不完整信道状态信息下的多小区MISO下行链路物理层安全的统一必威体育官网网址性能分析终稿..doc

不完全多MISO下行链路物理层安全统一必威体育官网网址性能分析 摘要：在本文中，我们一个多MISO下行链路，在多天线的基站（BS）发送消息到目的用户，而被动的窃听者试图在每个的拦截信息为了保证信息安全，物理层。由于在不完整的信道状态信息（CSI）残留的干扰存在协调波，这对必威体育官网网址性能有很大的影响。在本文中我们不完全信道状态信息对物理层安全性进行统一的性能分析，并派生，必威体育官网网址中断概率，以及截取概率封闭考虑到的估计精度发送信号信噪比（信噪比）和信道条件我们了一些通过渐进分析的必威体育官网网址性能的。此外，根据得出的理论结果，我们提出一种信道状态信息交换量分配方案。最后，仿真验证我们的理论。 ：信道状态信息是表示共轭转置，是用来表示期望。是指向量的矢量。是表示绝对值。表示范围内最大值，表示是表示最小整数不小于，是表示最大整数不大于。用来表示等分。“i.i.d.” 是指“独立同分布”、“pdf”的意思是“概率密度函数”和“cdf”代表“累积分布函数”。 Ⅲ.系统模型 让我们考虑一个含有K个小区的MISO下行链路，其中一个基站（BS）配备天线发送消息到一个单天线用户，在一个被动的窃听者采用单天线的情况下，他还试图对每个小区的信息进行解码。如图1。在这样的多小区环境中，由于使用一个全频复用模式的小区间干扰可能会严重降低接收到的信号的质量，特别是在一个小区的边缘，导致可能的信息泄漏。在这种情况下，采用物理层安全技术相结合的协调波束形成，以保证信息安全。让我们用和，，来表示小区j的基站到小区j的用户和窃听者，和表示路径损耗，和代表小尺度衰落与独立同分布的高斯分布。然后， 接收到的信号在用户和第K个小区窃听者可以被表示为： （1） （2） 图1：多小区MISO下行链路物理层安全网络模型。 （上至下英文单词：窃听者，用户终端，基站。） 在（1）（2）式中，是发送信号的单位方差，是发射功率，是j号基站的波束，和分别是在第k个用户和窃听者的方差为的加性高斯白噪声。（1）的右手边的第一部分是所需的信号，第二个部分是小区间的干扰，第三部分是噪声干扰。如前面所述，为了提高信号质量，减弱小区间干扰，K个基站间形成了协调波。考虑到性能和复杂度之间的平衡，我们采用了迫零波束。且为了更加精准，第k个基站首先构建一个互补矩阵，然后对进行奇异值分解（SVD）。是相对于非零奇异值的右奇异矩阵，是通过归一化投影上的得到的。位于空间里。这样我们就有了： （3） 因此，如果基站有充分的干扰信道状态信息，小区之间干扰可以完全消除。另一方面，通过投影上的，我们可以最大限度地提高所需信道的有效增益。 在传统的多小区MISO系统，干扰信道状态信息通常是通过主基站和从基站之间使用数字[ 29 ]或模拟[ 30 ]传输获得。从（3）看，协同波束形成只需要信道方向的信息，所以信道状态信息是指信道方向信息的其余部分。由于在实际系统中，回程链路容量有限，邻近的基站，即干扰源，只有部分干扰信道状态信息。真实的和估计的信道状态信息之间的关系通常表示为[ 35 ]，[ 36 ] （4） 和分别是真实的和得到的信道方向矢量，的值越小意味着越高的信道状态信息的准确性，和更低的小区间干扰和更强的无线安全。例如，如果=0，他相邻的基站具有完全的信道状态信息，可以完全取消小区间干扰。另一方面=1，相邻的基站没有任何信道状态信息，随机波束形成，产生最大的小区间干扰。在本文中，我们认为一般情况下，邻近的基站通过信道状态信息在回程链路的交换而具有完整的信道状态信息，构成了在上述两个极端之间的变化，即01。数字传输，且基于码本的量化反馈可以近似为已经被证实（是量化码本的大小）。直观地说，如果信道状态信息的交换量接近无限大，趋近零。如果没有任何信道状态信息交换即=0，则=1。另一方面，在模拟传输中，如果相邻的基站具有完整的回程链路信道状态信息，可以近似为。如果和增加，相邻的基站会具有更准确的信道状态信息。不过也要注意，如果，，，随着天线上数字和模拟传输的减少，会导致量化精度降低相应。 因此，基于不完全信道状态信息的研究，第k个用户和窃听者的信号干扰噪声比分别为： （5） （6） 其中的迫零波束（ZFBF）是根据不完整的信道状态信息设计的，然后，该用户的必威体育官网网址容量可以表示为： （7） 当基站没有与相关的瞬时信道状态信息，提供可靠的必威体育官网网址率是不可能的。因此，本文重点分析的遍历安全速率，必威体育官网网址中断概率和截获概率，只需要知道的分布。本文中的模型可以直接推广到每个小区中的多用户的情况下。 如果在每个小区使用不同的正交资源块的用户（即子载波OFDMA系统），在这篇文章中的理论结果适用于每个资源块。如果资源块被多个用户重复使用，除了小区间干扰外，还有内部干扰。在本文提出的分析框架的基础上，小区内的