[發明專利]一種上行非正交多址的安全傳輸方法及系統

有效

• 申請號: 202010772292.6
• 申請日: 2020-08-04
• 公開（公告）號: CN111988783B
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發明（設計）人: 曹堃銳;丁海洋;陳華梁;荊鋒;李海鵬;辛可為
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: H04W12/122
• 分類號: H04W12/122;H04K3/00
• 代理公司: 西安恒泰知識產權代理事務所 61216
• 代理人: 王芳

本發明屬于無線通信技術領域，公開了一種上行非正交多址的安全傳輸方法及系統。本發明考慮上行NOMA鏈路存在竊聽者的情況，通過選擇網絡中一個友好的能量采集干擾器發送人工噪聲，來惡化竊聽者的接收質量，進而保證NOMA用戶到基站的安全通信。根據網絡獲取到的信道狀態信息情況，相對應提供了三種能量采集干擾器選擇策略，分別是隨機能量采集干擾器選擇(REJS)、最大能量采集干擾器選擇(MEJS)、最優能量采集干擾器選擇(OEJS)策略。相對于傳統無能量采集干擾器輔助的上行NOMA傳輸方法，本發明能夠顯著地提高NOMA系統的物理層安全性能。

技術領域

本發明屬于無線通信技術領域，具體涉及一種上行非正交多址的安全傳輸方法及系統。

背景技術

為了在頻譜資源日益稀缺的條件下滿足飛速增長的移動通信業務需求，非正交多址(Non-Orthogonal Multiple Access，NOMA)技術越來越受到業界的重視。NOMA技術通過在相同的頻率時間資源上承載不同用戶的信息實現高頻譜效率傳輸，被認為是5G和后5G時代十分具有應用前景的多址接入方式。其中，功率域NOMA技術由于較低的實現復雜度和高兼容性特點，受到了廣泛的關注。功率域NOMA(以下簡稱NOMA)的基本思想是在發送端利用疊加編碼給不同用戶信號分配不同大小的功率，同時在接收端采用串行干擾消除(Successive Interference Cancellation，SIC)技術消除用戶間干擾并檢測出多用戶信息。

另一方面，近年來興起的物理層安全(Physical Layer Security)技術從物理層的角度出發來保障無線通信的信息安全，是對上層加密技術的補充甚至替代。雖然NOMA技術能夠提高頻譜的利用率，但當存在惡意竊聽者的情況下，NOMA卻無法保證信息傳輸的安全。為了保證NOMA的安全通信，文獻“Enhancing the physical layer security of NOMAin large-scale networks”、“Secure MISO-NOMA transmission with artificialnoise”、“Beamforming design and power allocation for secure transmission withNOMA”利用物理層安全技術來提高下行NOMA傳輸的安全性能。具體來說，具有多天線的基站通過波束賦型技術同時傳輸有用信號和人工噪聲信號，設計的人工噪聲信號僅降低惡意竊聽者的接收質量，從而使得下行NOMA用戶的安全容量提高。

然而，對于上行NOMA傳輸來說，實際網絡節點的物理尺寸和能量限制使得它們很難部署多天線，因此基于波束賦型的下行NOMA傳輸方案不能被應用于實際單天線節點的上行NOMA傳輸中。基于此，物理層安全技術中的協作干擾可以被考慮作為一個更加合適的技術應用于上行NOMA傳輸中。考慮到實際協作節點的能量受限特性以及外部協作節點的最優選擇問題，直接應用協作干擾技術會存在一定的困難。因此，發明能夠應用于實際系統的上行NOMA物理層安全傳輸方法迫在眉睫。

發明內容

本發明的目的在于提供一種上行非正交多址的安全傳輸方法及系統，用以解決現有技術中的上行NOMA傳輸中的安全性等問題。

為了實現上述任務，本發明采用以下技術方案：

一種上行非正交多址的安全傳輸方法，用于在存在惡意竊聽者的情況下，選擇合適的友好干擾器并對惡意竊聽者進行干擾，實現用戶對基站的上行NOMA安全傳輸，所述選擇合適的友好干擾器并對惡意竊聽者進行干擾包括如下步驟：

步驟1：獲取基站和能量采集節點之間及惡意竊聽者的信道狀態信息，并根據獲取到的結果選擇多個能量采集節點中的一個作為友好干擾器；