多用户MIMO下行链路物理层安全研究

随着无线通信的迅猛发展,如何实现信息的安全传输,越来越受到研究人员的广泛关注。考虑实际的通信场景,即发送端已知不完备的信道状态信息(channel state information,CSI),研究了多用户多输入多输出下行链路的物理层安全性能。具体而言,以最大化系统安全容量为多用户调度准则,采用最大比传输波束成形方案,获得了系统安全中断概率(secrecy outage probability,SOP)的闭合表达式及在高SNR下的渐近结果。除此之外,也获得了在已知完备CSI情形下,系统SOP的准确的理论结果及渐近结果。研究表明:已知不完备CSI情形下,网络可获得的分集增益为K;已知完备CSI情形下,分集增益为K×N_B×N_S,其中K、N_B、N_S分别代表用户数目,基站的天线数目和用户的天线数目。最终,通过蒙特卡洛仿真,验证了理论分析的正确性。