[發(fā)明專利]大規(guī)模MIMO系統(tǒng)下基于回傳方式的PSA檢測方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 202011269756.8 | 申請日： | 2020-11-13 |
| 公開（公告）號： | CN112491826B | 公開（公告）日： | 2022-03-11 |
| 發(fā)明（設計）人： | 袁暢;許煒陽;趙發(fā)香 | 申請（專利權(quán)）人： | 重慶大學 |
| 主分類號： | H04L9/40 | 分類號： | H04L9/40;H04W12/122;H04B7/0456;H04B7/08 |
| 代理公司： | 北京同恒源知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11275 | 代理人： | 趙榮之 |
| 地址： | 400044 重*** | 國省代碼： | 重慶;50 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 大規(guī)模 mimo 系統(tǒng) 基于 方式 psa 檢測 方法 | ||
本發(fā)明涉及一種大規(guī)模MIMO系統(tǒng)下基于回傳方式的PSA檢測方法，屬于通信技術(shù)領(lǐng)域。在時分雙工TDD的系統(tǒng)中，由于上下行鏈路之間的互易性，若竊聽者在上行鏈路訓練階段發(fā)動了PSA，那么合法用戶的信道估計結(jié)果將會受到竊聽鏈路的污染，導致下行鏈路傳輸階段使用的預編碼也會發(fā)生改變。最終使得下行傳輸時竊聽者處的接收信號得到增強，同時合法用戶處的信號質(zhì)量將會下降。針對合法用戶的信道統(tǒng)計特性未知時PSA該如何檢測的問題，本發(fā)明將判決執(zhí)行放在各用戶處單獨進行，利用回傳信號構(gòu)建判決度量，并且各用戶只需要提前知道噪聲方差。檢測執(zhí)行過程雖然更復雜，但檢測性能也更優(yōu)異。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于通信技術(shù)領(lǐng)域，涉及大規(guī)模MIMO系統(tǒng)下基于回傳方式的PSA檢測方法。
背景技術(shù)
Massive MIMO系統(tǒng)通過在基站上部署大量天線，同時共享相同的時頻資源，以此來實現(xiàn)頻譜效率的提高。研究發(fā)現(xiàn)，當基站部署的天線數(shù)目遠大于用戶側(cè)天線數(shù)目時，根據(jù)大維隨機矩陣理論，從基站到各用戶間的信道將漸進正交，并且不相關(guān)噪聲和小尺度衰落的帶來的影響也被消除，并且基站部署天線的數(shù)量越多，陣列增益也就越大；此外，一些簡單的線性信號處理方法，例如匹配濾波(Matched Filter,MF)預編碼和檢測都與MassiveMIMO系統(tǒng)具有良好的相性。
另一方面，由于無線介質(zhì)的開放性，無線通信容易受到竊聽。傳統(tǒng)維護通信安全的方法大多應用在上層，一是通過加密方法，利用密鑰分別對發(fā)送信息及接收信息進行加密及解密，二是通過設計嚴密的安全傳輸協(xié)議來保障傳輸?shù)陌踩浴６詮母`聽信道模型引入保密容量的概念以來，這啟發(fā)研究者們在除了使用高級加密方法外，還可以通過應用信息論和信號處理技術(shù)來保障數(shù)據(jù)的安全傳輸。如今，物理層安全逐漸成為當前提供安全通信的研究熱點之一。要想充分利用Massive MIMO抗被動竊聽的優(yōu)勢，一個至關(guān)重要的先決條件是信道狀態(tài)信息，這通常是在數(shù)據(jù)傳輸之前發(fā)送導頻序列來進行估計的。但是，它恰恰為惡意節(jié)點提供了攻擊合法傳輸?shù)臋C會。竊聽者通過發(fā)送與合法用戶相同的導頻序列，使合法用戶信道估計受到竊聽鏈路的污染，從而導致下行鏈路傳輸時嚴重的信息泄漏，這種攻擊方式被稱為導頻欺騙攻擊(Pilot Spoofing Attack,PSA)，并引起了廣泛的關(guān)注。
發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種大規(guī)模MIMO系統(tǒng)下基于回傳方式的PSA檢測方法。
為達到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：
大規(guī)模MIMO系統(tǒng)下基于回傳方式的PSA檢測方法，該方法包括以下步驟：
S1：使用經(jīng)典的Alice-Bob-Eve模型來描述傳輸過程；
S2：提出基于回傳方式的Massive MIMO系統(tǒng)PSA方法，使得能夠應對先驗消息βh,k未知時的狀況，包括回傳策略、先驗信息獲取、判決度量設計以及PSA檢測關(guān)鍵參數(shù)分析。
可選的，所述S1具體包括訓練階段和回傳階段；
訓練階段中，Alice處的接收信號表示為
對應的LS信道估計結(jié)果分別表示為
其中H0表示假設訓練階段沒有受到任何影響，H1表示假設Eve對合法傳輸訓練階段發(fā)動了PSA；
Bobs到Alice的信道矩陣為其中βh,k和分別表示第k個用戶到基站間信道向量的大尺度衰落和小尺度衰落；hk中的各元素為獨立同分布的復高斯隨機變量，分布的均值和方差分別為0和1，即并且不同用戶的信道向量之間也是相互獨立的；
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