[發明專利]一種多中繼系統下基于物理層安全的合法監聽方法

有效

• 申請號: 201811218384.9
• 申請日: 2018-10-18
• 公開（公告）號: CN109088891B
• 公開（公告）日: 2021-05-11
• 發明（設計）人: 張士兵;胡英東;李業;高銳鋒
• 申請（專利權）人: 南通大學
• 主分類號: H04L29/06
• 分類號: H04L29/06
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 顧森燕

本發明公開了一種多中繼通信系統下基于物理層安全的合法監聽方法，包括第一階段：可疑源節點利用中繼選擇策略向中繼節點發送信息，監聽節點根據全局網絡的信道狀態信息計算能被竊聽的中繼節點并向中繼節點發送干擾信息嘗試改變中繼選擇的結果；第二階段：被選中的中繼節點向目的節點傳輸信息，監聽節點嘗試從中繼節點處竊聽信息。考慮基于內容的監聽策略，監聽節點根據能達到的最大可達監聽速率選擇中繼節點，從而獲得最大的監聽速率。本方法根據改變監聽節點選擇中繼節點的依據，同樣適用于基于事件的監聽策略，即監聽節點根據竊聽成功的可能性選擇中繼節點，從而保證監聽的成功率。

技術領域

本發明所屬通信技術應用領域，具體涉及一種多中繼通信系統下基于物理層安全的合法監聽方法。

背景技術

隨著5G和認知無線電網絡的發展，無線通信技術迎來了新一輪的機遇與挑戰。無線通信的開放特性使它更容易受到外來的侵擾從而埋下潛在的危機。近年來，物理層安全技術收到了學者們的廣泛關注。物理層安全技術從通信底層出發，能夠有效的提高通信系統的安全性。目前，許多研究假設無線傳輸雙方都是合法的，從而致力于保護合法傳輸者不受到外來惡意或者非法節點的竊聽和攻擊。然而，隨著移動設備數量的大幅增長，應急網絡變得更容易被非法用戶乃至恐怖分子利用，從而產生惡劣的影響。在這種情況下，職能部門(例如政府機構)需要采取諸如竊聽或者干擾等合理措施對非法可疑的通信鏈路進行監聽乃至破壞，從而保障無線通信系統乃至社會治安的安全性。

物理層安全與協作中繼技術的發展在給合法通信帶來安全保障的同時也為非法通信帶來了一定的便利。中繼選擇技術能夠通過選擇最優協作中繼給整個通信系統帶來最大的傳輸速率。目前對于監聽技術的研究主要集中在點對點通信系統和單中繼協作系統中。在多中繼系統中，當非法鏈路采用中繼選擇策略時，合法監聽會變得越發困難。因此，需要采用合適的方法，在多中繼系統中，對非法鏈路進行有效的監聽。

發明內容

為了解決現有技術的缺點，本發明提供一種在多中繼系統下基于物理層安全的合法監聽方法，針對多中繼通信網絡，結合波束成形技術與迭代算法，能夠實現監聽者在多中繼系統非法鏈路采取中繼選擇策略時的有效竊聽，提高監聽節點的可達監聽速率。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種多中繼通信系統下基于物理層安全的合法監聽方法，所述多中繼通信系統包含一個可疑源節點，一個可疑接收節點，多個協作中繼節點和一個監聽節點，其中源節點，接收節點，中繼節點均配置單天線，而監聽節點配置多天線，源節點利用中繼選擇策略選擇一個中繼節點協作傳輸，監聽節點利用干擾改變源節點的選擇，在多中繼通信系統下基于物理層安全的合法監聽方法包括如下內容：

第一階段：源節點利用中繼選擇策略向中繼節點發送信息，監聽節點根據全局網絡的信道狀態信息計算能被竊聽的中繼節點并向中繼節點發送干擾信息嘗試改變中繼選擇的結果；

第二階段：被選中的中繼節點向目的節點傳輸信息，監聽節點嘗試從中繼節點處竊聽信息。

作為優選，監聽節點通過截取非法鏈路的先導信息和基于先導信息的反饋信息獲得全局信道狀態信息。

作為優選，監聽節點根據全局信道狀態信息，判斷無干擾時非法鏈路選擇的協作中繼節點和對各中繼節點處的可達監聽速率，通過分類討論，判斷是否采用反中繼選擇算法向中繼群發射干擾信號，改變非法鏈路選擇的協作中繼，

當沒有中繼節點在第二時隙可以被監聽時，可達監聽速率為0；

當可疑鏈路選擇的中繼節點能夠在第二時隙被監聽且具有最大的傳輸速率，不需要采用反中繼選擇算法；

當可疑鏈路選擇的中繼節點與第二時隙能夠達到最大監聽速率的節點不一致的時候，利用反中繼選擇干擾算法在第一時隙對中繼進行干擾，改變可疑鏈路選擇的中繼。