一种基于物理层的防窃听编码方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102752080A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102752080A(43)申请公布日2012.10.24(21)申请号201210227408.3(22)申请日2012.07.03(71)申请人西安交通大学地址710049陕西省西安市咸宁西路28号(72)发明人廖学文李祥高贞贞朱世华吕刚明常培梁(74)专利代理机构西安通大专利代理有限责任公司61200代理人徐文权(51)Int.Cl.H04L1/00(2006.01)H04L5/00(2006.01)H04K1/00(2006.01)权利要求书权利要求书2页2页说明书说明书77页页附图附图33页(54)发明名称一种基于物理层的防窃听编码方法(57)摘要本发明公开了一种基于物理层的防窃听编码方法，其特征在于，在协作通信系统中增加一个防窃听编码矩阵Wi，使得接收端信号随机化；所述防窃听编码矩阵Wi被分解为静态和动态两部分，该防窃听编码矩阵Wi是根据信道状态信息以及当前需要发送的信息生成的。该方法以低窃听概率为标准，可以让原有的协作通信系统通过增加一个防窃听矩阵之后，变成一个具有物理层保密效果的通信系统，使得窃听端即使使用盲信道估计之后，也无法窃听到发送端的信息。CN102758ACN102752080A权利要求书1/2页1.一种基于物理层的防窃听编码方法，其特征在于，在协作通信系统中增加一个防窃听编码矩阵Wi，使得接收端信号随机化；所述防窃听编码矩阵Wi被分解为静态和动态两部分，该防窃听编码矩阵Wi是根据信道状态信息以及当前需要发送的信息生成的。2.根据权利要求1所述的基于物理层的防窃听编码方法，其特征在于，具体按照以下步骤：1）在每个相干时间开始时，协作传输的多个用户节点通过时分复用的方式向目的节点发送导频信号，目的节点估计出各个节点到它的信道状态信息，然后，目的节点在同一频率上向所有用户节点发送导频，用户节点利用该导频估计出该节点到目的节点的信道状态信息；2）用户节点之间通过时分复用的方式共享估计出的信道状态信息；3）用户节点通过估计出来的信道状态信息计算出该相干时间内的防窃听编码矩阵Wi；4）设未增加防窃听矩阵前，系统发射信号为：设增加防窃听矩阵之后，发射信号为：则窃听节点端的接收信号被随机化为其中V是编码矩阵，s(i)为一个子帧中的第i个符号，G是用户节点到窃听节点的信道矩阵，Zi为高斯白噪声。3.根据权利要求1所述的基于物理层的防窃听编码方法，其特征在于，将所述防窃听编码矩阵Wi分解为静态和动态两部分的具体方法为：设静态部分为动态部分为则防窃听编码矩阵所述动态部分根据当前符号需要发送的信息以及当前相干时间内的初始信道状态信息生成；静态部分根据每个相干时间起始阶段估计出的信道状态信息来确定；其中静态部分在一个相干时间内是保持不变的，而动态部分在每个符号内是保持不变的，但是相邻符号之间是变动的，所以动态部分在一个相干时间内是不断变化的；这样即使窃听节点采用盲信道估计的算法，窃听节点也只能估计出静态部分不能估计出动态部分4.根据权利要求3所述的基于物理层的防窃听编码方法，其特征在于，在设计防窃听编码矩阵Wi时，需要遵守保密性原则和能量限制原则；所述保密性原则为：当窃听节点采用盲信道估计的方法时，应该保证其无法估计出防窃听编码矩阵Wi；或者，当其估计出静态部分之后，不能估计出动态部分并且不能通过静态部分计算出动态部分所述能量限制原则为：选择最大发送能量限制原则或者平均发送能量限制原则。5.根据权利要求3所述的基于物理层的防窃听编码方法，其特征在于，所述静态部分和动态部分的计算公式为：N其中，u1,…,uN是|u|＝1的N个解，βx,βt是两个可调参数，这两个可调参数的选2CN102752080A权利要求书2/2页择必须满足最大能量限制准则，即并且βx＞＞βt,sn(i)为第n个用户在第i个子帧内需要发送的信息，将sn(i)写成二进制序列bn，i＝[bn，i(1),bn，i(2),…,bn,i(log2M)]，通过bn，i计算出6.根据权利要求3所述的基于物理层的防窃听编码方法，其特征在于，所述静态部分和动态部分的计算公式为：N其中，u1,…,uN是|u|＝1的N个解，αx,αt是两个可调参数，这两个可调参数的选择必须满足最大能量限制准则，即αx+αt＝1，并且αx＞＞αt,将sn(i)写成二进制序列bn，i＝[bn，i(1),bn，i(2),…,bn,i(log2M)]，通过bn，i可以计算出其中是第k个元素。3CN102752080A说明书1/7页一种基于物理层的防窃听编码方法技术领域[0001]本发明属于无线通信技术领域，涉及一种保密编码方法，是一种基于物理层的防窃听编码方法，该方法适用于协作通信系统的保密编码。背