[發明專利]一種智能反射面輔助的合法監聽實現方法

有效

• 申請號: 202110362522.6
• 申請日: 2021-04-02
• 公開（公告）號: CN113194072B
• 公開（公告）日: 2023-06-06
• 發明（設計）人: 杜清河;王萌;張睿博
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H04L9/40
• 分類號: H04L9/40
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 張海平

本發明公開了一種智能反射面輔助的合法監聽實現方法，包括以下步驟：在反向導頻傳輸階段，合法監聽端進行導頻誘騙，通過控制智能反射表面的相移矩陣反射來自單天線可疑接收端的導頻序列，使得多天線可疑發送端信道估計發生錯誤；在數據傳輸階段，合法監聽端通過控制智能反射表面的相移矩陣，使得實現合法監聽端的信噪比最大化，完成智能反射面輔助的合法監聽實現，該方法能夠將智能反射表面與合法監聽技術的結合，提升合法監聽端的監聽性能。

技術領域

本發明屬于無線信息安全領域，涉及一種智能反射面輔助的合法監聽實現方法。

背景技術

智能反射面(IRS)是近年來一種全新的革命性技術，它的表面集成了大量低成本無源反射元件，可以實現智能地配置無線傳播環境，有效提高無線通信網絡性能。IRS表面上每個元件都可以通過獨立的控制入射信號的幅度、相位，協同實現定向信號增強或零陷的三維(3D)無源波束形成。智能反射表面通過控制信號反射智能修改無線信道，與現在發射機，接收機的無線鏈路適配形成鮮明對比，為提升無線鏈路性能提供了新的自由度，也為實現智能可編程無線環境奠定了基礎。通過智能調整無源波束形成，智能反射表面反射信號可以實現與來自其它路徑信號建設性相加，增強接收端期望信號功率，也可破壞性地消除或者抑制同信道干擾等不期望信號。從實現的角度來看，智能發射表面還具有巨大優勢。該表面是由低輪廓、輕重量，低成本，和共形幾何形狀制作的，在墻壁、建筑立面、天花板、廣告面板等上很容易安裝/移除。智能反射表面是無線網絡中的補充設備，現有無線系統(例如蜂窩或WiFi)中部署將不需要更改標準和硬件，僅對通信協議進行必要修改即可。故而將智能反射表面集成到無線網絡中對用戶是透明的，與現有無線系統相比，可提供高度靈活性和優越兼容性。因此智能反射表面可以實現低成本部署和集成。智能反射表面不需要使用發射(RF)鏈，只在短距離內工作。故而它可以密集部署，具有可擴展成本和低能耗特點，避免了智能反射表面之間復雜的干擾管理。

為了對可疑通信進行有效的監控，現已經有很多合法監聽方案應用于無線可疑信息監聽系統。具體可以分為兩大類，根據合法監聽方是否參與通信分為被動監聽與主動監聽。被動監聽是實現對可疑信息監聽最直接最簡單的方式，它只需對可疑信息進行監聽并解碼。但是，在真實的監聽場景中，為了不被可疑通信雙方發現，他的位置通常距離可疑通信鏈路較遠。這種情況下其信道狀態信息比可疑通信鏈路要差。然而只有在監聽鏈路比可疑通信鏈路質量好時，才能實現成功監聽。一種基于認知干擾的主動監聽方案中監聽方工作在全雙工模式下，對可疑通信鏈路進行監聽的同時向可疑發送端發送人工噪聲干擾，從而放慢發射端發送信號的速度，提升監聽性能。主動監聽方案雖然能夠提升監聽性能，但是該方案仍然受限于監聽鏈路信道狀態。當監聽鏈路信道質量差于可疑通信鏈路或者監聽方距離可疑通信鏈路較遠時，監聽方很有可能并不能收到來自可疑發送端的信號。即使是監聽方對可疑發送方發送干擾，也無法實現監聽。如何提升合法監聽系統中的監聽信號強度問題是實現成功監聽的關鍵，也是合法監聽領域待解決難題。

現有工作還沒有考慮將智能反射表面與合法監聽技術結合起來應用于信息安全領域。未來大規模部署的智能反射表面經過授權后即可以實現監聽功能。是合法監聽技術有潛力的合作伙伴。因此，如何將智能反射表面應用于信息安全領域亟需研究。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點，提供了一種智能反射面輔助的合法監聽實現方法，該方法能夠將智能反射表面與合法監聽技術的結合，提升合法監聽端的監聽性能。

為達到上述目的，本發明所述的智能反射面輔助的合法監聽實現方法包括以下步驟：

在反向導頻傳輸階段，合法監聽端進行導頻誘騙，通過控制智能反射表面的相移矩陣反射來自單天線可疑接收端的導頻序列，使得多天線可疑發送端信道估計發生錯誤；

在數據傳輸階段，合法監聽端通過控制智能反射表面的相移矩陣，使得實現合法監聽端的信噪比最大化，完成智能反射面輔助的合法監聽實現。