基于大规模天线阵的物理层安全相关技术研究

发布时间：2021-11-12 04:05

　　本文对基站配备大规模天线阵列的毫米波通信系统进行了物理层相关安全技术的研究。毫米波通信系统中基站处配备了大量天线,由于系统硬件成本限制,需要寻求成本可控的预编码方案,同时可以接近全数字预编码的系统性能,即基带射频混合预编码方案。（1）在单用户系统的场景下,接收端配备多天线,提出了一种频谱效率优化的混合预编码方案,且对能源效率进行了分析。分别建立了传统MIMO单用户系统模型和大规模MIMO单用户系统模型,介绍了一种适用于毫米波信道的Cluster-Ray信道模型。介绍了使频谱效率最大化的优化目标和约束条件,基于传统的正交匹配追踪算法,详细阐述了提出的改进混合预编码方案,仿真结果表明提出的TOMP算法频谱效率性能远优于OMP算法,且接近最优全数字预编码方案。最后从信噪比和射频数两个方面分析了不同预编码方案对能源效率性能的影响。（2）介绍了在MISO系统中的物理层安全问题,给出了安全容量的定义以及通信系统中存在窃听者时的系统模型。分析了传统的迫零预编码方案和人工噪声辅助的预编码方案,并对其进行了仿真分析。在添加了人工噪声的预编码方案中,对波束成形和人工噪声进行了联合优化,仿真结果表明,添加人... 

【文章来源】：南京邮电大学江苏省

【文章页数】：59 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

(a)共享型混合波束成形系统结构图

图 2.1(b) 分离型混合波束成形系统结构图如图 2.1 所示的两种混合波束成形结构，假设基站处配置了 NM 根天线，下行链路有 N户，每个用户均为单天线设备。则下行链路的接收信号可表示为：y HADs n（2.1）其中，s是大小为 N 1的向量，表示 N 个发送数据，D为数字预编码矩阵，大小为N N 为模拟预编码矩阵，大小为 NM N，H 为信道状态矩阵，大小为 N NM，n 为噪声向量.1.2 两种混合阵列划分毫米波信号传播的一个重要特征是时域和空域的多路径稀疏性。反射的毫米波信号的下降很快，只有少数多路径信号以某些集中方向到达，非视距（NLOS）分量的功率远低距（LOS）分量。由于多路径稀疏性，大规模的混合阵列成为毫米波通信的有吸引力的方案。一方面，使用波束成形模拟子阵列如相控阵列，可以通过调整接收或发射的信号

【参考文献】：
期刊论文
[1]Physical Layer Security with Its Applications in 5G Networks:A Review[J]. Li Sun,Qinghe Du.  中国通信. 2017(12)
[2]毫米波大规模MIMO系统中低复杂度混合预编码方法[J]. 向建伟,于秀兰,景小荣.  电信科学. 2016(09)
[3]5G若干关键技术评述[J]. 张平,陶运铮,张治.  通信学报. 2016(07)
[4]大规模MIMO关键技术及应用[J]. 张中山,王兴,张成勇,吕少波.  中国科学:信息科学. 2015(09)
[5]5G移动通信网络关键技术综述[J]. 赵国锋,陈婧,韩远兵,徐川.  重庆邮电大学学报(自然科学版). 2015(04)
[6]面向5G无线通信系统的关键技术综述[J]. 杨绿溪,何世文,王毅,代海波.  数据采集与处理. 2015(03)

博士论文
[1]可重构天线的研究及其在MIMO系统中的应用[D]. 秦培元.西安电子科技大学 2011

硕士论文
[1]基于保密速率最大化的认知无线电网络物理层安全算法[D]. 谢成静.重庆邮电大学 2016
[2]基于人工噪声的物理层信息安全研究[D]. 刘娟.山东大学 2013



本文编号：3490132