The physical layer secure transmission method based on full duplex signal cancellation belongs to the field of secure communication technology. The invention solves the problem that the traditional full-duplex physical layer security technology needs to use multiple antennas for beamforming and need to find the zero space of the legitimate channel at the transmitter or receiver to inject artificial noise. The transmitter and receiver of the invention can be equipped with a single antenna without using multi-antenna beamforming technology; in the channel estimation stage, the receiver simultaneously transmits the same pilot signal at the same frequency to disturb the channel estimation at the eavesdropping terminal, which makes the eavesdropping terminal unable to correctly estimate the channel state information; and in the full duplex technology, the anti-signal interference of the original signal is sent to form a signal cancellation effect. The method of the invention does not need to find the zero space of the legal channel to inject artificial noise. The invention can be applied in the field of secure communication technology.
【技术实现步骤摘要】
基于全双工信号对消的物理层安全传输方法
本专利技术属于保密通信
,具体涉及一种物理层信号安全传输方法。
技术介绍
随着计算机技术的突飞猛进,例如量子计算机的发展,一些复杂的数学问题己经被解开,通过数据加密来保证信息安全的传统方法已不能完全胜任,近年来,研究人员逐渐考虑采用物理层编码和信号处理技术,以进一步提高无线通信的安全性。物理层安全是一种基于信息论的安全技术,其基本原理是利用通信信道和噪声的随机性来限制可被非认证终端所窃取的信息量。它在理论上被证明是安全的,不会受计算能力增长的影响,而且是物理层数据安全技术,可与上层安全技术兼容。传统的无线传输系统往往工作在半双工模式,即上行数据与下行数据的传输在不同的频点或时隙来进行。倘若在同一节点可以实现同一频点上同时收发数据,那么理论上可以实现双倍的资源利用效率,因此全双工技术成为5G极具应用价值的关键技术之一被写入3GPP标准当中。同时基于全双工技术的物理层安全技术也获得了极大的关注。虽然全双工技术有着诸多优势,但是传统全双工物理层安全技术仍然需要利用多根天线才能进行波束成形,以及需要在发送端或接收端寻找出合法信道的零空间来注入人工噪声,这样才能够有效限制被非认证终端所窃取的信息量。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决传统全双工物理层安全技术需要利用多根天线进行波束成形、以及需要在发送端或接收端寻找合法信道的零空间来注入人工噪声的问题。本专利技术为解决上述技术问题采取的技术方案是:基于本专利技术的第一个方面:本专利技术采用的基于全双工信号对消的物理层安全传输方法,该方法包括以下步骤:步骤一、接收端利用全 ...
【技术保护点】
1.基于全双工信号对消的物理层安全传输方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:步骤一、接收端利用全双工技术与发送端同时同频发送相同的导频信号Xpilot;步骤二、接收端利用自干扰消除技术去掉自干扰,获得导频序列接收信号Ypilot;步骤三、将步骤二获得的导频序列接收信号Ypilot与导频信号Xpilot的逆相乘进行信道估计;步骤四、发送端产生待发送的比特序列,比特序列经过处理后发射至信道;步骤五、接收端接收信道中的信号,并对接收到的信号进行处理获得基带数字信号S′;步骤六、接收端对基带数字信号S′进行最小均方误差均衡,得到均衡后的基带数字信号
【技术特征摘要】
1.基于全双工信号对消的物理层安全传输方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:步骤一、接收端利用全双工技术与发送端同时同频发送相同的导频信号Xpilot;步骤二、接收端利用自干扰消除技术去掉自干扰,获得导频序列接收信号Ypilot;步骤三、将步骤二获得的导频序列接收信号Ypilot与导频信号Xpilot的逆相乘进行信道估计;步骤四、发送端产生待发送的比特序列,比特序列经过处理后发射至信道;步骤五、接收端接收信道中的信号,并对接收到的信号进行处理获得基带数字信号S′;步骤六、接收端对基带数字信号S′进行最小均方误差均衡,得到均衡后的基带数字信号步骤七、根据步骤六获得的基带数字信号进行最大似然判决确定发送数字信号X;步骤八、将步骤七确定的发送数字信号X取反或进行欺骗信号叠加,得到干扰信号e;利用接收端的全双工技术,干扰信号e经过数/模转换与上变频处理后由接收端发送天线进行广播,实施对窃听端的干扰;步骤九、将步骤七确定的发送数字信号X进行星座解映射,恢复出比特数据流;完成收发两端的通信传输。2.根据权利要求1所述的基于全双工信号对消的物理层安全传输方法,其特征在于,所述步骤二的具体过程为:发送端发送的导频信号Xpilot经过信道后,接收端获得的导频序列接收信号Ypilot表示为:Ypilot=habXpilot+Z其中:Z为加性高斯白噪声,hab为收发两端之间信道系数。3.根据权利要求1所述的基于全双工信号对消的物理层安全传输方法,其特征在于,所述步骤三的具体过程为:将导频序列接收信号Ypilot与导频信号Xpilot的逆相乘,得到信道估计值的表达式为:4.根据权利要求1、2或3所述的基于全双工信号对消的物理层安全传输方法,其特征在于,所述步骤四的具体过程为:步骤四一、发送端产生待发送的比特序列,待发送的比特序列经过星座映射获得一路串行数字信号S;步骤四二、将数字信号S通过数/模转换器获得模拟调制信号;步骤四三、将模拟调制信号进行上变频处理获得上变频处理后的信号,并将上变频处理后的信号发射至信道。5.根据权利要求1所述的基于全双工信号对消的物理层安全传输方法,其特征在于,所述步骤五的具体过程为:步骤五一、接收端接收信道中的信号,并对接收到的信号进行下变频处理,获得下变频处理后的信号;步骤五二、将步骤五一获得的下变频处理后的信号进行模/数转换,获得基带数字信号S′。6.根据权利要求1所述的基于全双工信号对消的物理层安全传输方法,其特征在于,所述步骤六的具体过程为:接收端对基带数字信号...
【专利技术属性】
技术研发人员:沙学军,黄永新,李勇,房宵杰,
申请(专利权)人:哈尔滨工业大学,中国电子科技集团公司第五十四研究所,
类型:发明
国别省市:黑龙江,23
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