文献综述（或调研报告）：
无线网络已经成为一种主流通信方式，无线介质的广播性质使得访问无线网络变得非常容易。但是这种易访问的性质也使得窃听消息的难度大大降低，从而引起隐私问题。通过在应用程序/网络层中应用密码加密，可以在某些假设条件下实现安全性。然而，漏洞仍然可能存在，比如访问和/或管理密钥存在问题等。物理层安全作为一种补充形式可以用来增强无线传输的安全性[1]。一般的保密问题包含三个节点：发射机，接收机和窃听器(窃听用户)。一般情况下，发射机想要将保密消息发送给预期的接收机，并无论窃听者的位置如何，都无法对其传输的消息解码。如果合法用户比窃听者享有更好的信道条件，那么与发射机的通信将以正确的速率安全地进行，而窃听者几乎无法提取信息[1]。通过利用MIMO系统中的过度自由度，可以通过人工噪声（AN）来增强物理层的安全性。人工噪声可以选择性地降低窃听者的信道条件，使得合法用户的信道条件比窃听者更佳，从而保证保密传输[2]。在通信系统当中，可以通过多根天线来产生人工噪声。产生AN的一个必要条件是传输天线的总天线数量必须大于窃听者的天线数量[3]。如果AN可以在用户信道的零空间中进行理想的设计和传输，只干扰窃听者的信噪比（SINR），就能够对合法用户没有影响;然而，如果用户的信道状态信息（CSI）未被发射机完全知道，则AN可能泄漏到用户信道中，并且恶化用户信号。在设计安全波束形成算法时，必须仔细控制和考虑这个AN泄漏[4]。另一方面，安全无线通信当中的资源分配也引起了广泛的研究兴趣，[4]中已经探讨了消息信号和AN的最优功率分配问题，[5]当中则对传输能量效率进行了优化，从而在功率消耗和可获得的保密中断容量之间取得了平衡。
多天线技术（简称MIMO）是所有先进的蜂窝无线通信系统的核心特征，允许配备有大量天线的基站（BS）在相同的时频资源中为多个单天线用户提供服务。多用户MIMO系统是一种点对点MIMO系统，在这个系统中，一个天线阵同时作为一些自主终端的复合器。这些终端可以很便宜，可以是单天线设备，而且复用吞吐量增益可以通过这些终端共享。一个多用户MIMO系统比一个点对点系统更能容忍传播环境：在直线传播的条件下，点对点系统的可能没有复用增益，但是仍存在于多用户MIMO系统中，并能提供超越瑞利的阵列方案的角度分离。[6]
通信过程分为两个部分：上行链路导频训练以及数据传输。上行链路导频训练包括用户发射训练导频，基站进行信道估计。数据传输的过程是上行链路中用户发射数据，基站根据每个用户的信道估计进行接收检测；下行链路中基站通过信道的估计对发射给用户的信息进行预编码，然后进行传输。
如果信道参数可以在接收机处估计到以及不同天线对间的路径增益相互独立，多天线的使用将大大提高衰弱信道的可达到速率。达到后者的要求十分容易，而前者相对较难，并且对于不同的通信场景有所调整[5]。信道状态信息（CSI）在多用户MIMO系统中承担重要的作用。前向链路的数据传输需要基站知道前向的信道，而反向链路的数据传输需要基站知道反向的信道。[6]
大规模MIMO具有传统多用户MIMO的所有优点，如提高数据速率、提高数据可靠性、降低干扰等，但规模更大，且具有简单的线性预编码/监测方案。实际上，与常规MIMO系统相比，由于噪声和干扰的影响在无限数量的天线限制下完全消失，采用简单匹配滤波器预编码/组合的大规模MIMO使得带宽和/或功率效率大幅度提高。此外，在时分双工(TDD)系统当中，可以利用信道互易性经由上行链路来估计下行链路信道，使得产生的开销与用户数量线性地变化，但与数量本身无关[7]。
近年来，大量的研究认为MIMO是一种有前途的技术，可以用于改善无线通信中的物理层安全性，大量的天线不仅可以用来增加合法用户的信号强度，提升合法用户的通信安全性，而且还可以将AN能量集中到窃听者的方向。在匹配滤波器编码的条件下，假设窃听者可以完全消除所有干扰用户的信号，如果用户和窃听者有着相同的路径损耗，则必须产生AN来获得非零遍历保密速率[8]。而线性数据与AN预编码器的不同组合已经被证明可以用来提升用户保密传输[9]。一般而言，窃听者的窃听方式分为被动窃听与主动窃听，后一种窃听者的恶意行为可以通过加密训练来保护[10]，也可以通过利用发射天线的相关分集来保护[11]。
另一方面，大量MIMO的实际部署是将多个分布式天线组安装到不同的物理位置，并通过高速光纤将其连接到家庭组（即中央处理单元），如创建所谓的分布式天线系统（DAS）[12]。在DAS中，通常称为远程无线电头端（RRH）的分布式天线组具有其自己的一些智能，例如，下行链路传输中的预编码器和辐射功率在RRH之间可能不同，而且DAS在改善室内网络覆盖情况、减少上下行链路中断情况以及提升容量方面具有显著的优点[13]。此外，RRHs在上行链路信道估计和下行波束成形方面的合作可以通过光纤无线电（RoF）技术来实现，由于新型RoF具有较大的带宽和较低的时延特性，对回程链路容量和处理时延的限制可以最小化，这使得我们可以如同传统的大规模MIMO系统一样将RRH作为共站BS天线的扩展[14]。在分布式大规模MIMO的情况下，可以导出具有视距分量的空间相关信道中的遍历上行和速率的等价确定表达式 [15]。具有不同上行检测方法的大规模MIMO均具有部署DAS的可行性[16]。
参考文献：
[1] A. D. Wyner, “The wire-tap channel,” Bell Syst. Tech. J., vol. 54, no. 8, pp. 1355–1387, 1975.
以上是毕业论文文献综述，课题毕业论文、任务书、外文翻译、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
