNetzwerk-Topologie untersucht werden. Zum Beispiel ist in einigen Netzwerken Seiteninformation an SendernoderEmpfängern vorhanden, die sich gewinnbringend auf die maximal zu erreichenden Sicherheitsraten auswirkenkönnen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen