[發(fā)明專利]針對無線通信的物理層加密傳輸系統及其方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911308517.6
• 申請日: 2019-12-18
• 公開（公告）號: CN111065096B
• 公開（公告）日: 2023-05-09
• 發(fā)明（設計）人: 高媛媛;黃晟;沙楠;臧國珍;郭明喜;劉笑辰;張廣娜;王小雨
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍陸軍工程大學
• 主分類號: H04W12/03
• 分類號: H04W12/03;H04W12/041;H04L9/40;H04L27/00;H04L5/00;H04L1/00
• 代理公司: 北京力量專利代理事務所(特殊普通合伙) 11504
• 代理人: 姚遠方

1.一種針對無線通信的物理層加密傳輸的方法，其特征在于，包括如下方式：

針對多輸入單輸出MISO的無線通信系統的竊聽信道模型，首先合法用戶向該無線通信系統的基站發(fā)送導頻信號，基站根據導頻信號的序列估計出合法信道的信道狀態(tài)信息CSI，所述基站利用該信道狀態(tài)信息CSI生成密鑰；隨后將密鑰與待轉發(fā)的無線信號調制后的符號序列進行卷積加密，將卷積加密后的符號序列和預編碼后的待發(fā)送的無線信號通過信道發(fā)送給接收者，所述接收者接收到卷積加密后的符號序列后就能對該符號序列進行解密，

具體包括如下的具體步驟：

步驟1：構建系統；

所述構建系統，包括：給多輸入單輸出MISO的無線通信系統的基站配備有N_B根天線，合法接收者和竊聽者都為單天線的無線通信終端，所述合法接收者和竊聽者均能接收多輸入單輸出MISO的無線通信系統的基站的無線信號，所述合法接收者和竊聽者均能接收多輸入單輸出MISO的無線通信系統的基站的無線信號的結構就形成了多輸入單輸出MISO的無線通信系統的竊聽信道模型；

該多輸入單輸出MISO的無線通信系統采用時分雙工TDD模型進行通信,其中N_B為大于1的正整數；

所述多輸入單輸出MISO的無線通信系統的基站和合法接收者之間的信道同所述多輸入單輸出MISO的無線通信系統的基站和竊聽者之間的信道相互獨立，所述信道的相干間隔為Lint；

步驟2：信道估計；

所述信道估計，包括：所述合法用戶向該無線通信系統的基站發(fā)送導頻信號，基站根據導頻信號的序列估計出合法信道的信道狀態(tài)信息CSI；

另外，h_U和h_E分別為多輸入單輸出MISO的無線通信系統的基站和合法接收者之間的信道系數向量以及多輸入單輸出MISO的無線通信系統的基站和竊聽者之間的信道系數向量，這里：

h_U～CN(0,I_NB)，即h_U服從復高斯分布，其中I_NB表示N_B行的單位矩陣；

h_E～CN(0,I_NB)，即h_E服從復高斯分布，其中I_NB表示N_B行的單位矩陣；

所述h_U就是合法信道的信道狀態(tài)信息CSI的向量表示；

步驟3：加密發(fā)送；

所述加密發(fā)送，包括：通過信道估計，所述多輸入單輸出MISO的無線通信系統的基站能夠獲取信道狀態(tài)信息，采用最大比值合并MRC的方法來預編碼待轉發(fā)的無線信號，接著調制預編碼后的無線信號，然后對調制后的無線信號進行卷積加密，卷積加密后的信號序列x就作為所述多輸入單輸出MISO的無線通信系統的基站發(fā)送的信號，合法接收者接收的信號和竊聽者接收的無線信號分別如公式(1)和公式(2)表示為：

式中，n_U和n_E分別為合法接收者接收的噪聲信號和竊聽者接收的噪聲信號，n_U和n_E分別符合和的分布，作為預編碼系數的ω，其表達式為h為h_U或者h_E。

2.根據權利要求1所述的針對無線通信的物理層加密傳輸的方法，其特征在于，所述卷積加密后的信號序列x存在平均功率限制，即E(||x||²)≤1，其中E(﹒)函數用于求數學期望。