分布式多天线跳空收发技术(Ⅱ)——权值反馈型反向训练模式下的0/1式跳空技术

针对正向训练模式下的0/1式跳空技术在跳空图案泄露后存在的安全隐患,提出了权值反馈型反向训练模式下的0/1式跳空技术.该技术在发射方和目标用户均使用多天线,双方采用反向训练技术,使目标用户获得与正向训练模式下一致的权值,而侦听方即使窃取了跳空图案,但由于无线信道的差异性,仍然无法正确解调,这一点完全不同于传统跳频扩频方案.反向训练技术以从根源上解决无线通信安全问题为出发点,充分利用无线信号丰富的时空谱资源,保证了物理层安全传输.仿真结果表明,在跳空图案和反馈权值都泄露的情况下,侦听方的误符号率始终极高,根本无法侦听信息.     

利用均匀线阵实现高移动性通信系统中的多普勒补偿

为了消除高移动性正交频分复用系统中多普勒扩展引发的子载波间干扰,提出一种利用均匀线阵同时补偿多个多普勒频率的方法.该方法首先从空域的角度区分开具有不同多普勒频率的入射径,形成多个子信道,再分别对各个子信道进行多普勒补偿,最后对补偿后的子信道最大比合并,实现多普勒分集增益.子信道的时变性在多普勒补偿后变低,因此可以避免较为复杂的信道估计和均衡算法.仿真结果表明,在阵列孔径足够的情况下,该方法能有效对抗正交频分复用系统在高移动性环境下的误码率平台效应,较单天线接收方法有6~8 dB的信干比增益.     

无线通信中使用随机天线阵列的物理层安全传输方法

为了在无线通信过程中保证信息安全,提出了一种使用随机天线阵列的物理层安全传输方法(RAA方法).该方法在基站端使用多天线而在移动用户端使用单天线,期望移动用户首先发送同步训练符号,基站根据接收到的训练符号估计信道,然后基站随机选取若干天线并根据估计到的信道使用分布式波束形成的方法进行加权发射,各天线发射信号最后在期望用户接收点同相叠加,期望用户可以直接进行最大似然解调.由于基站在发射每个符号时都随机变换天线,将会导致窃听者的信道随机快速变化,因此窃听者无法通过盲均衡算法解调,从而保证了信息的低截获概率.与经典的使用随机加权系数的方法相比,RAA方法具有功率利用率更高的特点.仿真结果表明,在总功率一定的情况下,RAA方法可以在期望用户处获得比已有方法低一个数量级的误码率,而窃听者始终无法正确解调.     

单发多收无线窃听信道中的自适应保密速率传输方案

针对无线通信中基于保密中断的物理层安全问题,提出了一种单发多收(SIMO)窃听信道下使用保密中断概率约束的自适应保密速率方案。利用信道估计与信道的衰落特性分别获得发射端到合法接收端信道(主信道)的信道状态信息(CSI)与发射端到窃听者信道(窃听信道)的统计CSI。在发射端已知主信道CSI而未知窃听信道CSI的情况下,根据主信道CSI和窃听信道CSI的概率密度函数对保密传输速率进行自适应调整,并根据保密中断的定义确定发射门限,然后在满足保密中断概率约束的条件下实现保密吞吐量的最大化。在准静态瑞利衰减信道条件下进行了仿真验证,结果表明:与以往的SISO系统方法相比,在保密中断概率低于0.1、合法接收端天线数不少于窃听端时,系统的保密吞吐量可提高1倍以上;即使合法接收端的天线数少于窃听端,只要合法接收端的天线数足够多,SIMO系统的保密吞吐量仍能优于SISO系统。