[發(fā)明專利]一種基于媒介調(diào)制的物理層安全傳輸方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811062502.1
• 申請日: 2018-09-12
• 公開（公告）號: CN109286430B
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發(fā)明（設計）人: 高貞貞;白少壯
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H04B7/0413
• 分類號: H04B7/0413;H04B7/0456;H04B7/06;H04B17/309;H04B17/391;H04K3/00;H04L27/36
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

1.一種基于媒介調(diào)制的物理層安全傳輸方法，其特征在于，該方法基于一個三節(jié)點的網(wǎng)絡系統(tǒng)，分別是源節(jié)點、目的節(jié)點和竊聽節(jié)點，源節(jié)點配備單根天線和R_m個射頻反射鏡，源節(jié)點能夠通過控制射頻反射鏡的開關狀態(tài)來改變射頻特性從而生成個獨立的端對端無線信道，目的節(jié)點配備N_r根天線，竊聽節(jié)點配備N_e根天線，符號調(diào)制方式為M-QAM調(diào)制；源節(jié)點與目的節(jié)點之間直接進行通信，在此過程中，竊聽節(jié)點嘗試竊聽源節(jié)點向目的節(jié)點發(fā)送的信息，并進行解碼；該方法具體包括以下步驟：

1)在每次傳輸開始的時候，源節(jié)點和目的節(jié)點依次發(fā)送訓練序列，這樣源節(jié)點和目的節(jié)點都能夠估計到源-目的節(jié)點的信道狀態(tài)信息；

2)為了達到安全傳輸?shù)哪康模垂?jié)點根據(jù)估計到的信道狀態(tài)信息對所有信道狀態(tài)信息進行二范數(shù)平方值大小排序，排序后的信道編號依次為

3)根據(jù)排序后的信道狀態(tài)信息，源節(jié)點選擇發(fā)送信道并對待發(fā)送的符號進行編碼；在傳輸開始的時候，源節(jié)點將待發(fā)送比特數(shù)據(jù)進行編碼，編碼包括如下步驟：

301)系統(tǒng)每次發(fā)送R_m+log₂(M)比特數(shù)據(jù)，對第1位到第R_m位數(shù)據(jù)，根據(jù)二進制到十進制的映射關系，選擇排序后序號為d的信道傳輸待發(fā)送符號，M為調(diào)制階數(shù)；

302)若符號部分不承載信息，則待發(fā)送符號為1；若符號部分承載信息，則對得到的信道序號進行判斷，若則對第R_m+1位到第R_m+log₂(M)位數(shù)據(jù)采用M-QAM調(diào)制方式進行調(diào)制，得到待發(fā)送的符號x；若則對第R_m+1位到第R_m+log₂(M)位數(shù)據(jù)采用與上面星座完全相反的M-QAM調(diào)制方式進行調(diào)制，得到待發(fā)送的符號x，其中完全相反的星座定義為：分別來自兩個星座的相同符號所對應的比特逐位相反；

4)源節(jié)點用選擇的發(fā)送信道傳輸編碼后的待發(fā)送符號；

5)目的節(jié)點在接收到信號后根據(jù)估計到的源-目的節(jié)點的信道狀態(tài)信息進行解調(diào)得到原始比特。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種基于媒介調(diào)制的物理層安全傳輸方法，其特征在于，步驟5)中，目的節(jié)點在接收到信號后根據(jù)估計到的源-目的節(jié)點的信道狀態(tài)信息進行解調(diào)得到原始比特，具體如下：

501)目的節(jié)點收到的信號為：

式中，n_b是均值為零，方差為σ²的復高斯白噪聲；

由于目的節(jié)點已有源節(jié)點-目的節(jié)點之間的信道狀態(tài)信息h_i,d，i∈{1,...,N_r}，因此目的節(jié)點的最大似然譯碼器寫成：

502)竊聽節(jié)點接收到的信號為：

其中，g_i,d表示源節(jié)點到竊聽節(jié)點的第i根天線之間的第d個信道，服從均值為零方差為σ²的復高斯分布，n_e是均值為零，方差為σ²的復高斯白噪聲；由于竊聽節(jié)點只知道自己的本地信道信息，并且在源-目的節(jié)點與源-竊聽節(jié)點的信道相互獨立，竊聽節(jié)點只能對所有源天線的可能性進行窮舉，進行如下的譯碼操作：

由于竊聽節(jié)點不知道合法信道的排序信息，所以不能對信道承載的比特進行解碼，即使竊聽節(jié)點對接收符號進行了解碼，由于星座的設計，其并不能知道源節(jié)點的對應符號比特。