22327

رديابي و مقابله با اخلال گر در سيستم هاي انبوه آنتني با استفاده از اطلاعات جهتي كاربران

كارشناسي ارشد

مخابرات سيستم

1396

1399/3/31

دكتر محمد رضوي زاده

برق

يستم‌هاي انبوه‌آنتني يكي از كليدي‌ترين تكنولوژي‌هاي نسل پنجم شبكه‌هاي بيسيم سلولي مي‌باشند كه به واسطه‌ي بكارگيري آرايه‌اي با تعداد زيادي آنتن در ايستگاه پايه داراي بازده طيفي و انرژي بالايي مي‌باشند. اين ويژگي‌ها مي‌توانند در كنار تكنولوژي‌هاي ديگر پاسخگوي افزايش سريع و روزافزون استفاده از سيستم‌هاي سلولي باشند. عملكرد يك سيستم‌ انبوه‌آنتني به طور قابل توجهي وابسته به دقت اطلاعات ايستگاه پايه از كانال كاربران مي‌باشد و هر گونه حمله‌اي به مرحله‌ي تخمين كانال مي‌تواند موجب كاهش كارايي اين سيستم‌ها شود. شبكه‌هاي بيسيم به علت ويژگي پخش فراگير آن‌ها در برابر حملات اخلال‌گرها آسيب‌پذير مي‌باشند كه اين مسئله نيازمند بررسي و ارائه راه حلي براي آن است. مقابله با حمله‌ي اخلال‌گر داراي دو مرحله مي‌باشد. در مرحله‌ي اول ايستگاه پايه بايد با استفاده از اطلاعات دريافتي در فاز تخمين وجود حمله‌ را شناسايي كند و در مرحله‌ي بعد با استفاده از روشي مناسب به مقابله با آن بپردازد. در اين پايان‌نامه سعي شده با توجه به اين نكته كه سيستم‌هاي انبوه‌آنتني داراي تفكيك‌پذيري بالايي در حوزه‌ي زاويه هستند، روشي مبتني بر زواياي دريافت سيگنال ارائه شود. در ابتدا با استفاده از تخمين مسيرهاي دريافت سيگنال‌هاي پايلوت‌ در مرحله‌ي تخمين كانال و بكارگيري اين نكته كه بخش بزرگي از پايلوت‌ها از مسيرهاي اخلال‌گر نيز دريافت خواهند شد، روشي براي رديابي اخلال‌گر و زواياي آن پيشنهاد شده است. در ادامه با استفاده از اين اطلاعات، تكنيكي براي طراحي بردارهاي ديكدري كه بتوانند تاثير تداخل عمدي اخلال‌گر را كاهش دهند، ارائه شده است. نتايج شبيه‌سازي نشان مي‌دهد كه روش پيشنهادي، عملكرد قابل توجهي در رديابي و مقابله با اخلال‌گر دارد.

1399/05/27

Direction-Based Jamming Detection and Suppression in Massive MIMO Systems

6/21/2021 12:00:00 AM

Massive multiple-input multiple-output is one of the prominent technologies for the fifth generation and beyond wireless networks due to its amelioration of spectral and energy efficiencies. However, achieving a good performance from massive MIMO systems highly depends on the accuracy of channel state information which is usually acquired through pilot sequences. Any significant decrease in channel estimation accuracy can lead to major performance loss. Specifically, since wireless systems are prone to security attacks due to their broadcasting nature, adversarial devices can substantially deteriorate massive MIMO systems' spectral efficiency by transmitting jamming signals in both channel training and data transmission phases. Thus, detecting and suppressing such attacks is of great importance and should be addressed in designing massive MIMO networks. To make the jamming attacks futile, the base station should first detect that there is a jammer in the system then take the proper counter-measures. In this thesis, we utilize directional information of received signals to propose a new jamming detection and suppression technique. The directional information is considered because massive MIMO systems have a great angular resolution due to exploiting a large number of antennas in the base station. At first, we use received signals in the channel training phase to estimate directions from which each pilot is received. Since a proportion of pilots are also received along with jammer's directions, we suggest a method to detect jammer and its directions. Furthermore, using the information obtained in the previous stages, we propose a technique for improving channel estimation precision and designing combining vectors which can suppress jammer's attack on uplink spectral efficiency. Simulation results illustrate that the proposed schemes are able to effectively detect jammer and reject its impact on the system's performance.