[發明專利]一種抵抗竊聽節點竊取信息的物理層安全傳輸方法

有效

• 申請號: 201610230517.9
• 申請日: 2016-04-14
• 公開（公告）號: CN105790818B
• 公開（公告）日: 2017-06-06
• 發明（設計）人: 高貞貞;黃智捷;孫黎;任品毅
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H04B7/06
• 分類號: H04B7/06;H04B7/0413;H04L29/06
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司61200
• 代理人: 陸萬壽

1.一種抵抗竊聽節點竊取信息的物理層安全傳輸方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)在信息傳輸開始前，源節點和目的節點均依次發送訓練序列，使源節點和目的節點估計出源節點到目的節點的等效信道信息h_n,k，其中，n∈{1,...,N_r}，k∈{1,...,N_t}，N_t為源節點設置的天線數目，N_r為目的節點的天線數目；

2)源節點對待發送數據進行編碼，得待發送符號以及發送該待發送符號的天線序號，然后再對待發送符號添加人工噪聲，然后將增加人工噪聲后的待發送符號通過選擇出來的天線發送至目的節點；

3)目標節點接收源節點發送過來的符號，然后對源節點發送過來的符號通過最大似然譯碼器進行譯碼，完成信息的物理層安全傳輸；

步驟2)中源節點將待發送的數據進行編碼，得待發送符號以及發送該待發送符號的天線序號的具體操作為：

1a)源節點每次發送的數據為log₂(M)+2log₂(N_t)比特數據，源節點對待發送數據中第1位到第log₂(M)位的數據采用M-QAM調制方式進行調制，得到待發送符號X；

2a)源節點將待發送數據中第log₂(M)+1位到第log₂(M)+log₂(N_t)位的數據轉換為到十進制數N₁-1，然后選擇源節點中的第N₁個天線作為發送待發送符號X中實部X_re的天線；

3a)源節點將待發送數據中第log₂(M)+log₂(N_t)+1位到第log₂(M)+2log₂(N_t)位的數據轉換為十進制數N₂-1，然后將源節點中的第N₂個天線作為發送待發送符號X中虛部jX_im的天線。

2.根據權利要求1所述的抵抗竊聽節點竊取信息的物理層安全傳輸方法，其特征在于，步驟2)中對待發送符號添加人工噪聲的具體操作為：

1b)源節點中第N₁個天線到目的節點的等效信道h₁以及源節點中第N₂個天線到目的節點的等效信道h₂分別為：

其中，h_m,n為源節點中的第m根天線到目的節點中的第n根天線之間的信道，其中，1≤m≤N_t，1≤n≤N_r，h₁及h₂均服從均值為零、方差為的復高斯分布，及分別為等效信道h₁及h₂的相位，|h₁|及|h₂|分別為等效信道h₁及h₂的模；

2b)對待發送符號X中的實部X_re及虛部jX_im進行預編碼及添加人工噪聲，得源節點中第N₁根天線發送的信號及源節點中第N₂根天線發送的信號分別為：

其中，V為添加的人工噪聲，V服從均值為零、方差為的復高斯分布。

3.根據權利要求2所述的抵抗竊聽節點竊取信息的物理層安全傳輸方法，其特征在于，步驟3)的具體操作為：

目的節點收到的信號為：

其中，n_b為均值為零、方差為σ²的復高斯白噪聲，目的節點將其各根天線上接收到的信號相加，得信號y_b，其中，

$\begin{array}{c}{y}_b=\underset{i=1}{\overset{N_r}{\Σ}}{h}_{N_1,i}{X}_{N_1}+\underset{i=1}{\overset{N_r}{\Σ}}{h}_{N_2,i}{X}_{N_2}+\underset{i=1}{\overset{N_r}{\Σ}}{n}_{bi}=h_1{X}_{N_1}+h_2{X}_{N_2}+\underset{i=1}{\overset{N_r}{\Σ}}{n}_{bi}\\ =\left|h_1\right|X_{re}+j\left|h_2\right|X_{im}+\underset{i=1}{\overset{N_r}{\Σ}}{n}_{bi}\end{array}---\left(6\right)$

然后通過目的節點的最大似然譯碼器對信號y_b進行譯碼，完成信息的物理層安全傳輸，其中，目的節點的最大似然譯碼器為：

$\<{\hat{X}}_{re},{\hat{X}}_{im},\hat{m},\hat{n}\>=\arg \underset{X\∈A,h_m,h_n\∈H}{\min }\left|\right|y_{bi}-\left|h_m\right|X_{re}-j\left|h_n\right|X_{im}\left|\right|---\left(7\right)$

其中，h_m為等效的信道狀態信息，其中，為經過最大釋然譯碼估計出的符號的實部以及虛部，為經過最大釋然譯碼估計出的發射天線的序號。