基于非重叠到达角的分布式大规模MIMO 的抗截获传输方法*

黄 铃，徐键卉，陈丽花，葛燕妮

（陆军工程大学，江苏 南京 210000）

0 引言

在分布式大规模多输入多输出（Multiple-Input Multiple-Output，MIMO）系统中，主动导频攻击对系统的上行信道估计精度和安全传输性有非常严重的影响，在已有的关于分布式大规模MIMO 物理层安全传输问题的研究中，大部分都采用人工噪声和下行功率优化等存在复杂度过高问题的策略来降低主动窃听的影响。为有效解决以上问题，本文提出基于非重叠到达角的信道估计算法来提升信道估计精度。该算法在减少信道误差的同时能够提升系统的抗截获传输能力。

1 系统模型

假设一个分布式大规模MIMO 系统，含有I个用户和J个无线接入点（Access Point，AP），每个AP 配有L根天线，每个用户配有1 根天线。另外还存在有一个单天线窃听者对某个用户进行主动窃听。系统上下行数据传输均采用时分双工模式进行，所有AP 可同时为I个用户提供数据服务，各个AP 通过前向链路连接到CPU。窃听场景示意图如图1所示。

1.1 信道模型

信道模型采用窄带多径信道模型[1]，假设每条信道由P条传输路径组成，第i个用户和第j个AP的信道hji∈CL×1可表示为：

式中：βji表示大尺度衰落；∈CN(0,1)表示第p条路径的小尺度瑞利衰落；α()表示第p条路径的阵列方向矢量，其表达式为：

式中：d为天线间隔距离；λ为信号波长；，∈[0,π]为第p条路径的到达角（Angle of Arrival，AOA）。

1.2 上行导频训练

假设φk∈Cτp×1表示第k个用户的导频信号且满足||φk||2=1，信道相干块长度为τ，导频序列长度为τp，那么用于下行数据传输长度为τ-τp。为避免导频污染我们假设导频长度与用户数相同，即τp=I，并且每个用户之间都使用非相干导频，即。……