无线通信中的物理层安全传输方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN101902265A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN101902265A(43)申请公布日2010.12.01(21)申请号201010234330.9(22)申请日2010.07.22(71)申请人西安交通大学地址710049陕西省西安市咸宁路28号(72)发明人穆鹏程殷勤业王文杰张建国姜红艳(74)专利代理机构西安通大专利代理有限责任公司61200代理人朱海临(51)Int.Cl.H04B7/06(2006.01)H04L25/02(2006.01)H04L1/00(2006.01)H04L27/20(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称无线通信中的物理层安全传输方法(57)摘要本发明公开了一种无线通信中的物理层安全传输方法，其特征在于，单天线期望用户首先向多天线基站发送未加密的请求信息；基站接收请求信息，利用导频序列估计出基站与期望用户之间的信道；基站将要发送的比特利用已知的一种相位调制方式调制为星座点符号b(n)，设计快速变化的加权系数，对待发送的星座点符号b(n)进行加权，最后按照指定总功率将加权后的符号在选中的Jrand根天线上发射出去；期望用户接收到加权后的符号，即加权符号，可利用最大似然方法解码；而窃听用户由于基站处理使得加权系数快速变化，无法利用盲均衡方法解码，也无法利用最大似然方法解码，最终实现了安全传输。CN109265ACN101902265A权利要求书1/1页1.一种无线通信中的物理层安全传输方法，采用的通信系统模型为一套多天线基站和一个单天线移动端作为期望通信对，另一个多天线移动端作为窃听用户，其特征在于，包括如下步骤：a)单天线期望用户首先向基站发送未加密的请求信息，该请求信息同时包含用于信道估计的导频序列，导频序列是收发双方都已知的符号；b)基站接收请求信息，利用导频序列估计出他们之间的信道hAB(n)，信道估计采用已有的带导频的信道估计方法，考虑到时分双工并且信道慢变，基站向期望用户方向的信道与期望用户向基站方向的信道是相同的，均为hAB(n)；c)基站将要发送的比特利用已知的一种相位调制方式调制为星座点符号b(n)，n＝1、2、3、…，在每次发射b(n)前，需要从所有的J根天线中随机选取Jrand根天线，Jrand＜J，利用这Jrand根天线的信道Irand(n)hAB(n)，设计加权系数使加权系数快速变化，对待发送的星座点符号b(n)进行加权，最后按照指定总功率将加权后的符号在选中的Jrand根天线上发射出去。其中Irand(n)是一个J×J维的随机选择矩阵，Irand(n)的对角线上随机排布Jrand个1，其余元素均为0；d)期望用户接收到加权后的符号，即加权符号，利用最大似然方法解码；e)窃听用户接收加权后的符号，由于基站处理使得加权系数快速变化，窃听用户无法利用盲均衡方法解码，若也利用最大似然方法解码，则误码率为50％，最终实现了安全传输。2.如权利要求1所述的无线通信中的物理层安全传输方法，其特征在于，所述步骤b)中，已有的带导频的信道估计方法为LS信道估计、MMSE信道估计或其改进的方法。3.如权利要求1所述的无线通信中的物理层安全传输方法，其特征在于，所述步骤c)中，当相位调制方式采用BPSK或QPSK的数字调制方法；则步骤d)中，期望用户利用最大似然方法解码公式简化为其中x(n)表示对应于一种相位调制方式的星座点，y(n)表示期望用户接收到的信号。2CN101902265A说明书1/4页无线通信中的物理层安全传输方法技术领域[0001]本发明涉及无线通信系统，特别涉及一种无线通信系统中的物理层安全传输方法。背景技术[0002]近年来，各种无线通信技术层出不穷，这些技术的出现使计算机、手机等终端设备具有移动接入的能力，解决了传统有线接入的连线制约，为用户提供了各种高效高速的接入方案。随着无线通信系统支持的数据传输速率的不断提高，无线用户规模不断扩大，无线通信系统在很多方面逐步取代传统有线通信系统已经成为通信发展的必然趋势。同时，随着无线通信在民用方面的广泛普及，涉及商业机密的无线通信安全问题变得越来越重要。[0003]在无线通信系统中，由于电磁信号传播的广播特性和无线信道的开放性，信号通过无线电波在空间中任意传播，失去了“有线”的束缚，使得任意处于覆盖范围内的接收机都可以不用任何连线便能接收到发射机所发射的信息，通信信息极易被期望用户以外的其他用户获取。从这种意义上说，无线通信系统比传统有线通信系统具有更大的安全隐患，如何防止信息的无线泄露，保障无线通信的安全性也就更加重要。[0004]在2007年5月JOURNALOFCOMMUNICATIONS，VOL.2，NO.3上发表的题为“UsingAn