基于非完美信道状态的下行OFDMA系统中优化物理层安全问题的资源分配算法研究

2018年第19卷第3期

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《信息与电子工程前沿（英文）》 >> 2018年第19卷第3期 doi: 10.1631/FITEE.1700026

基于非完美信道状态的下行OFDMA系统中优化物理层安全问题的资源分配算法研究

. State Key Laboratory of Advanced Optical Communication Systems and Networks, Peking University, Beijing 100871, China.. Department of Electrical & Computer Engineering, Colorado State University, Fort Collins, CO 80523, USA.

发布日期： 2018-05-28

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摘要

介绍了一种基于正交频分多址（OFDMA）技术的下行通信系统中优化物理层安全问题的资源分配方案。假设系统中存在多名合法用户和一名采取“被动窃听”方式的非法入侵者，同时考虑基站端收到合法用户和窃听者的信道状态信息均含有误差。讨论了3种非完美信道状态信息情况，分别是：（1）信道信息存在估计误差；（2）信道信息反馈存在时延，需要通过预测估计当前信道状态；（3）反馈信道容量受限，导致量化误差，运用率失真理论可以推导出反馈信道容量的下界。我们把优化问题建模成一个功率和子载波的联合分配问题，优化目标为最大化用户最小的遍历安全容量。该优化问题是一个混合整数非线性规划问题，最优解计算复杂度较高。为降低求解复杂度，提出一种两步次优算法，分别进行子载波分配和功率分配。在给定某种子载波分配方案时，可以通过一种多项式复杂度算法，得出最优功率分配方案。仿真结果证明我们提出的算法在性能上可以逼近最优解。

关键词

资源分配 ; 正交频分多址（OFDMA） ; 非完美信道状态信息 ; 物理层安全