[發明專利]可對抗任意竊聽天線數量的物理層安全傳輸方法

有效

• 申請號: 202010010737.7
• 申請日: 2020-01-06
• 公開（公告）號: CN111726221B
• 公開（公告）日: 2021-07-20
• 發明（設計）人: 唐杰;許愛東;文紅;林致遠;張宇南;蔣屹新
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H04L9/08
• 分類號: H04L9/08;H04B7/0456;H04B7/08
• 代理公司: 成都金英專利代理事務所(普通合伙) 51218
• 代理人: 袁英

1.可對抗任意竊聽天線數量的物理層安全傳輸方法，合法通信雙方Alice和Bob分別利用半徑為R的保護區域圍繞自己，保護區域的半徑長度R大于信道的不相關距離，R的長度由信道傳播環境和載頻頻率決定，使得竊聽者Eve不能進入保護區域進行竊聽，保證Eve的信道與Alice和Bob均相互獨立，其特征在于，所述方法包括如下步驟：

S1：合法通信雙方Alice和Bob進行通信確認，Bob選擇接收天線數量N_B和Alice同時傳輸的調制符號流數N，其中1≤N≤N_B-1；

S2：Alice隨機生成一個M_S比特的密鑰比特b_k，將密鑰比特b_k映射為密鑰符號K，并異或密鑰比特b_k與待發送機密信息b，得到加密后的密文比特流b_s，并將b_s調制為調制符號s＝(s₁,..,s_N)；

S3：Bob向Alice發送導頻序列，Alice計算備選預編碼空間W，選擇W中對應天線矢量e的N個非零列向量為W(e)，W(e)預編碼發送調制符號流s＝(s₁,..,s_N)；

S4：Bob測量每根接收天線的接收信號強度，估計天線矢量映射得到密鑰符號和密鑰比特，依次在激活天線解調接收的調制符號流得到密文比特流；

S5：Bob將觀測到的密鑰比特與解調得到的密文比特流進行異或，得到機密信息比特b；

S6：重復步驟S2至步驟S5。

2.根據權利要求1所述的可對抗任意竊聽天線數量的物理層安全傳輸方法，其特征在于，所述步驟S1包括如下步驟：

S11：Alice將二進制機密信息比特b＝(b₁,b₂,...,b_N)分為N份，其中每份b_i,均包含比特信息；

S12：Bob選擇接收天線數量N_B和Alice同時傳輸的調制符號流數N，其中1≤N≤N_B-1，使得：M_S＝log₂(N_K)；所述M_S為通信所用的調制方式的星座信號階數。

3.根據權利要求2所述的可對抗任意竊聽天線數量的物理層安全傳輸方法，其特征在于，所述比特流b_s的計算方法如下：

4.根據權利要求2所述的可對抗任意竊聽天線數量的物理層安全傳輸方法，其特征在于，Alice接收到導頻序列后，估計上行信道H_BA，并轉置得到下行信道所述備選預編碼空間W的計算方法如下：

5.根據權利要求2所述的可對抗任意竊聽天線數量的物理層安全傳輸方法，其特征在于，每個所述密鑰符號對應激活Bob的不同接收天線Q＝{0,1,2,…,N_k-1}，所有可能的天線組合以向量E進行表示。

6.根據權利要求5所述的可對抗任意竊聽天線數量的物理層安全傳輸方法，其特征在于，所述密鑰符號K∈Q根據K的值，選擇E中的第K+1列作為E(:,K+1)發送預編碼的選擇基準。

7.根據權利要求6所述的可對抗任意竊聽天線數量的物理層安全傳輸方法，其特征在于，選擇W中對應E(:,K+1)的N個非零列向量為W(e)。

8.根據權利要求4或6所述的可對抗任意竊聽天線數量的物理層安全傳輸方法，其特征在于，Alice利用W(e)預編碼發送符號流s＝(s₁,..,s_N),可表示為：

其中I(e),表示E(:,K+1)中非零元素的下標位置，y表示Bob接收信號。