[發(fā)明專利]一種增強(qiáng)的物理層安全通信系統(tǒng)及其方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510406951.3
• 申請日: 2015-07-13
• 公開（公告）號: CN105050078A
• 公開（公告）日: 2015-11-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄧單
• 申請（專利權(quán)）人: 廣州番禺職業(yè)技術(shù)學(xué)院
• 主分類號: H04W12/00
• 分類號: H04W12/00
• 代理公司: 北京科億知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及通信系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，特別的，涉及一種增強(qiáng)的物理層安全通信系統(tǒng)及其方法。

背景技術(shù)

隨著無線通信系統(tǒng)的蓬勃發(fā)展，其通信安全問題受到越來越多的關(guān)注。無線通信系統(tǒng)由于其通信介質(zhì)的開放性，使得任何用戶都可以接收到無線信道中的所有信號。惡意的無線竊聽可以導(dǎo)致信息（如通話信息、身份信息、位置信息、數(shù)據(jù)信息以及移動站與網(wǎng)絡(luò)控制中心之間的信令信息等）泄露。移動用戶的身份信息和位置信息的泄露可以導(dǎo)致移動用戶被無線跟蹤。

為了增強(qiáng)無線通信系統(tǒng)的安全性，相關(guān)研究機(jī)構(gòu)提出各種在物理層實(shí)現(xiàn)安全通信的方法。例如：IEEE學(xué)術(shù)期刊SignalProcessingLetter在2015年8月發(fā)表的學(xué)術(shù)論文SecureRelayandJammerSelectionforPhysicalLayerSecurity中提出節(jié)點(diǎn)選擇技術(shù)。節(jié)點(diǎn)選擇則通過一定的選擇準(zhǔn)則對中繼節(jié)點(diǎn)(或者源節(jié)點(diǎn)、目標(biāo)節(jié)點(diǎn))進(jìn)行選擇，以使得合法鏈路的有效信噪比最大化。

基于節(jié)點(diǎn)選擇的物理層安全通信方法，提供了可度量的安全通信評估與實(shí)現(xiàn)方法，但也存在明顯的缺點(diǎn)：選擇過程中當(dāng)最優(yōu)節(jié)點(diǎn)信噪比仍然較低時(shí)，通信過程依然進(jìn)行，而此時(shí)安全容量較低或者為零。這種場景下主鏈路中的發(fā)射節(jié)點(diǎn)的功率實(shí)際上并沒有發(fā)揮有效安全傳輸?shù)淖饔茫潜焕速M(fèi)。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種增強(qiáng)的物理層安全通信系統(tǒng)及其方法，本發(fā)明通過對接收端信道質(zhì)量的估計(jì)值與預(yù)定義的門限值的對比以及反饋，獲得鏈路開啟或者關(guān)閉的狀態(tài)信息，自適應(yīng)地進(jìn)行鏈路開關(guān)切換，可有效減少無用功率的浪費(fèi)，提高有用功率的占比，在不影響原有通信體制的條件下，提升系統(tǒng)安全容量。實(shí)現(xiàn)了發(fā)射功率的有效利用，提高了系統(tǒng)安全容量。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種增強(qiáng)的物理層安全通信系統(tǒng)，其特征在于：包括

信號質(zhì)量估計(jì)模塊，負(fù)責(zé)對接收端接收信號的瞬時(shí)信道質(zhì)量進(jìn)行估計(jì)；

反饋模塊，負(fù)責(zé)將瞬時(shí)信道質(zhì)量估計(jì)值從接收端反饋到發(fā)射端；

信號質(zhì)量門限生成模塊，負(fù)責(zé)產(chǎn)生信道質(zhì)量門限值；

比較器，負(fù)責(zé)對瞬時(shí)信道質(zhì)量與信道質(zhì)量門限值進(jìn)行比較；

發(fā)射開關(guān)，負(fù)責(zé)對射頻模塊進(jìn)行開關(guān)控制；

射頻模塊，負(fù)責(zé)將完整的物理層信號進(jìn)行中頻處理并完成射頻調(diào)制，通過天線發(fā)射到無線信道中；

其中，所述信號質(zhì)量估計(jì)模塊的輸出端與反饋模塊相連，所述反饋模塊和信號質(zhì)量門限生成模塊均與比較器相連，所述比較器的輸出端與發(fā)射開關(guān)相連，所述發(fā)射開關(guān)的輸出端和射頻模塊相連。

一種增強(qiáng)的物理層安全通信方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、由信號質(zhì)量門限生成模塊提供預(yù)先定義好的門限值；

S2、在接收端由信號質(zhì)量估計(jì)模塊對接收端的瞬時(shí)信道質(zhì)量進(jìn)行估計(jì)，并通過反饋模塊向發(fā)射端進(jìn)行反饋；

S3、在發(fā)送端對上述步驟S1、S2得到的瞬時(shí)信道質(zhì)量與門限值進(jìn)行比較，如果瞬時(shí)信道質(zhì)量大于門限值，則通過發(fā)射開關(guān)打開射頻模塊，使其正常工作；否則將關(guān)閉射頻模塊。

上述的一種增強(qiáng)的物理層安全通信方法，其特征在于：所述步驟S2中瞬時(shí)信道質(zhì)量可通過接收信號的瞬時(shí)功率或者瞬時(shí)信噪比等指標(biāo)進(jìn)行測量，也可以是多個(gè)指標(biāo)的組合，也可以是單次估計(jì)，也可以根據(jù)若干次估計(jì)值進(jìn)行加權(quán)平均。

上述的一種增強(qiáng)的物理層安全通信方法，其特征在于，包括以下步驟：所述步驟S2中反饋模塊向發(fā)射端進(jìn)行反饋可通過專用反饋信道進(jìn)行，也可與正常數(shù)據(jù)一起傳輸?shù)桨l(fā)射端。

上述的一種增強(qiáng)的物理層安全通信方法，其特征在于：所述步驟S1中的門限值可采用信道的瞬時(shí)功率或者瞬時(shí)信噪比等指標(biāo)，也可以是多個(gè)指標(biāo)的組合，也可以是經(jīng)預(yù)先定義的固定值。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明通過對接收端信道質(zhì)量的估計(jì)值與預(yù)定義的門限值的對比和反饋，獲得鏈路開啟或者關(guān)閉的狀態(tài)信息，自適應(yīng)進(jìn)行簡單的鏈路切換，可有效減少無用功率的浪費(fèi)，提高有用功率的占比，在不影響原有通信體制的條件下，提升系統(tǒng)安全容量。實(shí)現(xiàn)了發(fā)射功率的有效利用，提高了系統(tǒng)安全容量。

附圖說明

圖1顯示了本發(fā)明的系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。應(yīng)該理解，這些描述只是示例性的，而并非要限制本發(fā)明的范圍。此外，在以下說明中，省略了對公知結(jié)構(gòu)和技術(shù)的描述，以避免不必要地混淆本發(fā)明的概念。

如圖1所示，一種增強(qiáng)的物理層安全通信系統(tǒng)，其特征在于：包括