[發明專利]基于FDA偽裝欺騙的系統安全性能評估方法

有效

• 申請號: 201910939809.3
• 申請日: 2019-09-30
• 公開（公告）號: CN110677207B
• 公開（公告）日: 2021-11-05
• 發明（設計）人: 王文欽;姬士龍;陳慧;張順生;廖軼
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H04B17/336
• 分類號: H04B17/336
• 代理公司: 成都宏順專利代理事務所(普通合伙) 51227
• 代理人: 李順德

本發明涉及無線通信的物理層信息安全技術。本發明公開了一種基于FDA偽裝欺騙的系統安全性能評估方法，包括以下步驟：步驟1：以FDA天線的某一個陣元的載波為參考載頻，其他陣元的載頻為在參考陣元載頻的基礎上加入不同的頻偏，然后通過FDA天線將攜帶信息的信號發射出去；步驟2：合法用戶D根據信號發射機的特點設計其信號接收機，并對接收到的信號進行信息解調；步驟3：竊聽用戶E對其接收機接收到的信號進行判斷，根據接收信號特征采用OFDM的信號處理方式，對接收信號進行信息解調；步驟4：根據步驟2和步驟3分別計算出合法用戶和竊聽用戶的接收信噪比，然后計算系統的安全傳輸速率，以此來對系統安全性能進行評估。本發明保證了信息的安全傳輸。

技術領域

本發明涉及無線通信的物理層信息安全技術，特別涉及根據頻控陣天線發射信號的特性，誤導竊聽用戶的信息接收，增強系統的安全通信性能的技術，具體是基于FDA偽裝欺騙的系統安全性能評估方法。

背景技術

無線傳播信道的開放性使得傳輸的保密信息很容易被竊聽者攔截。同時，移動終端持續增加的網絡犯罪事件也暴露了無線通信網絡巨大的信息安全隱患。因此，信息安全問題備受關注。

傳統的加密技術只提供計算安全性，且嚴重依賴密鑰的復雜程度，而一旦找到一種有效的方法來解決相應的數學問題，密鑰就很容易被破解。

Wyner提出了wiretap信道模型，為物理層安全通信的研究奠定了基礎。物理層安全通過充分利用無線信道的物理層特性來實現安全可靠的信息傳輸。目前，物理層安全已經成為無線通信和網絡領域的研究熱點。

近年來，定向調制(Directional Modulation,DM)作為物理層安全研究中一項新的技術，并越來越受到學術界和工業界的廣泛關注。特別地，由帶有移相器的天線陣元組成的相控陣天線(Phased Array,PA)，通過改變每個輻射天線陣元發出信號的相位來形成定向波束，將信息傳輸到期望的方向，以獲得高增益。然而，相控陣的波束只與方向相關，而在距離上不起作用。故只能在方向維上帶來系統安全。

頻控陣天線(Frequency Diverse Array,FDA)是近年來提出的一種新體制的陣列天線技術。與傳統的相控陣天線不同的是，頻控陣通過在陣列中不同的天線陣元上附加很小的頻偏，可使其波束圖在遠場成為隨位置、角度和時間變化的函數。頻控陣天線波束的這種特征產生許多新的功能，它能夠形成與距離相關的發射波束，如圖1a所示，克服了傳統相控陣天線不能有效控制發射波束的距離指向問題，并具有很多獨特的應用優勢和廣闊的發展應用前景。頻控陣天線首先被運用在雷達領域，但這種距離和角度的依賴特性使其也能在無線物理層信息安全領域有很大的應用前景。

發明內容

本發明的主要目的在于提供一種基于FDA偽裝欺騙的系統安全性能評估方法，對利用頻控陣技術進行物理層信息加密的安全性評估方法。

為了實現上述目的，根據本發明具體實施方式的一個方面，提供了一種基于FDA偽裝欺騙的系統安全性能評估方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：以FDA天線的某一個陣元的載波為參考載頻，其他陣元的載頻為在參考陣元載頻的基礎上加入不同的頻偏，然后通過FDA天線將攜帶信息的信號發射出去；

步驟2：合法用戶D根據信號發射機的特點設計其信號接收機，并對接收到的信號進行信息解調；

步驟3：竊聽用戶E對其接收機接收到的信號進行判斷，根據接收信號特征采用OFDM的信號處理方式，對接收信號進行信息解調；

步驟4：根據步驟2和步驟3分別計算出合法用戶和竊聽用戶的接收信噪比，然后計算系統的安全傳輸速率，以此來對系統安全性能進行評估。

進一步的，所述FDA天線為均勻線性FDA天線，且以天線陣列的第一個陣元作為參考陣元；這樣，第n個天線陣元的發射信號表示為：