有限散射环境下的大规模MIMO系统密钥生成方案

摘要：

针对有限散射环境下大规模多输入多输出(MIMO)系统中导频开销大且天线间信道相关性高的问题,提出了一种基于多径分离的密钥生成方案.首先,指出了将独立的多径随机源作为本文方案的共享随机源的优势;其次,设计了完整的密钥生成方案,该方案通过收发双方配合完成多径的波达方向(Direction of Arrival,DoA)估计、空域滤波以及功率分配,从而获得多维独立随机源.相比现有方案,所提方案仅需通过合法发送端和接收端两轮导频互发即可获取上述多维独立随机源,有效降低了导频开销;而且,利用独立的多径随机源,避免了传统方案利用多径叠加后的信道随机源而带来密钥容量的损失问题.因此,所提方案能够在不降低系统密钥容量的同时有效减小了大规模MIMO系统的导频开销;再次,理论分析了密钥容量并对功率固定和密钥容量最大约束下的最优功率分配问题进行求解;最后,仿真验证了所提方案在密钥容量和导频开销方面均优于传统密钥生成方案.

关键词：多径分离、密钥生成、功率分配

所属期刊栏目：24

分类号：TN92

资助基金：国家自然科学基金61871404

在线出版日期：2023-04-28（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：9-17