大规模MIMO作为5G时代移动通信中的重要技术,其安全性对于以互联为目标的移动通信系统来讲是至关重要的。针对传统MIMO信道检测技术在物理层之上进行,通信系统规模大与资源开销大等,论文开展了大规模MIMO信道的物理层攻击检测研究,利用大规模MIMO信道的物理层统计特征,实现物理层攻击检测,论文主要工作如下:(1)提出了针对于大规模MIMO信道的可信中继协议。利用大规模MIMO信道的物理层统计特征信息,在每个信道相干间隔内,在发送包含有信息的信号之前发送一个额外的参考导频信号。根据基站端节点收到的参考向量信号和信息向量信号,分析出中继协议中的中继发送错误的导频信号、中继篡改信息信号等。(2)提出了导频信号的统计决策值。利用导频信号的经验分布与概率分布,判断导频信号是否被攻击。同时,源节点需要将多个信息信号在连续的不同的相干时间间隔内发出,降低信道衰落对攻击检测的影响。在导频阶段,中继端到基站端之间的信道状态信息将会被中继所实施的导频信号攻击所篡改,错误的导频信号将对信道的估计造成困难。同时在信道经历深度衰落时,信息信号的物理层信息将受到干扰,影响攻击检测方案的性能。为此,利用基站在多个相干时间间隔内对信号进行采样,获得遍历各信道衰落状态的观测值序列,通过该序列构建统计决策值,以期将信道衰落的影响平均化,来减少偶然发生的在某些相干时间间隔内信道深度衰落对攻击检测所产生的影响。(3)提出了基于物理层信息的统计决策值和适用于大规模MIMO信道的跨相干符号块物理层攻击检测方案。利用导频信号对信息信号进行降维压缩,通过计算两个向量信号的内积,利用上述的中继协议所提供的较为准确的大规模MIMO信道状态信息,将大规模MIMO系统中的信号维度压缩到一维,降低对信道估计误差所带来的影响,实现了适用于大规模MIMO信道的跨相干符号块物理层攻击检测方案。同时从理论上分析了统计决策值的检测性能,证明了在没有上层密钥的协助下,也可以实现对复杂攻击的渐近无差错检测。(4)利用Matlab对所提出的大规模MIMO信道跨相干符号块的物理层攻击检测方案进行仿真实验,通过模拟中继对导频信号及信息信号的攻击,在不同区块数量以及不同直传信道质量的情况得到方案误判概率的趋势图。仿真结果表明,所提出的攻击检测方案是可行的。同时,通过与现有的物理层攻击检测方案仿真对比,该方案在有噪大规模MIMO信道下的检测性能更优。综上所述,大规模MIMO信道的跨相干符号块物理层攻击检测方案在检测性能方面更有优势,形成了大规模MIMO系统内生安全能力,为之后的大规模MIMO系统的物理层安全研究提供了新的方向。