【技术实现步骤摘要】
一种人工噪声辅助的大规模MIMO安全统计预编码方法
本专利技术属于通信领域，具体涉及一种在小区内存在窃听用户的通信场景下利用人工噪声辅助的大规模MIMO安全统计预编码方法。
技术介绍
由于无线传输媒介的广播特性，安全性一直是无线传输中最为关键的问题。传统的网络层加密方法建立在一定的运算复杂度之上，会对传输系统造成额外开销并且容易受到攻击。物理层安全传输设计是利用无线信道属性对安全传输进行设计，确保传输数据的机密性。物理层安全传输设计作为对网络层加密的补充已经引起了广泛关注。大规模多入多出(Multiple-InputMultiple-Output，MIMO)是在基站侧使用大量天线同时服务多个用户，可以大幅提高无线通信系统的频谱效率和功率效率，同时提高无线传输的安全性。在现有的大规模MIMO安全传输系统中，基站往往需要获取瞬时信道信息来对发送信号进行传输设计，然而在复杂多变的无线通信环境中获取瞬时信道信息会带来极大的系统开销。与瞬时信道信息相比，统计信道信息具有随时间慢变的特点，更加利于基站及时准确获取。现有的一些利用统计信道信息进行安全传输的方法尽管可以降低系统开...
【技术保护点】
1.一种人工噪声辅助的大规模MIMO安全统计预编码方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)基站配置大规模天线阵列，利用统一的酉变换对小区用户实现大规模波束覆盖；(2)通信过程中基站向信道注入人工噪声，利用小区内合法用户和窃听用户的统计信道信息对发送的信号和人工噪声进行统计预编码设计，其中统计预编码设计以最大化系统可达遍历安全和速率下界为准则，在满足基站功率约束条件下获得基站发送给各合法用户的信号的协方差矩阵以及人工噪声的协方差矩阵；(3)在各合法用户和窃听用户移动过程中，基站与各用户的统计信道信息发生改变，基站间歇性获取统计信道信息，动态更新统计预编码结果。
【技术特征摘要】
1.一种人工噪声辅助的大规模MIMO安全统计预编码方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)基站配置大规模天线阵列，利用统一的酉变换对小区用户实现大规模波束覆盖；(2)通信过程中基站向信道注入人工噪声，利用小区内合法用户和窃听用户的统计信道信息对发送的信号和人工噪声进行统计预编码设计，其中统计预编码设计以最大化系统可达遍历安全和速率下界为准则，在满足基站功率约束条件下获得基站发送给各合法用户的信号的协方差矩阵以及人工噪声的协方差矩阵；(3)在各合法用户和窃听用户移动过程中，基站与各用户的统计信道信息发生改变，基站间歇性获取统计信道信息，动态更新统计预编码结果。2.根据权利要求1所述的一种人工噪声辅助的大规模MIMO安全统计预编码方法，其特征在于：所述步骤(1)中基站配置大规模天线阵列，并使用相同的酉变换生成覆盖整个小区的大规模波束集合，实现对小区用户的大规模波束覆盖；当天线阵列结构确定时，所述的酉变换矩阵也随之确定，且不随着用户位置及信道状态而改变。3.根据权利要求1所述的一种人工噪声辅助的大规模MIMO安全统计预编码方法，其特征在于：所述步骤(2)中统计信道信息为波束域能量耦合矩阵，通过上行探测信号获得。4.根据权利要求1所述的一种人工噪声辅助的大规模MIMO安全统计预编码方法，其特征在于：所述步骤(2)中的发送的信号和人工噪声同时被合法用户和窃听用户接收，合法用户k和窃听用户收到的信号分别为：其中，Gk是基站到用户k的波束域信道矩阵，维度为Nk×M，Ge是基站到窃听用户的波束域信道矩阵，维度为Ne×M，xk和xAN分别为基站发送给用户k的信号和基站发送的人工噪声，nk和ne为零均值单位方差白噪声，K为小区合法用户数，Nk、Ne和M分别为用户k接收天线数、窃听用户接收天线数和基站发射天线数。5.根据权利要求4...
【专利技术属性】
技术研发人员：尤力，陈旭，王闻今，吴文谦，熊佳媛，徐益，高西奇，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32
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