[發明專利]基于物理層認證的URLLC系統的性能評估方法及系統

有效

• 申請號: 201910165590.6
• 申請日: 2019-03-05
• 公開（公告）號: CN109743731B
• 公開（公告）日: 2020-01-10
• 發明（設計）人: 謝寧;張齊齊
• 申請（專利權）人: 深圳大學
• 主分類號: H04W12/06
• 分類號: H04W12/06;H04W24/08
• 代理公司: 44398 深圳舍穆專利代理事務所(特殊普通合伙)
• 代理人: 黃賢炬

1.一種基于物理層認證的URLLC系統的性能評估方法，是包括發射端和接收端的基于物理層認證基于URLLC系統的性能評估方法，其特征在于，

包括：

所述發射端向所述接收端發射幀，所述幀包括導頻信號、認證信號和信息信號，所述認證信號疊加在所述信息信號上形成標簽信號，所述信息信號由初始信號進行信道編碼和調制獲得，基于所述信息信號、哈希函數和密鑰獲得所述認證信號；

所述接收端基于所述幀計算幀差錯概率，基于所述幀差錯概率獲得數據傳輸的解碼概率，所述接收端基于所述幀和假設檢驗條件獲得虛警概率，計算所述虛警概率的期望進而獲得平均虛警概率，基于Neyman–Pearson(內曼-皮爾遜)理論，設置所述平均虛警概率等于虛警概率的上限，獲得最優閾值，基于所述最優閾值獲得檢測概率，基于所述檢測概率獲得平均檢測概率；并且

當所述解碼概率和所述平均檢測概率滿足系統要求時，所述幀通過認證，所述接收端基于所述解碼概率和所述平均檢測概率獲得吞吐量，以評估URLLC系統的性能，

其中，基于可實現吞吐量、幀長度和信息比特數可以獲得幀差錯概率，所述幀差錯概率滿足所述解碼概率滿足p_Data＝1-ε(k_d,n,γ)，其中，ε表示所述幀差錯概率，k_d表示所述初始信號的信息位長度，n表示所述幀的幀長度，γ表示信噪比，C(γ)表示香農容量，V(γ)表示信道分散系數，n_d表示所述標簽信號的信號長度，p_Data表示所述解碼概率，當p_Data≥1-ε_R時，所述解碼概率滿足系統要求，其中，ε_R表示可靠解碼的閾值，基于內曼-皮爾遜理論，滿足P_FA≤ε_PFA，P_FA表示虛警概率，ε_PFA表示虛警概率的上限，表示平均虛警概率，設置平均虛警概率等于虛警概率的上限，即獲得最優閾值，基于最優閾值，假設接收端接收的幀中的衰落系數為常數，基于接收的幀獲得檢測概率，在零均值復高斯信道條件下，通過期望算子對檢測概率進行運算獲得平均檢測概率所述平均檢測概率滿足其中，θ^*表示所述最優閾值，且滿足表示所述認證信號的功率分配因子，γ_h表示信道信噪比，當時，所述平均檢測概率滿足系統要求，ε_S表示安全認證的閾值，所述吞吐量滿足其中，表示吞吐量。

2.根據權利要求1所述的性能評估方法，其特征在于：

所述幀是短幀結構，所述幀的幀長度n等于所述導頻信號的信號長度n_p和所述標簽信號的信號長度n_d，即n＝n_p+n_d。

3.根據權利要求1所述的性能評估方法，其特征在于：

所述信息信號的信號長度等于所述認證信號的信號長度等于所述標簽信號的信號長度n_d。

4.根據權利要求1所述的性能評估方法，其特征在于：

所述信息信號的功率分配因子與所述認證信號的功率分配因子之和滿足

5.一種基于物理層認證的URLLC系統的性能評估系統，是包括發射裝置和接收裝置的基于物理層認證的URLLC系統的性能評估系統，其特征在于，

包括：

所述發射裝置，其用于向所述接收裝置發射幀，所述幀包括導頻信號和標簽信號，所述標簽信號包括認證信號和信息信號，所述認證信號疊加在所述信息信號上形成標簽信號，所述信息信號由初始信號進行信道編碼和調制獲得，基于所述信息信號、哈希函數和密鑰獲得所述認證信號；以及

所述接收裝置，其用于基于所述幀計算幀差錯概率，基于所述幀差錯概率獲得數據傳輸的解碼概率，所述接收裝置基于所述幀和假設檢驗條件獲得虛警概率，計算所述虛警概率的期望進而獲得平均虛警概率，基于Neyman–Pearson(內曼-皮爾遜)理論，設置所述平均虛警概率等于虛警概率的上限，獲得最優閾值，基于所述最優閾值獲得檢測概率，基于所述檢測概率獲得平均檢測概率，當所述解碼概率和所述平均檢測概率滿足系統要求時，所述幀通過認證，所述接收裝置基于所述解碼概率和所述平均檢測概率獲得吞吐量，以評估URLLC系統的性能，

其中，基于可實現吞吐量、幀長度和信息比特數可以獲得幀差錯概率，所述幀差錯概率滿足所述解碼概率滿足p_Data＝1-ε(k_d,n,γ)，其中，ε表示所述幀差錯概率，k_d表示所述初始信號的信息位長度，n表示所述幀的幀長度，γ表示信噪比，C(γ)表示香農容量，V(γ)表示信道分散系數，n_d表示所述標簽信號的信號長度，p_Data表示所述解碼概率，當p_Data≥1-ε_R時，所述解碼概率滿足系統要求，其中，ε_R表示可靠解碼的閾值，基于內曼-皮爾遜理論，滿足P_FA≤ε_PFA，P_FA表示虛警概率，ε_PFA表示虛警概率的上限，表示平均虛警概率，設置平均虛警概率等于虛警概率的上限，即獲得最優閾值，基于最優閾值，假設接收端接收的幀中的衰落系數為常數，基于接收的幀獲得檢測概率，在零均值復高斯信道條件下，通過期望算子對檢測概率進行運算獲得平均檢測概率所述平均檢測概率滿足其中，θ^*表示所述最優閾值，且滿足表示所述認證信號的功率分配因子，γ_h表示信道信噪比，當時，所述平均檢測概率滿足系統要求，ε_S表示安全認證的閾值，所述吞吐量滿足其中，表示吞吐量。