[發明專利]基于非正交多址接入技術的隱蔽車輛通信方法

有效

• 申請號: 202011134904.5
• 申請日: 2020-10-21
• 公開（公告）號: CN112383380B
• 公開（公告）日: 2022-06-07
• 發明（設計）人: 任品毅;李強
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H04K1/02
• 分類號: H04K1/02;H04K3/00;H04W12/00;H04W12/03;H04W4/46
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 閔岳峰

本發明公開了一種基于非正交多址接入技術的隱蔽車輛通信方法，針對NOMA車輛網絡中信息傳輸被惡意檢測的問題，本發明綜合利用協作干擾和隱蔽通信技術，通過網絡中的協作用戶發送干擾信號，使惡意節點無法正確識別通信過程的存在性，大大提高了信息傳輸的安全性。同時通過預編碼方案的設計，使得干擾信號對正常傳輸不會造成影響。在最優的惡意節點檢測器的基礎上，設計了一個最優傳輸方案，該方案在保證網絡隱蔽性和傳輸可靠性的基礎上，最大化了信息的有效隱蔽速率。

技術領域

本發明屬于無線通信領域，具體涉及一種基于非正交多址接入技術的隱蔽車輛通信方法，增強了信息傳輸的隱蔽性，使網絡可以在不被檢測到通信的情況下實現信息的安全傳輸。

背景技術

在未來的5G時代，智能終端(如移動電話和可穿戴設備)和在線服務(如多媒體視頻和在線課程)可能會大幅增長。這意味著5G時代會在有限的頻譜資源上施加了大量的連通性需求。因此，提高頻譜利用率已成為學術界和工業界的研究熱點。在現有的研究中，一個潛在的解決方案是非正交多址(NOMA)，它可以通過功率分配、疊加編碼和連續干擾消除(SIC)等技術在同一頻譜資源塊上支持多個用戶。

由于無線媒體的開放性和共享性，NOMA網絡容易受到一些安全威脅的威脅，例如導頻攻擊和竊聽攻擊。近年來，研究人員從不同于典型加密的新角度處理了該問題：物理層安全性。在相關文獻中，研究者利用基于信道訓練的方法和基于安全傳輸的方案解決了導頻攻擊和竊聽攻擊問題。與信息泄漏相似，無線信道的開放性還將帶來另一個安全問題：通信的非隱蔽性。對于沒有碼本/密鑰的惡意節點，直接竊聽機密消息是困難的。但是它們可以通過檢測通信的存在來采取相應的對策。例如，軍方可以通過檢測可疑方是否進行通信來識別間諜。

為了解決該問題，隱蔽通信被引入了，其核心思想是不被惡意節點檢測到通信存在的情況下是實現信息傳輸。最近，隱蔽通信已經在中繼網絡、短包通信等領域有了初步研究。但是，在NOMA領域還沒有被涉及。因此，在保證NOMA網絡正常傳輸的情況下實現網絡的隱蔽性是一個值得研究的內容。

發明內容

針對NOMA車輛網絡中通信被惡意檢測的問題，本發明提出了一種基于非正交多址技術的隱蔽車輛通信技術。該方案利用網絡中的空閑節點以隨機功率發送干擾信號，使系統能夠迷惑惡意竊聽者，很大程度上提高了系統的隱蔽性，改善了整個網絡的安全性能。

本發明采用如下技術方案來實現的：

基于非正交多址接入技術的隱蔽車輛通信方法，該方法基于的網絡包括一個指令發送車輛Alice，一個指令執行車輛Bob，一個協作干擾者Carol和一個通信監控者Dave；該方法使Alice在Dave檢測不到通信存在的情況下，利用非正交多址接入NOMA協議向Bob發送兩個隱蔽任務指令。

本發明進一步的改進在于，該方法具體實現如下：

Alice、Bob和Dave都裝有一個天線，Carol裝有N根天線；為了迷惑Dave，Carol以一個隨機功率發送干擾信號，使Dave不能正確檢測到隱蔽任務指令傳輸的存在性；同時，為了不影響指令的正常傳輸，Carol在發送干擾信號時執行預編碼設計，使干擾信號對合法傳輸沒有任何影響。

本發明進一步的改進在于，預編碼方案如下：

為了使干擾信號不影響正常信息的傳輸，Carol發送干擾信號的同時需要執行一個預編碼設計，預編碼向量W滿足：

其中，是Carol與Bob之間的信道系數向量，它是一個服從均值為0，方差矩陣為λ_CBI_N為高斯向量，其中I_N表示一個N維單位矩陣；Bob將不會接收到干擾信號，根據NOMA協議，Bob接收到的信號y_B[i]表示為：