基于大规模MIMO中继的物理层安全研究

发布时间：2020-06-22 12:56

【摘要】：无线网络安全性是衡量移动通信系统性能的重要指标。物理层安全是利用无线信道的随机和时变特性,在物理层实现无线信息安全传输的技术。大规模多输入多输出技术具有大幅提高系统能量效率和频谱效率的优势,利用配备大规模天线的中继节点进行中继传输,可实现在同一频谱资源下多个用户对间同时通信,同时也可利用其巨大的阵列增益,实现高安全性的信息传输。本文研究在窃听信道状态信息不可获得的条件下大规模MIMO中继系统中的物理层安全方案,论文的主要工作如下。1.研究用户配备单天线时,大规模MIMO单向中继网络中的多用户安全传输方案。系统模型中用户间无直接链路,需要通过中继的转发实现信息的传输,而窃听节点与源节点和中继节点间都有直接链路,窃听节点可以接收到源节点和中继发送的信号。方案中,大规模MIMO中继采用低复杂度的最大比合并/最大比发送处理方案,并配合中继发送零空间人工噪声和目的端的协作干扰实现多用户的信息安全传输。对保密速率及其在中继天线数无限增长时的渐近值进行理论分析。仿真结果显示系统的保密和速率随中继天线数的增长而增长,最终趋于理论渐近上界值;即使窃听节点具有理想的多用户间干扰消除能力,并能同时拦截源节点和中继发送的信号,本方案仍然能获得可观保密速率。2.研究用户配备多天线时,大规模MIMO双向中继网络中的多用户安全传输方案。同样考虑窃听节点可以拦截第1跳中用户发送的信号和第2跳中继节点发送信号的场景。中继节点采用放大转发方式,发送预编码和接收干扰消除由用户完成,通过对合法信道矩阵进行奇异值分解构造发送预编码矩阵和接收干扰消除矩阵。通过由中继发送零空间人工噪声干扰窃听节点。仿真结果表明,即使在窃听节点有理想的干扰消除能力的情况下,本方案仍能进行信息的安全传输。
【学位授予单位】：重庆邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN919.3
【图文】：

但实际通信系统中并一定能满足该信道间的可靠性差异，提高期望用户目前常用的物理层安全中的信号处理上是预编码技术，核心思想是针对目入信号与预编码矩阵相乘，调整发送方向的扩散，增强期望用户接收信号送端已知完美 CSI 时，设计波束赋陷对准窃听节点，令发送端与合法接gw 0

士学位论文 第 2 章 物理层安全与大规模——矩阵中第 j 行 i 列的元素，为第 i i 1,2, r 1, , N根接收天线之间的信道系数。ttT1, ...,NNx 是 Nt个发送端发送信号构成的矢量；高斯白噪声，接收信号rrT11 2, , ...,NNy y y y 为y Hx n 信号的互协方差矩阵为H E ( )xxR xx ，P 为发送端式tr( ) PxxR 。11h21h

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本文编号：2725703