[發明專利]一種基于無線信道特征的三維星座旋轉加密方法

有效

• 申請號: 201710180906.X
• 申請日: 2017-03-24
• 公開（公告）號: CN106789049B
• 公開（公告）日: 2019-08-09
• 發明（設計）人: 雷菁;李為;李小倩;程龍旺;黃英;王思鑫;潘志鵬;石卉
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科學技術大學
• 主分類號: H04L9/08
• 分類號: H04L9/08;H04L27/26
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 陸薇薇

1.一種基于無線信道特征的三維星座旋轉加密方法，應用于OFDM系統中，其特征在于，包括以下步驟：

(S1)提取等效信道相位：合法的通信節點雙方相互發送探測信號，同時接收對方發來的信息；通信節點雙方分別將自身接收到的信息與自身發送的隨機探測信號進行點乘，提取出點乘后的信息相位即為各通信節點的等效信道相位；

(S2)發送端加密：發送端對傳輸數據信息進行三維映射獲得三維空間的星座點，利用發送端節點的等效信道相位作為密鑰，對星座點進行旋轉加密，獲得加密后的數據信息，具體步驟為，

(S21)設三維空間坐標系坐標軸為x、y、z，原點為o，建立三維映射關系將傳輸數據信息按照每兩比特二進制分別對應三維空間一個星座點坐標進行映射，且所有星座點分布在以o為球心，R為半徑的球體表面；設S表示星座點坐標集合，S_i表示第i個星座點，i取值范圍為i＝1,2,…,N；

(S22)從發送端節點的等效信道相位中選出N組等效信道相位角度，作為星座點的旋轉角度，每個星座點對應三個旋轉角度，第i組旋轉角度記為取值范圍為i＝1,2,…,N；對于S中每一個星座點進行如下旋轉處理，得到加密數據信息S″′＝(S″′₁,S″′₂，…,S″′_N)^T：

(S23)點S_i繞過點S_i且平行于xoy面的平面截球體形成的曲線圓，逆時針旋轉角度得到點S′_i；

(S24)點S′_i繞過點S′_i且平行于xoz面的平面截球體形成的曲線圓，逆時針旋轉角度得到點S″_i；

(S25)點S″_i繞過點S″_i且平行于yoz面的平面截球體形成的曲線圓，逆時針旋轉角度得到點S″′_i；

(S3)將所述步驟(S2)中加密后的數據信息進行I/Q變換為經串/并處理后用于向接收端發送；I/Q變換表示是將數據變換成實數域和復數域；

(S4)接收端解密：接收端節點收到待解密的數據信息進行I/Q變換為數據信息利用步驟(S1)中接收端節點的等效信道相位作為密鑰，對數據信息進行旋轉解密，獲得解密后的數據信息具體為，

(S41)根據步驟(S2)中選擇的等效信道相位角度在接收端節點的等效信道相位角度中選擇對應的三個旋轉角度記為記為接收的數據信息中的第i個星座點，i＝1,2,…,N，對于中每一個星座點進行如下旋轉處理：

(S42)點繞過點且平行于yoz面的平面截球體形成的曲線圓，順時針旋轉角度得到點

(S43)點繞過點且平行于xoz面的平面截球體形成的曲線圓，順時針旋轉角度得到點

(S44)點繞過點且平行于xoy面的平面截球體形成的曲線圓，順時針旋轉角度得到點

(S5)根據最小距離判決法進行解映射：分別計算點到步驟(S2)所述集合S中所有星座點的距離，選出與點距離最小的S中的星座點；根據發送端的S中星座點與每兩比特二進制的三維映射關系進行解調，恢復出發送端發送的二進制數據信號。