認(rèn)知MIMO中的用戶調(diào)度及物理層安全技術(shù)的研究.pdf

1、隨著無線終端數(shù)量急劇增加，無線通信的頻譜資源正面臨激烈的競爭。另一方面，授權(quán)頻譜的低利用率已經(jīng)受到人們重視。這正是一對矛盾，而富有潛力的認(rèn)知無線電技術(shù)正是為解決這一對矛盾而誕生。認(rèn)知無線電技術(shù)通過頻譜感知發(fā)現(xiàn)“頻譜空洞”或通過周圍無線環(huán)境調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)實(shí)現(xiàn)次用戶與主用戶頻譜共享，來容納數(shù)量激增的用戶終端。同時(shí)，多輸入多輸出(MIMO)技術(shù)由于其能夠通過多天線提供更高的容量和更優(yōu)異的接收性能已被廣泛認(rèn)為是一項(xiàng)富有前景的技術(shù)。隨著科技的不斷進(jìn)

2、步和發(fā)展，未來將出現(xiàn)MIMO技術(shù)在認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用。隨著用戶數(shù)的不斷增加，認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)中多MIMO次用戶的調(diào)度和其MIMO的物理層安全將會引起人們的注意。本文以認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)為背景，側(cè)重研究該環(huán)境中的MIMO技術(shù)，包括兩方面：多MIMO次用戶網(wǎng)絡(luò)中的調(diào)度方案；基于物理層，為應(yīng)對共享同一頻譜的非法次用戶對合法用戶的竊聽的方案設(shè)計(jì)。
　　本文針對認(rèn)知MIMO多次用戶網(wǎng)絡(luò)的次用戶調(diào)度，提出了兩種方案：TDMA和TDMA+SDMA

3、。兩種方案都考慮在接收端進(jìn)行天線選擇降低復(fù)雜度，并基于跡設(shè)計(jì)調(diào)度用戶方案，減少上行反饋量。第一種方案考慮每個(gè)時(shí)隙調(diào)度一個(gè)次用戶，次用戶基于各自容量最大化進(jìn)行天線選擇，各用戶基于經(jīng)過天線選擇后的信道狀態(tài)計(jì)算跡，并通過反饋跡至基站完成調(diào)度，反饋量為一標(biāo)量。第二種方案考慮每個(gè)時(shí)隙調(diào)度多個(gè)次用戶，每個(gè)次用戶通過天線預(yù)編碼后選擇條件最好的一副天線，調(diào)度用戶時(shí)，聯(lián)合考慮了次用戶信道與主用戶信道的相關(guān)性以及第一種方案中的跡，反饋量為向量。仿真結(jié)果表明

4、:第一種提出的方案在網(wǎng)絡(luò)吞吐量能夠逼近發(fā)射端已知CSIT的調(diào)度方案。第二種方案由于在每個(gè)時(shí)隙服務(wù)多個(gè)次用戶提升了次用戶網(wǎng)絡(luò)吞吐量，吞吐量要遠(yuǎn)高于第一種方案，但次用戶的平均吞吐量要低于第一種方案。
　　本文針對認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)中共享頻譜后可能存在的安全威脅，提出了一種基于物理層的安全方案。該方案考慮信道信息和人工噪聲加擾等兩部分，設(shè)計(jì)一種保護(hù)合法主用戶的信道信息正常獲取和數(shù)據(jù)的正常去擾，而非法次用戶無法正常處理這兩部分信息的方案。仿真