[發明專利]一種基于方向調制和智能反射平面的精準無線安全傳輸方法

在審

• 申請號: 202011190165.1
• 申請日: 2020-10-30
• 公開（公告）號: CN112350762A
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發明（設計）人: 胡錦松;陳由甲;鄭海峰;賴靚玲
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: H04B7/06
• 分類號: H04B7/06;H04B7/08;H04K1/00
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 錢莉;蔡學俊

本發明涉及一種基于方向調制和智能反射平面的精準無線安全傳輸方法，包括步驟：根據導頻獲取的信道狀態信息，在不同的時隙，經天線陣列發射兩路信號；在信號上疊加包含正交投影矩陣的人工噪聲向量；配置智能反射平面的控制器，調整相位使信號向期望接收機發射，信號到達智能反射平面后，平面上大量無源元件在信號上疊加調整的相位，反射給期望接收機。本發明解決了傳統方向調制中，期望方向上的竊聽機能完美地復原出有用信號的問題，利用智能反射平面引入的多徑環境實現二維精準安全傳輸，增強無線通信系統的物理層安全。

技術領域

本發明涉及無線傳輸技術領域，特別是一種基于方向調制和智能反射平面的精準無線安全傳輸方法。

背景技術

智能反射平面是可應用于第五代及未來無線通信網絡的前沿技術，其旨在通過控制平面上大量無源反射元件，以擴大信號覆蓋面積和提高傳輸信號質量。智能反射平面上的反射單元可以調整入射電磁波的相位，提供附加的無線通信信道。第五代無線通信網絡傾向于工作在高頻段，這使得電磁波極易被室內復雜的陳設所阻斷。使用智能反射平面控制傳播環境，可以將被阻斷的信號再次反射使之最終到達目標用戶。由于上述種種優點，智能反射平面已經成為了一項非常有潛力的無線技術，特別適用于室內人群密度大的情景。

在無線通信系統中，物理層安全保證了信息傳輸的機密性，是解決通信安全問題的關鍵方法。方向調制作為其中一種有效提高物理層安全的傳輸技術，可以擾亂竊聽者接收信號的星座圖，維持合法用戶的星座圖與發送信號的星座圖一致。在傳統的方向調制即僅依靠視距路徑的方案中，多徑環境會在期望方向上引入不必要的人工噪聲干擾。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的是提出一種基于方向調制和智能反射平面的精準無線安全傳輸方法，解決了傳統方向調制中，期望方向上的竊聽機能完美地復原出有用信號的問題，利用智能反射平面引入的多徑環境實現二維精準安全傳輸，增強無線通信系統的物理層安全。

本發明采用以下方案實現：一種基于方向調制和智能反射平面的精準無線安全傳輸方法，具體包括以下步驟：

根據導頻獲取的信道狀態信息，在不同的時隙，經天線陣列發射兩路信號；

在信號上疊加包含正交投影矩陣的人工噪聲向量；

配置智能反射平面的控制器，調整相位使信號向期望接收機發射，信號到達智能反射平面后，平面上大量無源元件在信號上疊加調整的相位，反射給期望接收機。

進一步地，所述配置智能反射平面的控制器，調整相位使信號向期望接收機發射具體為：根據下式調整只能反射平面的相位：

式中，θ為智能反射平面的偏向角，θ_b是智能反射平面往期望方向的偏向角，θ_e是智能反射平面往竊聽方向的偏向角；Φ_n(θ-θ_b)為相移，n＝0,1,...,N_r-1，N_r為智能反射平面的無源反射元件數量。

進一步地，所述相移Φ_n(θ-θ_b)采用下式計算：

式中，λ表示載波波長。

與現有技術相比，本發明有以下有益效果：

1、本發明使用方向調制技術，設計發送信號的初相位，在不同時隙經天線陣列發射兩路信號。在信號上疊加包含正交投影矩陣的人工噪聲向量，使期望接收機順利還原信號的同時混亂竊聽機的接收星座圖，解決了傳統方向調制中，期望方向上的竊聽機能完美地復原出有用信號的問題。