大规模全维度MIMO中继网络中的物理层安全技术研究

The large-scale MIMO relay networks can greatly enhance the spectrum efficiency, power efficiency, and system capacity, and expand the coverage. Meanwhile, one of the main challenges to build the large-scale MIMO systems in practice is that the number of antennas that can be equipped at a base station, while the full-dimension MIMO (FD-MIMO) system scheme can deal with this challenge. Moreover, physical layer security is a new technique for the secure communication, and plays an important role for the development of the future mobile communication. In this project, we will study the secrecy capacity of the large-scale FD-MIMO relay networks by adopting information theory and physical layer security technologies. Then, in order to obtain better secrecy system performance, we will design the 3D mixed-ADC scheme, the hybrid precoding scheme, and the power allocation scheme..For the large-scale FD-MIMO relay networks, this project will offer a novel way to study the physical layer security, and it will also provide the fundamental theories and the application scheme for improving the secrecy system performance.

大规模MIMO中继网络具有极大提高频谱功率、功率效率、系统容量和扩大无线信号覆盖范围等优点，是未来移动通信的关键技术之一。同时，全维度MIMO系统方案可以有效应对在有限空间内构建大规模MIMO系统的挑战。另外，物理层安全技术作为一种保障安全通信的新兴技术手段，也为无线通信技术的发展发挥着重要作用。针对采用全维度MIMO系统方案的大规模全维度MIMO中继网络，本项目拟以信息论和物理层安全技术为理论基础和技术手段，立足于探索大规模全维度MIMO中继网络的安全容量，在此基础上研究3D混合ADC方案和3D混合预编码方案，制定采用人工噪声技术的最佳功率分配策略, 以获得高效的安全通信系统性能。本项目的研究，可以为大规模天线环境下全维度MIMO中继网络的物理层安全技术研究提供新思路、新方法，并为提升大规模全维度MIMO中继网络的安全性能提供理论支撑和应用方案。

大规模MIMO中继网络具有极大提高频谱功率、功率效率、系统容量和扩大无线信号覆盖范围等优点，是未来移动通信的关键技术之一。另外，物理层安全技术作为一种保障安全通信的新兴技术手段，也为无线通信技术的发展发挥着重要作用。因此研究大规模MIMO中继网络的物理层安全技术有重要的意义。本项目研究了大规模MIMO中继网络的系统性能，提出了一种最优功率分配方案。同时，本项目研究双向多对大规模MIMO中继网络的安全性能，揭示天线数和用户对数对系统安全性能影响的规律。项目完成了预期目标，取得了预期的研究成果。本项目的研究，可以为大规模MIMO中继网络的物理层安全技术研究提供新思路、新方法，并为提升大规模MIMO中继网络的安全性能提供理论支撑和应用方案。