信道预测天线选择的空时分组码物理层安全增强

发布时间：2024-03-04 01:22

　　针对延时发射天线选择(TASD)/正交空时分组码(OSTBC)无线通信系统,基于最小均方误差(MMSE)信道预测器,提出一种系统物理层安全增强方案。将MMSE信道预测方案应用于TASD/OSTBC无线通信系统,构成信道预测发射天线选择(TASP)/OSTBC无线通信系统,并对其推导瑞利块衰落信道上安全中断概率、非零安全容量概率以及渐近安全中断概率的解析表达式。在此基础上,分析主信道收发天线数、窃听者天线数和信道的归一化延时等参数对系统物理层安全性能的影响。数值计算和仿真结果表明,采用TASP可以提高OSTBC编码无线通信系统的物理层安全性能。

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【部分图文】：

图1TASP/OSTBC无线通信系统的物理层安全模型

本文研究对象为时间选择性瑞利衰落信道上采用组合信道预测发射天线选择(TASwithPrediction,TASP)和OSTBC的MIMO无线通信系统,其信道增益服从同一分布并且互相独立。如图1所示,在此系统中,三节点被动窃听模型由Alice、Bob和Eve组成,其分别配有NA....

图2TASP/OSTBC无线通信系统的安全传输帧结构

Alice采用如图2所示的传输帧结构,每帧帧长均为Lb个符号,每帧的前NA个符号周期内发送正交导频序列,用于Bob对主信道进行信道估计和预测。采用K阶MMSE维纳信道预测器,Bob可得第α+D块的预测主信道系数为:

图3TASP/OSTBC与TASD/OSTBC系统的安全阵列增益

当NB=NE=2时,在不同fdτ下TASP/OSTBC与TASD/OSTBC无线通信系统的安全阵列增益曲线如图3所示。由图3可知,在相同fdτ下,TASP/OSTBC无线通信系统的安全阵列增益值始终大于TASD/OSTBC无线通信系统。当fdτ=10-1时,TASP较TASD方案....

图4不同NE和fdτ下TASP/OSTBC的非零安全容量概率

当NB=2时,不同NE和fdτ下TASP/OSTBC无线通信系统的非零安全容量概率曲线如图4所示。由图4可知,在相同fdτ下,增加窃听者天线数提高了窃听者的接收分集增益,导致TASP/OSTBC无线通信系统的非零安全容量概率变小,降低了系统的安全性能。当NE一定时,非零安全容量概....

本文编号：3918664