异构网NOMA物理层安全传输方法技术

本发明专利技术属于通信技术领域，特别涉及一种异构网NOMA物理层安全传输方法，实现过程如下：针对运用非正交多址NOMA技术的异构网各个合法用户，通过配置NOMA服务各合法用户的信号功率系数，并根据合法用户位置分布配置零空间人工噪声分配系数，根据配置的信号功率系数和零空间人工噪声分配系数进行异构网NOMA物理层安传输。本发明专利技术通过合理配置人工噪声，增强系统在窃听信道质量优于合法用户信道质量时对于被动窃听的抵御能力，提升异构网中NOMA无线传输的物理层安全性能，增强NOMA系统抵御潜在静默窃听的能力，尤其是在窃听信道质量优于合法用户信道质量的情况下，提升系统的物理层安全性能，可用于异构蜂窝网等用户密度较高的移动通信系统中的安全传输。

A secure transmission method for NOMA physical layer in isomeric network

The invention belongs to the field of communication technology, especially a heterogeneous network NOMA physical layer security transmission method. The implementation process is as follows: according to the various legitimate users of heterogeneous network using non orthogonal multiple access NOMA technology, the signal power coefficient of the legitimate users of the NOMA service is configured and the zero space is configured according to the distribution of the legitimate user location. The artificial noise distribution coefficient is used to transmit the physical layer of the heterogeneous network NOMA according to the configured signal power coefficient and the zero space artificial noise distribution coefficient. By rationally configuring artificial noise, the system enhances the ability to resist the passive eavesdropping when the quality of the eavesdropping channel is superior to the legal user channel quality, improves the physical layer security performance of the NOMA wireless transmission in the isomerism network, and enhances the ability of the NOMA system to resist the potential silent eavesdropping, especially in the eavesdropping channel. In the case of the quality of the user channel, the security performance of the physical layer of the system can be improved, and it can be used for secure transmission in the mobile communication system with high density of heterogeneous cellular networks, such as cellular networks.

【技术实现步骤摘要】
异构网NOMA物理层安全传输方法
本专利技术属于移动通信
，特别涉及一种异构网NOMA物理层安全传输方法，可用于异构蜂窝网等用户密度较高的移动通信系统中的安全传输。
技术介绍
由于用户数量和数据流量的不断增加，移动通信网络发展形成了异构蜂窝网和密集异构蜂窝网等形式，以提升频谱资源与空间资源的重用率。与此同时，为了在频谱资源稀缺的条件下进一步满足飞速增长的移动业务需求，非正交多址(NOMA)技术越来越受到业界的重视。NOMA技术的基本思想是在发送端采用非正交发送，主动引入干扰信息，在接收端通过串行干扰删除(SuccessiveInterferenceCancellation,SIC)实现正确解调。该技术的本质是通过提升接收端的复杂度以换取频谱效率。NOMA技术的子信道传输依然采用正交频分复用(OrthogonalFrequency-DivisionMultiplexing,OFDM)技术，子信道之间正交互不干扰，但一个子信道不再只分配给一个用户，而是由多个用户共享。同一子信道上不同用户之间非正交传输所产生的用户间干扰问题，需要在接收端采用SIC技术进行多用户检测。在发送端，对同一子信道上的不同用户采用功率复用技术进行发送，不同用户的信号功率按照相关的算法进行分配，使得接收端处每个用户的信号功率都不同。通过SIC技术根据不同户用信号功率大小按照一定的顺序进行干扰消除，实现正确解调，同时也达到了区分用户的目的。在异构蜂窝网等用户密度较高的移动通信系统中应用NOMA技术，将极大提升频谱资源的利用率。与其他无线通信技术类似，由于无线信道广播性与开放性特点所带来的安全问题是NOMA技术推广和应用过程中的基本问题。传统的安全技术通常采用上层密钥加密的手段来保障信息传输的安全，单纯依赖上层密钥加密技术，难以充分应对未来网络多样化的安全威胁。近年来兴起的物理层安全技术，将无线通信安全保障体系拓展到物理层，与上层密钥加密技术相补充，能够构筑更加多方位的无线通信安全保障体系。NOMA技术由于采用非正交发送，主动引入干扰信息，存在一定的天然内生物理层安全特点。虽然NOMA技术所具备的天然内生物理层安全特性能够对非法窃听造成一定的困难，却难以充分应对窃听信道质量优于合法用户信道质量时的安全威胁。因此，能够具备在窃听信道质量优于合法用户信道质量的情况下抵御潜在静默窃听能力的NOMA物理层安全传输方法迫在眉睫。
技术实现思路
针对现有技术中的不足，本专利技术提供一种异构网NOMA物理层安全传输方法，提升异构网中NOMA无线传输的物理层安全性能，增强NOMA系统抵御潜在静默窃听的能力，尤其是在窃听信道质量优于合法用户信道质量的情况下。按照本专利技术所提供的设计方案，一种异构网NOMA物理层安全传输方法，针对运用非正交多址NOMA技术的异构网各个合法用户，通过配置NOMA服务各合法用户的信号功率系数，并根据合法用户位置分布配置零空间人工噪声分配系数，根据配置的信号功率系数和零空间人工噪声分配系数进行异构网NOMA物理层安传输。上述的，具体包含如下内容：A)针对异构网发射端中采用NOMA技术同时服务的所有合法用户，测量各合法用户与发射端之间的距离，获取各合法用户的位置分布；B)依据各合法用户与发射端之间的距离，测量各合法用户与发射端之间的信道质量；C)根据信道质量对合法用户进行重新排序；D)根据合法用户的位置分布和信道质量，配置各合法用户信号的分配系数组，该分配系数组至少包含信号功率分配系数和零空间人工噪声分配系数；E)根据分配系数组进行异构网NOMA安全传输。上述的，A)中测量各合法用户与发射端之间的距离，通过但不限于GPS测距、北斗测距、基站测距和混合测距方法进行距离测量。上述的，B)中依据各合法用户与发射端之间的距离，及衰落信道增益和路径损耗指数，获取各合法用户与发射端之间的信道质量。优选的，B)中各合法用户与发射端之间的信道质量表示为其中，表示第k个合法用户uk与发射端之间的小尺度衰落信道增益，hk表示uk与发射端之间的信道质量，α为路径损耗指数，Lk为合法用户uk与发射端之间的距离。优选的，C)中根据信道质量对合法用户进行重新排序，使得排序后信道质量满足|h1|2≤|h2|2≤…≤|hK|2，其中，K表示发射端同时服务的所有合法用户总数。上述的，D)中，依据合法用户获得的数据速率和目标速率及信号传输功率，对各合法用户信号功率分配系数和零空间人工噪声功率分配系数进行配置。优选的，D)中合法用户获得的数据速率Rk表示为：其中，P表示信号传输功率，ck≥0表示信号功率分配系数，ck的配置满足：c1≥c2≥…≥cK、以及c1+c2+…+cK＝1-η，为零空间人工噪声功率分配系数，表示第k个用户的目标速率，K表示发射端同时服务的所有合法用户总数，Lmax表示发射端同时服务的合法用户中距离发射端最远的用户所对应的距离，D0表示服务端提供的最大服务半径，σ2表示噪声功率。上述的，E)中根据配置系数组进行NOMA物理层安全传输时，若分配系数组存在不唯一时，取零空间人工噪声功率分配系数最大的一组中的信号功率分配系数作为传输所使用的信号功率分配系数。本专利技术的有益效果：本专利技术根据合法用户所受的潜在安全威胁程度，通过合理配置人工噪声，增强系统在窃听信道质量优于合法用户信道质量时对于被动窃听的抵御能力，提升异构网中NOMA无线传输的物理层安全性能，增强NOMA系统抵御潜在静默窃听的能力，尤其是在窃听信道质量优于合法用户信道质量的情况下，提升系统的物理层安全性能，可用于异构蜂窝网等用户密度较高的移动通信系统中的安全传输，对无线通信网络的安全具有重要的指导意义。附图说明：图1为实施例中的异构网NOMA物理层安全传输方法流程图。具体实施方式：为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚、明白，下面结合附图和技术方案对本专利技术作进一步详细的说明。针对NOMA技术难以充分应对窃听信道质量优于合法用户信道质量时的安全威胁等情形，本专利技术实施例提供一种异构网NOMA物理层安全传输方法，针对运用非正交多址NOMA技术的异构网各个合法用户，通过配置NOMA服务各合法用户的信号功率系数，并根据合法用户位置分布配置零空间人工噪声分配系数，根据配置的信号功率系数和零空间人工噪声分配系数进行异构网NOMA物理层安传输。根据合法用户所受的潜在安全威胁程度为进行人工噪声的合理配置，本专利技术的另一实施例一种异构网NOMA物理层安全传输方法，参见图1所示，包含如下内容：S101针对异构网发射端中采用NOMA技术同时服务的所有合法用户，测量各合法用户与发射端之间的距离，获取各合法用户的位置分布；S102依据各合法用户与发射端之间的距离，测量各合法用户与发射端之间的信道质量；S103根据信道质量对合法用户进行重新排序；S104根据合法用户的位置分布和信道质量，配置各合法用户信号的分配系数组，该分配系数组至少包含信号功率分配系数和零空间人工噪声分配系数；S105根据分配系数组进行异构网NOMA安全传输。根据合法用户所受的潜在安全威胁程度，通过合理配置人工噪声，增强系统在窃听信道质量优于合法用户信道质量时对于被动窃听的抵御能力，提升系统的物理层安全性能。上述中，合法用户可以是但不限于：异构网中的移动本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种异构网NOMA物理层安全传输方法，其特征在于，针对运用非正交多址NOMA技术的异构网各个合法用户，通过配置NOMA服务各合法用户的信号功率系数，并根据合法用户位置分布配置零空间人工噪声分配系数，根据配置的信号功率系数和零空间人工噪声分配系数进行异构网NOMA物理层安传输。

【技术特征摘要】
1.一种异构网NOMA物理层安全传输方法，其特征在于，针对运用非正交多址NOMA技术的异构网各个合法用户，通过配置NOMA服务各合法用户的信号功率系数，并根据合法用户位置分布配置零空间人工噪声分配系数，根据配置的信号功率系数和零空间人工噪声分配系数进行异构网NOMA物理层安传输。2.根据权利要求1所述的异构网NOMA物理层安全传输方法，其特征在于，具体包含如下内容：A)针对异构网发射端中采用NOMA技术同时服务的所有合法用户，测量各合法用户与发射端之间的距离，获取各合法用户的位置分布；B)依据各合法用户与发射端之间的距离，测量各合法用户与发射端之间的信道质量；C)根据信道质量对合法用户进行重新排序；D)根据合法用户的位置分布和信道质量，配置各合法用户信号的分配系数组，该分配系数组至少包含信号功率分配系数和零空间人工噪声分配系数；E)根据分配系数组进行异构网NOMA安全传输。3.根据权利要求2所述的异构网NOMA物理层安全传输方法，其特征在于，A)中测量各合法用户与发射端之间的距离，通过但不限于GPS测距、北斗测距、基站测距和混合测距方法进行距离测量。4.根据权利要求2所述的异构网NOMA物理层安全传输方法，其特征在于，B)中依据各合法用户与发射端之间的距离，及衰落信道增益和路径损耗指数，获取各合法用户与发射端之间的信道质量。5.根据权利要求4所述的异构网NOMA物理层安全传输方法，其特征在于，B)中各合法用户与发射端之间的信道质量表示为其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：戚晓慧，周游，罗文宇，钟智豪，黄开枝，金梁，钟州，楼洋明，许晓明，杨梅樾，
申请(专利权)人：中国人民解放军信息工程大学，
类型：发明
国别省市：河南,41