[發(fā)明專利]基于最大化竊聽(tīng)方誤碼率的人工噪聲生成方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910077983.1
• 申請(qǐng)日: 2019-01-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109714087B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-02-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 牛鴻;雷霞;肖悅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H04B7/0413
• 分類號(hào): H04B7/0413;H04B7/0456;H04K3/00
• 代理公司: 成都點(diǎn)睛專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51232
• 代理人: 孫一峰

本發(fā)明屬于通信抗干擾技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于最大化竊聽(tīng)方誤碼率的人工噪聲生成方法。本發(fā)明提出了添加人工噪聲的GSM?MIMO系統(tǒng)中一種基于最大化竊聽(tīng)方誤碼率的人工噪聲生成算法。該算法通過(guò)最大化干擾GSM?MIMO系統(tǒng)的竊聽(tīng)方欲解調(diào)出的信號(hào)為人工噪聲的生成準(zhǔn)則，尋找人工噪聲的最佳逼近解，在保證原發(fā)送信號(hào)向量不受影響的前提下，有效實(shí)現(xiàn)了對(duì)竊聽(tīng)方的誤碼率性能的干擾。相比于傳統(tǒng)的人工噪聲系統(tǒng)，既在合法接收方產(chǎn)生了一定的性能增益，又大大惡化了竊聽(tīng)方的性能，使得系統(tǒng)的安全性進(jìn)一步提升。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于通信抗干擾技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于最大化竊聽(tīng)方誤碼率的人工噪聲生成方法。

背景技術(shù)

MIMO系統(tǒng)的基本原理是在無(wú)線通信傳輸系統(tǒng)的收發(fā)設(shè)備上均采用多根天線進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)送傳輸與接收，使空間成為一種可以提高系統(tǒng)性能的資源，通過(guò)對(duì)傳輸空間的自由度進(jìn)行了挖掘形成空間并行傳輸通道，從而實(shí)現(xiàn)高的通信容量和頻譜利用率。相比傳統(tǒng)的SISO系統(tǒng)，MIMO系統(tǒng)通過(guò)對(duì)空間自由度的充分利用，可以帶來(lái)額外的分集，復(fù)用和波束成型增益。

出于提升頻譜效率的目的，GSM作為一種新型的MIMO技術(shù)而提出，其在每個(gè)時(shí)隙激活多于1根發(fā)射天線用以傳輸更多的符號(hào)，保留了SM的主要優(yōu)勢(shì)。因此，GSM采用的策略是選擇天線組合，并在每根天線上傳輸不同的符號(hào)，進(jìn)而提升了整體的頻譜效率。GSM擁有接收方解調(diào)復(fù)雜度低的優(yōu)勢(shì)，但同時(shí)也有向竊聽(tīng)方泄露信息的風(fēng)險(xiǎn)。人工噪聲技術(shù)作為一個(gè)新型的物理層技術(shù)而提出可以較好地提升空間調(diào)制的安全性。但是傳統(tǒng)的人工噪聲采取的生成方式為獨(dú)立的高斯白噪聲，不僅造成了發(fā)射功率的浪費(fèi)，而且對(duì)竊聽(tīng)方的干擾程度不盡理想。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)傳統(tǒng)人工噪聲系統(tǒng)的對(duì)竊聽(tīng)方干擾程度不盡理想的問(wèn)題，本發(fā)明提出一種基于最大化竊聽(tīng)方誤碼率的人工噪聲生成方法。

為更好地對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明，先介紹本發(fā)明技術(shù)方案所用到的術(shù)語(yǔ)和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

MIMO：MIMO技術(shù)指在發(fā)射端和接收端分別使用多個(gè)發(fā)射天線和接收天線，使信號(hào)通過(guò)發(fā)射端與接收端的多個(gè)天線傳送和接收，從而改善通信質(zhì)量。

AN：人工噪聲技術(shù)指人為在發(fā)送信號(hào)向量中添加不影響合法接受方解調(diào)的噪聲，使竊聽(tīng)方受到人為添加的噪聲的干擾，從而提高安全性的物理層技術(shù)。

圖1所示為本發(fā)明添加最大化竊聽(tīng)方誤碼率的人工噪聲的GSM-MIMO系統(tǒng)框圖：

發(fā)射機(jī)結(jié)構(gòu)大致分為如下幾步：

步驟1：確定要選擇的系統(tǒng)的參數(shù)，即確定發(fā)射天線個(gè)數(shù)N_t，激活天線個(gè)數(shù)N_a，接收天線個(gè)數(shù)N_r，調(diào)制方式。

步驟2：對(duì)發(fā)射信號(hào)比特進(jìn)行廣義空間調(diào)制，得到發(fā)送信號(hào)向量。利用信道信息和發(fā)送信號(hào)向量計(jì)算生成的人工噪聲，并與發(fā)送信號(hào)向量相加，然后發(fā)射信號(hào)，接收端再進(jìn)行檢測(cè)。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

初始化

GSM-MIMO系統(tǒng)中，發(fā)送天線，激活天線，合法方接收天線和竊聽(tīng)方接收天線的數(shù)目分別為N_t，N_a，N_r和N_e，且考慮到人工噪聲的生成條件，有N_aN_r。發(fā)送信號(hào)向量表示為則合法方接收信號(hào)向量和竊聽(tīng)方接收信號(hào)分別為

y＝HS_i+u，

z＝GS_i+v。