有限字符输入下基于截断速率的安全空间调制天线选择算法.docx

在多输入多输出（MIMO）通信系统中，空间调制（SM）是一种高效的技术，它在保持空间复用和空间分集之间的良好平衡的同时，降低了硬件成本。SM的独特之处在于每个时隙只使用一个有源发射天线，因此只需要一个射频链路。然而，当发射天线数量不是2的整数次幂时，需要通过算法来选择合适的天线组合以适应SM系统。发射天线选择（TAS）就是解决这个问题的关键，它通过评估性能指标来选取最优的天线组合，以提升系统性能。 传统的TAS方法如最优容量天线选择和欧几里得距离优化天线选择（EDAS）虽然提高了安全容量，但它们的计算复杂度较高。为了降低复杂度，文献中提出了一些新策略，例如基于矩阵降维的准则和利用正交三角分解减少计算汉明距离的次数。在安全通信领域，物理层安全技术被广泛应用，例如文献中提到的将天线选择算法与人工噪声技术结合，增强了MIMO系统的安全性。 在有限字符输入的条件下，文献[18]提出了两种新的TAS方案：最大保密速率（Max-SR）和基于信漏噪比（SLNR）的天线选择算法。文献[19]进一步引入了截断速率的概念，优化了功率分配因子，以提升安全性能。截断速率是衡量系统性能的一个重要指标，它与保密速率密切相关。通过直接处理截断速率的表达式，本文提出了一种基于截断速率的天线选择算法，该算法通过遍历所有可能的天线组合来寻找最佳的发射天线组合，从而最大化保密速率。 为了解决传统算法的高复杂度问题，本文提出了基于列范数之差的搜索算法。这个算法首先对矩阵范数进行列展开，然后计算合法接收者和窃听者信道对应的列范数之差，选择差值最大的天线组合，大大降低了算法的复杂度。此外，结合人工噪声（AN）技术，将AN矢量映射到合法信道的零空间，进一步提高了安全SM系统的保密速率。 仿真结果显示，提出的改进的基于截断速率（ICOR）的算法相比基于SLNR和Max-SR的TAS方案，具有更好的保密速率性能，同时保持了较低的计算复杂度。通过SM系统特性的分析，本文还计算出对应的次优功率分配因子，以实现更高的保密速率和更低的误码率（BER）。 本文聚焦于有限字符输入下的安全空间调制系统，提出了一种新的基于截断速率的天线选择算法，旨在优化系统的保密性能，同时降低算法的复杂度。通过理论分析和仿真验证，这种改进的算法显示出了优越的性能表现。