低精度大规模天线系统中面对导频攻击的安全传输方法技术方案

本发明专利技术公开了一种低精度大规模天线系统中面对导频攻击的安全传输方法，包括：1)基于加性量化噪声模型得到配备低精度ADC的基站在导频攻击威胁下的信道估计结果；2)基于信道估计值，设计下行传输预编码和人工噪声，并基于加性量化噪声模型得到低精度DAC量化后的发射信号；3)通过分析天线数趋于无穷大时的安全传输速率，得到能使安全传输速率最大化的有用信号和人工噪声功率分配方案。本发明专利技术综合考虑了导频攻击、低精度ADC和低精度DAC对大规模天线系统安全传输的影响，并通过功率分配实现在不同量化精度下的安全传输速率最大化。

【技术实现步骤摘要】
低精度大规模天线系统中面对导频攻击的安全传输方法
本专利技术属于无线通信
，尤其涉及低精度大规模天线系统中面对导频攻击的安全传输方法。
技术介绍
大规模天线是5G网络中的一项关键技术，得益于几十至上百根天线带来的阵列增益和高空间复用性，系统容量可以得到大幅提升。然而，若每根天线所对应的射频电路均配备高精度模数转换器(ADC)和高精度数模转换器(DAC)，整个系统的造价和能耗将会非常之大，严重影响大规模天线技术的普及性。因此，本文考虑配备低精度ADC和DAC的大规模天线通信系统。此外，反向信道估计也是大规模天线系统中常用的信道估计方法，即用户发射导频，基站端进行信道估计。然而，这种信道估计方法面临的重大安全威胁是导频欺骗攻击，即窃听者通过发送与合法用户相同的导频从而污染基站端估计出的合法用户信道，诱使下行波束偏向窃听者。目前为止已有不少工作分别研究了配备低精度ADC和DAC的大规模天线系统安全性能，以及导频欺骗攻击下大规模天线系统的安全性能，但较少有关于低精度ADC和DAC对导频欺骗攻击下系统安全性能影响的研究。因此，低精度大规模天本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.低精度大规模天线系统中面对导频攻击的安全传输方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1，基站配备N

【技术特征摘要】
1.低精度大规模天线系统中面对导频攻击的安全传输方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，基站配备Nt根天线，每根天线配备低精度ADC模数转换器和低精度DAC数模转换器；基站同时服务K个单天线用户，其中用户k被窃听者k窃听；K个用户同时发送长度为τ的导频，窃听者k也发送与用户k相同的导频进行导频攻击，基站基于接收到的经过低精度ADC量化的导频信号进行信道估计；
步骤2，基站根据估计出的信道信息，采用匹配滤波预编码和随机人工噪声进行下行信号传输；
步骤3，基站设计的信号经过低精度DAC量化后进行发送，建立用户k和窃听者k处的遍历速率分析模型，从而计算用户k的安全传输速率；
步骤4，基站对功率分配因子θ进行优化，以最大化用户k的安全传输速率。


2.根据权利要求1所述的低精度大规模天线系统中面对导频攻击的安全传输方法，其特征在于，所述步骤1的具体方法如下：
a、用户k以功率Pp发射导频窃听者k以功率Pe发射导频基站接收到的未经ADC量化的信号为：



其中hk代表基站与用户k之间的信道，he,k代表基站与窃听者k之间的信道，Np表示信道估计阶段基站的接收机基底噪声；
b、信号经低精度ADC量化后，含有量化噪声的有效信号Yp为：



其中表示对进行量化操作，αA为量化耗损因子，αA取决于ADC的量化精度，Qp＝[qp,1,…,qp,τ]为ADC量化噪声，其中qp,i,i＝1,…,τ的方差为：



其中，为的第i列，为的共轭转置，diag(A)表示只保留矩阵A的对角线元素且非对角线元素置0，表示对变量x求期望；
C、基站基于Yp进行信道估计，具体的，基站与用户k之间信...

【专利技术属性】
技术研发人员：任品毅，许茜，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61