Основные понятия
空間的に相関したフェージングを考慮したビーム空間Massive MIMOシステムにおいて、チャネル統計を活用したジャミング検出方式と、ジャマーおよびユーザのアンテナドメインチャネルを推定するためのMMSEベースの2段階推定方式を提案する。
Аннотация
空間的に相関したビーム空間Massive MIMOにおけるジャミング検出とチャネル推定
本論文は、ランダムなパイロットジャミング攻撃下にあるビーム空間Massive MIMOシステムにおいて、空間的に相関したフェージングを考慮したマルチユーザアップリンクビームトレーニング中のジャミング検出とチャネル推定の問題を調査している。
ジャミング検出
- 観測信号をパイロット空間に射影することで、ジャマーとユーザからの信号を区別する。
- 使用されていないパイロットに対応する複数の射影された観測ベクトルを用いて、一般的なチャネル条件を持つシステムのための、局所的に最も強力な検定 (LMPT) に基づくジャミング検出方式を提案する。
- 検出確率と誤警報確率の解析式を、射影された観測ベクトルの2次統計量と尤度関数を用いて導出する。
チャネル推定
- 検出されたジャマーとユーザに対して、射影された観測ベクトルを用いた2段階最小平均二乗誤差 (MMSE) チャネル推定を提案する。
- チャネル推定の一部として、正規のパイロットベクトルとランダムなジャミングパイロットベクトルの内積のノルムと位相を推定する方式を開発する。これは、線形MMSE推定と、複数の射影された観測ベクトルの双線形形式を用いて得ることができる。
シミュレーション結果
- 提案された手法は、中程度のチャネル相関レベルでベースラインと比較して検出確率を32.22%向上させ、チャネル推定は-15.93 dBの平均二乗誤差を達成することをシミュレーションにより確認した。
論文の貢献
- 空間的に相関したチャネルフェージングを考慮した、ランダムパイロットジャミング攻撃下でのマルチユーザアップリンクビームトレーニングモデルを提案。
- 使用済みおよび未使用のパイロットシーケンスに射影された観測ベクトルを利用して、正当なユーザとジャマーからの信号を区別。
- 未使用のパイロットに対応する複数の射影された観測ベクトルに基づいて、ジャミングの存在に関する仮説検定問題を定式化。
- LMPTに基づく検出方式を提案し、その性能を分析。
- ジャミングパイロットの内積を推定するためのMMSEベースの2段階チャネル推定方式を提案。
結論
本論文では、空間的に相関したビーム空間Massive MIMOシステムにおけるジャミング検出とチャネル推定の問題に対処するための包括的なフレームワークを提案した。提案された方式は、チャネル統計量を利用して、強化されたジャミング検出能力と正確なチャネル推定を実現する。シミュレーション結果は、提案された手法の有効性と、様々なシステムパラメータの下でのロバスト性を示している。
Статистика
提案された検出器は、中程度のチャネル相関レベル(相関係数0.5)で、ベースラインと比較して検出確率が32.22%向上した。
チャネル推定の平均二乗誤差は、チャネル相関レベルが高い場合(相関係数0.8)で-15.93 dBを達成し、チャネル相関レベルが低い場合(相関係数0.2)でさらに優れた性能を示した。