多小区大规模 MIMO 系统中的安全传输
信息论
2014-05-29 v1 math.IT
摘要
本文考虑多小区大规模多输入多输出 (MIMO) 系统中的物理层安全配置。具体而言，我们研究多小区大规模 MIMO 系统中的安全下行链路传输，该系统在基站 (BS) 采用匹配滤波预编码和人工噪声 (AN) 生成，并存在被动多天线窃听者。我们研究了在完美训练和导频污染情况下的可实现遍历保密速率和保密中断概率。为此，我们考虑两种不同的 AN 整形矩阵：传统的 AN 整形矩阵，其中 AN 在所有用户信道构成的矩阵的零空间中传输；以及随机 AN 整形矩阵，其避免了寻找大矩阵零空间相关的复杂度。我们的分析和数值结果表明，在采用匹配滤波预编码的多小区大规模 MIMO 系统中：(1) 若用户和窃听者经历相同的路径损耗，则需要生成 AN 以实现正的遍历保密速率；(2) 即使生成 AN，若窃听者天线数量过多且分配给信道估计的功率不足，安全传输也可能无法实现；(3) 对于给定的分配给 AN 的功率比例和给定用户数，在导频污染情况下，遍历保密速率并非基站天线数量的单调递增函数；(4) 随机 AN 整形矩阵提供了有利的性能/复杂度权衡，是传统 AN 整形矩阵的有吸引力的替代方案。
引用
@article{arxiv.1405.7161,
title = {Secure Transmission in Multi-Cell Massive MIMO Systems},
author = {Jun Zhu and Robert Schober and Vijay K. Bhargava},
journal= {arXiv preprint arXiv:1405.7161},
year = {2014}
}