[發明專利]一種基于MIMO的數據安全傳輸基站、移動終端和方法

在審

• 申請號: 202011019049.3
• 申請日: 2020-09-24
• 公開（公告）號: CN112188491A
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發明（設計）人: 錢京;黃宏華;崔可
• 申請（專利權）人: 江蘇恒寶智能系統技術有限公司
• 主分類號: H04W12/04
• 分類號: H04W12/04;H04L25/02;H04B7/0413
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種MIMO數據安全傳輸設備包括導頻發送控制裝置、導頻接收裝置、導頻發射裝置、信道估計裝置、密鑰間相關計算裝置、信道選擇裝置、密鑰生成裝置和密鑰確認/響應裝置。根據本發明，MIMO信道中的任何一個信道被選擇，根據所選擇的信道的信道估計值而生成加密通信中所使用的秘密密鑰并進行MIMO設備間的密鑰匹配，所以即使無線信號被第三者監聽，第三者也無法知道應該選擇哪個信道的信道估計值，因而能夠防止第三者竊聽加密通信。

技術領域

本發明屬于無線通信系統安全技術領域，特別是涉及一種基于密鑰流的MIMO數據安全傳輸設備和方法。

背景技術

多輸入多輸出(Multiple-InputMultiple-Output，MIMO)技術能夠提高數據吞吐量和信噪比，并能提高系統性能改善通信質量。相關技術中，終端需要向網絡設備上報終端支持能力，同時周期性根據網絡設備的要求進行信道測量并上報信道質量，例如信道質量指示(Channel quality indicator，CQI)等。網絡設備根據終端支持的能力以及信道測量結果，為終端配置MIMO模式。然而，終端自身的眾多因素實時的變化對終端天線信號收發造成影響，例如元裝置件相對位置改變，折疊造成形態改變等等，實際會影響天線間的距離和不相關性，從而影響MIMO效果。

原理上來說，窄帶無線通信的接收機可以直接采樣傳統LTE接收機的信道估計、均衡、解調技術。在MIM0系統中，由于無線彌散，多徑及信道之間彼此相互干擾，同步困難，導致接收機在對發送信息譯碼時誤碼率急劇上升,較大的成本與開銷換來通信的可靠性差強人意。空間調制技術很好的彌補了MIM0系統的缺陷，與傳統的空時碼不同的是，我們將利用天線序號來作為額外的承載信息比特的載體；同一時隙內發射端天線只有一根是處于激活狀態的用于傳輸調制后的剩余信息，接收端需要完成激活天線序號的估計和傳輸符號解調；空間調制避免了多根天線同時發射信號時產生的信道間干擾和發射天線需要同步的問題，大大提高了頻譜利用率，也節約了系統成本；傳統的空間調制的二進制信源值一部分用于數字信號調制，另一部分用于天線序號映射，由于無線通信信道的隨機性,接收端通過信道之間的差異性對發送信息流正確譯碼；其擁有消除ICI和IAS、低誤碼率、低成本、高能效等諸多優點；空間調制可以和未來發射端配置上百根天線的large MIMO相結合，在未來的5G無線通信系統中會有所作為。無線信道的開放性和廣播性，使得合法用戶的通信信息非常容易遭受非法用戶及竊聽者的監聽或截獲，由于傳統的安全通信都是建立在物理層之上，基于計算不可破密碼安全措施，即便目前方興未艾的物理層安全傳輸研究，也對通信系統環境依賴很大，具有統計特性不能保證概率為1的安全性能，不滿足實際系統的安全需求；因此，無線通信的跨層增強安全技術已經成為研充熱點。這種MIM0空間調制技術在信息安全上依然有一定的缺陷，保證MIM0空間調制系統的信息安全成為了需要解決的問題。

發明內容

發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種基于MIMO技術的數據安全傳輸方法，在MIMO空間調制系統下通過設計空間調制方案并與上層密碼技術結合，充分利用信道的噪聲特性，實現增強的無線通信加密方式，防止信息泄露。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：

一種包括了MIMO數據安全傳輸設備的基站，包括：

導頻發送控制裝置及兩個導頻發送裝置控制并發送導頻值；

天線元件分別捕捉從后述的移動臺的兩個天線元件發送的MIMO信道的無線信號；

導頻接收裝置分別具有帶通濾波裝置、模/數變換裝置及低噪聲放大裝置，從天線元件的接收信號中提取導頻值，并將導頻值輸入到信道估計裝置；

信道估計裝置基于從導頻接收裝置裝置輸入來的導頻值而計算MIMO信道中的全部四個信道的信道估計值，將算出的四個信道估計值分別輸入到信道間相關計算裝置及信道選擇裝置；