This paper considers satellite eavesdroppers in uplink satellite communication systems where the eavesdroppers are randomly distributed at arbitrary altitudes according to homogeneous binomial point processes and attempt to overhear signals that a ground terminal transmits to a serving satellite. Non-colluding eavesdropping satellites are assumed, i.e., they do not cooperate with each other, so that their received signals are not combined but are decoded individually. Directional beamforming with two types of antennas: fixed- and steerable-beam antennas, is adopted at the eavesdropping satellites. The possible distribution cases for the eavesdropping satellites and the distributions of the distances between the terminal and the satellites are analyzed. The distributions of the signal-to-noise ratios (SNRs) at both the serving satellite and the most detrimental eavesdropping satellite are derived as closed-form expressions. The ergodic and outage secrecy capacities of the systems are derived with the secrecy outage probability using the SNR distributions. Simpler approximate expressions for the secrecy performance are obtained based on the Poisson limit theorem, and asymptotic analyses are also carried out in the high-SNR regime. Monte-Carlo simulations verify the analytical results for the secrecy performance. The analytical results are expected to be used to evaluate the secrecy performance and design secure satellite constellations by considering the impact of potential threats from malicious satellite eavesdroppers.


翻译:本文考虑了上行卫星通信系统中的卫星电子窃听器,在上行卫星通信系统中,窃听器按照同质二进制点程序任意在任意高度随机分布,并试图窃听地面终端传送给正在运行的卫星的信号。假设的是非循环式窃听卫星,即它们不相互配合,因此它们收到的信号不会合并,而是单独解码。在窃听卫星时,采用了两种类型的天线:固定和可控的可导波音天线。窃听卫星的可能分配案例以及卫星窃听卫星和终端与卫星之间距离分布的分布。对非循环式窃听卫星的分布进行了分析。运行卫星的信号到噪音比率(SNR)的分布作为封闭式表达式表达方式推导出。通过SNRC分布式的保密性能概率概率概率,对机密性能的近似近似表达方式进行了分析。在对运行时,通过对运行模拟性能进行高性能分析,通过对运行结果进行精确性能分析,通过对运行结果进行精确性能分析。

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