[發明專利]用于物理上受保護的友好射頻通信并用于干擾敵對射頻通信的射頻通信和干擾設備及方法

在審

• 申請號: 201880051297.0
• 申請日: 2018-06-05
• 公開（公告）號: CN111052642A
• 公開（公告）日: 2020-04-21
• 發明（設計）人: 拉梅茲·阿斯卡爾;威廉·庫思根
• 申請（專利權）人: 弗勞恩霍夫應用研究促進協會
• 主分類號: H04K3/00
• 分類號: H04K3/00
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 宋融冰

公開了一種射頻通信和干擾設備，被配置為用于物理上受保護的友好射頻通信并用于干擾敵對射頻通信，所述射頻通信和干擾設備包括：天線布置，具有用于發送傳出信號的發送部分和用于接收傳入信號的接收部分；接收器設備，被配置為從在接收頻帶中經由天線布置的接收部分接收的傳入信號中提取傳入信息信號；干擾生成器，被配置為生成用于干擾至少一個干擾頻帶的至少一個干擾信號，其中干擾信號經由發送部分作為傳出信號中的一個被發送，其中所述至少一個干擾頻帶包括接收頻帶；以及自干擾消除設備，被配置為消除至少在接收頻帶中經由接收部分接收的傳入信號中的所述至少一個干擾信號的部分。

本發明涉及與敵對射頻通信的干擾相結合的物理上受保護的友好射頻通信。

對于醫學應用，在參考文獻[1]中提出了一種所謂的“屏蔽”設備，其作為植入的醫療設備與外部竊聽者之間的屏障來操作。該系統仍使用加密算法，該算法不完全依靠物理保密通信方法。

參考文獻[2]的作者研究了在存在被動竊聽者的情況下從源節點到目的地節點的單向鏈路的物理安全性。作者既沒有在存在多個敵對方(論文中僅限于被動竊聽者)的情況下也沒有在維持兩個友好對等體之間的雙向物理上受保護鏈路的情況下解決干擾系統的操作或方案。

根據論文作者，文獻[3]中提出的工作已經考慮了單個集中式干擾源節點(基站)。作為干擾信號源的基站依靠其多天線配置將物理保密性引入兩個單向鏈路(即，上行鏈路和下行鏈路)。這些鏈路在地理位置上并沒有被共同定位，它們分別指向兩個不同的友好終端。上行鏈路和下行鏈路共享與干擾信號相同的頻帶，但是，干擾信號是波束形成的。因此，干擾覆蓋范圍僅限于周圍環境的子空間。這種方法的物理保密性受到竊聽者到終端位置的相對位置的影響。

關于中繼場景中的物理層安全性，文獻[4]中的作者研究了單向中繼場景中的兩種情況：頻譜資源節約型的兩跳全雙工操作，以及其中物理保密性是主要關注點的與干擾相關聯的時分兩跳。后一種情況描述了時間連續的兩跳協議，其中，在第一跳中，中繼節點通過發送干擾信號來保護自身，該干擾信號拒絕竊聽者解碼源并發發送的信號。在第二跳中，中繼將源信號轉發到其目的地節點，而源節點充當友好干擾器。由于該機制依靠將發送劃分為兩個連續的時隙，因此遭受發送中斷的困擾。

本發明的目的是提供一種用于物理上受保護的友好射頻通信并用于干擾敵對射頻通信的改進概念。

在第一方面，本發明提供了一種被配置為用于物理上受保護的友好射頻通信并用于干擾敵對射頻通信的射頻通信和干擾設備，該射頻通信和干擾設備包括：

天線布置，具有用于發送傳出信號的發送部分和用于接收傳入信號的接收部分；

接收器設備，被配置為從在接收頻帶中經由天線布置的接收部分接收的傳入信號中提取傳入信息信號；

干擾生成器，被配置為生成用于干擾至少一個干擾頻帶的至少一個干擾信號，其中該干擾信號經由發送部分作為傳出信號中的一個被發送，其中所述至少一個干擾頻帶包括接收頻帶；以及

自干擾消除設備，被配置為消除至少在接收頻帶中經由接收部分接收的傳入信號中的至少一個干擾信號的部分。

術語“射頻通信”是指經由空氣波的各種通信，諸如語音通信或數據通信。術語“信息信號”是指任何有意義的信號。術語“物理上受保護的”是指通過相應射頻通信系統的物理層來保證安全的那種類型的通信。特別地，它是指其中通過干擾來防止潛在竊聽者接收和解碼有意義的發送的射頻通信系統。此類通信系統提供安全的通信，而無需加密、速記式加密或其它用于保護有意義的發送的已知技術。術語“干擾”是指主動發送無線電波，其覆蓋潛在竊聽者的接收器處的有意義的發送。

自干擾消除是一種消除在通信設備進行發送時泄漏到通信設備的接收器設備中的“不需要的”能量的技術。消除的結果是，接收器從其發送器接收到的噪聲明顯更少或沒有，從而使其可以自由地干凈地接收外部信號。使用自干擾消除技術的通信設備可以在相同頻率上同時進行發送和接收。根據本發明，自干擾消除被用于使接收器設備能夠在存在干擾信號的情況下提取信息信號，這將在下面更詳細地描述。