基于统计信道状态信息的多波束卫星系统安全波束成形设计
2021-06-10解路瑶顾晨伟汪萧萧欧阳键
工程科学与技术 2021年3期
林 敏,解路瑶*,顾晨伟,林 志,汪萧萧,欧阳键
(1.南京邮电大学 通信与信息工程学院,江苏 南京 210003;2.国防科技大学 电子对抗学院,安徽 合肥 230037)
随着现代航空航天和通信技术的不断发展,卫星通信因其具有覆盖范围广、通信容量大和不受地理限制等优点,已广泛应用于广播、救援、军事等多种场景[1–4]。然而,由于卫星通信的广域覆盖特性和广播特性使得其传输的信号极易被非法用户窃听,因此如何保证合法用户的通信安全成为了卫星通信中的关键问题。不同于传统的基于计算复杂度的上层加密算法[5–6],物理层安全技术利用无线信道的随机性、互易性、信道间的差异性等特点从物理层角度增强信息传输的安全性[7–9]。Wyner[10]和Csiszar[11]等的研究表明了当窃听信道的质量低于合法用户信道的质量时可以实现安全传输,该成果为物理层安全技术的研究奠定了基础。
基于多天线的波束成形(beamforming,BF)技术作为实现无线通信物理层安全的一种有效手段,既可以增强合法用户对信号的接收,同时也能有效地抑制窃听过程,受到了学术界的广泛关注[12–15]。张杰等[16]研究了在已知理想的窃听信道状态信息的情况下,以安全速率最大化为优化目标,提出了迫零和增强信漏噪比安全BF算法,并通过仿真得出了增强信漏噪比BF算法能获得更好的安全速率。由于在实际的通信场景中,发送端获取的信道状态信息存在估计误差和反馈时延等情况,理想的信道状态信息几乎无法获取。……
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