[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

本公開描述一種基于物理層認證的URLLC系統的性能評估方法，其包括：發射端向接收端發射幀，幀包括導頻信號、認證信號和信息信號，認證信號疊加在信息信號上，信息信號由初始信號進行信道編碼和調制獲得，基于信息信號、哈希函數和密鑰獲得認證信號；接收端基于幀計算幀差錯概率，進而計算數據傳輸的解碼概率，接收端基于幀和假設檢驗條件獲得虛警概率，進而獲得平均虛警概率，基于內曼?皮爾遜理論，設置平均虛警概率等于虛警概率的上限，獲得最優閾值，基于最優閾值獲得檢測概率，基于檢測概率獲得平均檢測概率；當解碼概率和平均檢測概率滿足系統要求時，幀通過認證，接收端基于解碼概率和平均檢測概率獲得吞吐量，以評估URLLC系統的性能。

技術領域

本公開涉及URLLC通信技術領域，具體地涉及一種基于物理層認證的URLLC系統的性能評估方法及系統。

背景技術

現有的大多數無線網絡通常專注于以人為中心的通信、延遲容忍內容和可靠性水平從而無法提供超高可靠性和低延遲。另外在諸如增強和虛擬現實、工業控制、自動駕駛或飛行、機器人和觸覺互聯網的領域中設想了無線通信的新用途，例如第五代(5G)無線接入。作為回應，預計新版本的移動蜂窩網絡將支持具有嚴格延遲要求和可靠性的超可靠低延遲通信(Ultra Reliable Low Latency Communications，URLLC)場景。

在現有的URLLC領域中，其安全性通常通過上層的傳統密碼技術來實現，然而，對于安全的URLLC的實現通常考慮兩個問題。其一是效率問題，這是由于在驗證發射機之前，不可避免地要在上層和物理層(PHY)中完成各種耗時的任務。其二是兼容性問題，這是由于不同制造商生產的無線設備各不相同，并且因為在上層缺乏對不同數字語言和通信過程的理解，阻礙了URLLC的大規模連接。然而，在PHY層的各種無線設備的機制是相似的。

發明內容

本公開是為了解決上述現有問題而完成的，其目的在于提供一種能夠在異構共存環境中快速進行認證的基于物理層認證的URLLC系統的性能評估方法及系統。

為此，本公開第一方面提供了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，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。

在本公開中，發射端向接收端發射具有導頻信號、認證信號和信息信號的幀，認證信號疊加在信息信號上，信息信號由初始信號進行信道編碼和調制獲得，基于信息信號、哈希函數和密鑰獲得認證信號；接收端基于幀計算幀差錯概率，進而獲得數據傳輸的解碼概率；接收端基于幀和假設檢驗條件獲得虛警概率，計算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，當平均虛警概率小于或等于虛警概率的上限時，獲得最優閾值，基于最優閾值獲得檢測概率，進而獲得平均檢測概率；并且當解碼概率和平均檢測概率滿足系統要求時，幀通過認證，接收端基于解碼概率和平均檢測概率獲得吞吐量，以評估URLLC系統的性能。由此，能夠在異構共存環境中快速進行認證。