[發(fā)明專利]基于FDA偽裝欺騙的系統(tǒng)安全性能評(píng)估方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910939809.3
• 申請(qǐng)日: 2019-09-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110677207B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-11-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王文欽;姬士龍;陳慧;張順生;廖軼
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H04B17/336
• 分類(lèi)號(hào): H04B17/336
• 代理公司: 成都宏順專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51227
• 代理人: 李順德

本發(fā)明涉及無(wú)線通信的物理層信息安全技術(shù)。本發(fā)明公開(kāi)了一種基于FDA偽裝欺騙的系統(tǒng)安全性能評(píng)估方法，包括以下步驟：步驟1：以FDA天線的某一個(gè)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(chǔ)上加入不同的頻偏，然后通過(guò)FDA天線將攜帶信息的信號(hào)發(fā)射出去；步驟2：合法用戶D根據(jù)信號(hào)發(fā)射機(jī)的特點(diǎn)設(shè)計(jì)其信號(hào)接收機(jī)，并對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行信息解調(diào)；步驟3：竊聽(tīng)用戶E對(duì)其接收機(jī)接收到的信號(hào)進(jìn)行判斷，根據(jù)接收信號(hào)特征采用OFDM的信號(hào)處理方式，對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行信息解調(diào)；步驟4：根據(jù)步驟2和步驟3分別計(jì)算出合法用戶和竊聽(tīng)用戶的接收信噪比，然后計(jì)算系統(tǒng)的安全傳輸速率，以此來(lái)對(duì)系統(tǒng)安全性能進(jìn)行評(píng)估。本發(fā)明保證了信息的安全傳輸。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無(wú)線通信的物理層信息安全技術(shù)，特別涉及根據(jù)頻控陣天線發(fā)射信號(hào)的特性，誤導(dǎo)竊聽(tīng)用戶的信息接收，增強(qiáng)系統(tǒng)的安全通信性能的技術(shù)，具體是基于FDA偽裝欺騙的系統(tǒng)安全性能評(píng)估方法。

背景技術(shù)

無(wú)線傳播信道的開(kāi)放性使得傳輸?shù)谋Ｃ苄畔⒑苋菀妆桓`聽(tīng)者攔截。同時(shí)，移動(dòng)終端持續(xù)增加的網(wǎng)絡(luò)犯罪事件也暴露了無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)巨大的信息安全隱患。因此，信息安全問(wèn)題備受關(guān)注。

傳統(tǒng)的加密技術(shù)只提供計(jì)算安全性，且嚴(yán)重依賴密鑰的復(fù)雜程度，而一旦找到一種有效的方法來(lái)解決相應(yīng)的數(shù)學(xué)問(wèn)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(chǔ)。物理層安全通過(guò)充分利用無(wú)線信道的物理層特性來(lái)實(shí)現(xiàn)安全可靠的信息傳輸。目前，物理層安全已經(jīng)成為無(wú)線通信和網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。

近年來(lái)，定向調(diào)制(Directional Modulation,DM)作為物理層安全研究中一項(xiàng)新的技術(shù)，并越來(lái)越受到學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)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(guò)改變每個(gè)輻射天線陣元發(fā)出信號(hào)的相位來(lái)形成定向波束，將信息傳輸?shù)狡谕姆较颍垣@得高增益。然而，相控陣的波束只與方向相關(guān)，而在距離上不起作用。故只能在方向維上帶來(lái)系統(tǒng)安全。

頻控陣天線(Frequency Diverse Array,FDA)是近年來(lái)提出的一種新體制的陣列天線技術(shù)。與傳統(tǒng)的相控陣天線不同的是，頻控陣通過(guò)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(yuǎn)場(chǎng)成為隨位置、角度和時(shí)間變化的函數(shù)。頻控陣天線波束的這種特征產(chǎn)生許多新的功能，它能夠形成與距離相關(guān)的發(fā)射波束，如圖1a所示，克服了傳統(tǒng)相控陣天線不能有效控制發(fā)射波束的距離指向問(wèn)題，并具有很多獨(dú)特的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)和廣闊的發(fā)展應(yīng)用前景。頻控陣天線首先被運(yùn)用在雷達(dá)領(lǐng)域，但這種距離和角度的依賴特性使其也能在無(wú)線物理層信息安全領(lǐng)域有很大的應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于提供一種基于FDA偽裝欺騙的系統(tǒng)安全性能評(píng)估方法，對(duì)利用頻控陣技術(shù)進(jìn)行物理層信息加密的安全性評(píng)估方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明具體實(shí)施方式的一個(gè)方面，提供了一種基于FDA偽裝欺騙的系統(tǒng)安全性能評(píng)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(gè)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(chǔ)上加入不同的頻偏，然后通過(guò)FDA天線將攜帶信息的信號(hào)發(fā)射出去；

步驟2：合法用戶D根據(jù)信號(hào)發(fā)射機(jī)的特點(diǎn)設(shè)計(jì)其信號(hào)接收機(jī)，并對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行信息解調(diào)；

步驟3：竊聽(tīng)用戶E對(duì)其接收機(jī)接收到的信號(hào)進(jìn)行判斷，根據(jù)接收信號(hào)特征采用OFDM的信號(hào)處理方式，對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行信息解調(diào)；

步驟4：根據(jù)步驟2和步驟3分別計(jì)算出合法用戶和竊聽(tīng)用戶的接收信噪比，然后計(jì)算系統(tǒng)的安全傳輸速率，以此來(lái)對(duì)系統(tǒng)安全性能進(jìn)行評(píng)估。

進(jìn)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(gè)陣元作為參考陣元；這樣，第n個(gè)天線陣元的發(fā)射信號(hào)表示為：