基于OFDM的用户接入控制技术研究(4)

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随着无线通信的飞速发展，其占用的无线频谱资源也越来越多，同时，可用的频谱资源也是有限的。而信道特性却在不断的变化，如何能够提高频谱资源的利用率也变成了研究的重点方向。在时域，频域和空间域上，有研究者改进资源利用方案，提出如TDMA，FDMA等多种用户接入方法，节约了频谱资源。然而从2G到3G再到现在的4G，对于室外的移动速率的要求越来越高，宽带接入的呼声渐高但却有着较高的复杂性，对于频谱的利用率也未能达到期望的程度。而此时，OFDM技术在高速数据传输领域有着出色的高频谱利用率，抗多径衰落等特性，并且它还具有相对低的复杂性和高的频谱利用率，从而受到了人们的广泛关注。在现代的大规模MIMO通信系统中，正交频分多址接入(orthogonal frequeney pision multiplexing access，简称OFDMA) 技术[4]具有在高速数据传输领域的出色的高频谱利用率，抗多径衰落等特性，并且一般与多天线阵列结合使用，很适合现代的大规模MIMO通信系统。

所以结合上述背景，本文提出了基于OFDM和信道本身衰落特性和噪声等的思路来实现指定用户的接入控制功能。

1.1 研究现状分析

1.1.1 OFDM技术的研究现状

1.1.2 随机波束成形的研究现状

1.1.3 通信安全的研究现状

1.2 章节安排

在第二章中，会介绍总体方案的设计、系统的模型的构建、用户安全接入控制方法的设计以及仿真工具的介绍。大概的介绍了设计思路以及仿真工具的优缺点。

在第三章中，将会介绍关于用户选择的原理分析以及利用MATLAB的仿真实现选择用户的功能。

在第四章中，将会介绍关于实现安全信息发送的方法、安全容量计算的推导以及利用MATLAB仿真实现安全信息发送。之后通过仿真观察安全容量的变化，估算验证系统的安全容量。

第五章中，将会分析利用MATLAB所仿真出的安全容量变化趋势图，分析影响系统安全容量的因素。对于结果进行分析验证。

2 总体方案设计

之前研究者所提出的方案都是在源节点知道其他节点的信道状态信息的情况下的所设计的安全算法。但是在目前的大规模MIMO系统中，我们常采取频分双工(FDD)的工作方法。并且在现有的容量分析研究方法中，大部分方法是在假定源节点与目的节点两节点都知道所有信道状态信息，或是两者其中之一知道的情况下，来进行容量的计算分析。但实际上，在频分双工(FDD)的工作方式下，上下行信道是非互易性的，源节点只能利用反馈信道所得到的信息来获取上下信道的状态。基于信道状态信息的物理层的安全算法需要源节点接收目的节点反馈的大量信道状态信息，然而由于信道资源是有限的，过多的反馈目的节点信息也会降低系统的安全容量。所以本文提出减少反馈信息，减少信令开销的思想，通过对比接受端的信噪比，由信噪比作为索引值来找到信道状态最佳的信道。

本文利用OFDM技术正交波束互相不干扰的特性，反馈各信道状态信息，再根据反馈回来的信道状态信息，决定在哪个信道上发送有用信号，以信噪比值的大小作为信道选择的基准。各目的节点发送反馈信息之后，再利用随机波束成形[14]和人工干扰技术分别发送有用信息和等功率分配的人工噪声来进行接入控制，达到了只消耗有限的信令开销就实现了避免窃听节点接收到有用信息的目的。之后我们利用随机过程的方法，估算出系统安全吞吐量。并对系统安全吞吐量进行了仿真。仿真结果证明，本文方法提升了系统的安全吞吐量。所以本文所提出的方法不仅节约了频谱资源，对于通信信息的安全及高效传输也有着重要的理论和实际意义。文献综述