研究内容

本文主要研究了基于一般随机矩阵量化的MIMO安全系统，并研究这一系统的效果。在上述讨论到的条件中，一般假定发送端可以获得接收端完美的信道状态信息。然而这种假定看上去太过理想化，特别是在频分双工系统中。通常来说，接收端估计它的信道状态信息，然后将其传输回发送端。通常的过程是这样的，接收端使用最小均方差估计技术来获得信道状态信息的估计[11][12]，然后原发送端从原来的接收端处接收到量化后的信道状态信息反馈[13][14][15]。对于一个有信道状态信息估计的安全系统来说，有学者提出了单极天线的安全开关传输方案[16][17]。对于一个采用了人工噪声的有信道状态信息估计的安全系统来说， 有学者研究了一个最理想的有最大信噪比的接收端波束形成[18]， 有学者研究了最冗杂的波束向量[19][20]，以及调查了安全系统的效果[21]。同时，对于大量有估计的信道状态信息的MIMO系统，有学者分析了系统的遍历保密速率[22][23]。考虑到信道状态信息的量化反馈，有学者分析在非完美信道状态信息下安全系统的效果[24][29]。此外有学者研究了在人工噪声辅助的情况下，安全系统可实现的安全速率[24]。

研究框架

本文研究框架的安排如下：第2章展现了一个MIMOME系统模型的考虑情况。对于MIMOME系统来说，第3章获得了安全损失速率的上限，而第4章论述为保持特定的安全通信服务质量所要求的反馈比特率。

此外，第4章也提出了一个针对MISOSE系统的信道状态信息反馈策略。第5章提供了结果的模拟，而结论的总结写在了第6章.

在本文中，我们研究了MIMOME系统中，合法接收端在非完美信道状态信息的情况下的安全表现。因为接收端使用了随机矩阵量化这一策略，来量化估计信道状态信息，所以会存在量化误差和信道估计误差。我们获得了一个由于接收端的信道状态信息误差测量导致的安全损失速率的上限。通过这个上限，我们设计了一个有限的给反馈策略来保证安全服务的质量。这一策略表明了,反馈率的数值会随着合法接收端信道估计用到的导频数，以及发送的传输功率的变化而变化。既然MISOSE系统只是MIMOME系统的一个特例，那么它的安全损失速率上限和反馈方案，我们可以从MIMOME系统的结果中得到。两种系统的反馈策略表明了信道估计的准确度和量化水平可以提高机密系统的表现，而且两者可以互补。