物理层STTC变形码与上层密钥流协作实现MIMO跨层安全通信的系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种物理层STTC变形码与上层密钥流协作实现MIMO跨层安全通信的系统及方法，空时码编码器根据控制序列发射STTC或STTC变形码至发射通路；空时码译码器根据控制序列按照STTC译码方法将输出信号接收并直接加入到空时码译码器，或先恢复出真实发射信号，再加入到空时码译码器。本发明专利技术将密钥流作为控制序列控制发射端何时发射STTC何时发射STTC变形码，只有合法接收方才知道密钥流的具体形式，采用合理的译码算法译出正确的发射信息。窃听者不知道密钥流，其按照传统STTC检测方法或是通过猜测密钥流值进行译码，误帧率均达到100%，误比特率达到0.3~0.5。本发明专利技术对系统的原有性能几乎没有任何影响，但可以有效保护无线链路的安全，能够实现概率为1的安全通信。

【技术实现步骤摘要】
物理层STTC变形码与上层密钥流协作实现ΜI MO跨层安全 通信的系统及方法
本专利技术涉及无线通信系统安全
，特别是涉及一种物理层STTC变形码与 上层密钥流协作实现ΜΜ0跨层安全通信的系统及方法。
技术介绍
无线信道的开放性、广播性，终端的移动性、网络拓扑结构多样性及无线传输不稳 定性等因素使得无线通信网络在赋予无线用户通信自由的同时也面临更多的安全威胁。在 ΜΙΜΟ系统中，由于无线弥散，多径及信道之间彼此相互干扰，导致接收机在对发送信息译码 时误码率急剧上升。 目前通信系统的安全机制依赖于以RSA、AES等为代表的计算受限的链路层安全 算法。随着高速计算机、并行计算等技术的飞速发展，如果密钥一旦泄露或被破解，整个安 全体系将彻底崩溃。目前，基于物理层下的安全传输研究，对通信系统环境依赖很大，具有 统计特性不能保证概率为1的安全性能，因此不满足实际系统的安全需求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于STTC (Space-Time Trellis Codes，空时网格码）变形码的ΜΜ0跨层安全通信的系统及方法，在STTC系统下通 过设计物理层STTC空时变形码并与上层密码技术结合，充分利用信道的有噪特性，实现增 强的无线通讯加密方式，防止信息泄露。 本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：物理层STTC变形码与上层密钥流 协作实现ΜΜ0跨层安全通信的系统，它包括发射端、接收端和控制序列产生端，所述的发 射端包括信源、空时码编码器、发射通路和发射天线，信源与空时码编码器的信源序列输入 端连接，控制序列产生端与空时码编码器的控制序列输入端连接，空时码编码器的输出端 根据控制序列发射空时网格码STTC或STTC变形码至发射通路，发射通路的输出端连接发 射天线； 所述的接收端包括接收天线、接收通路和空时码译码器，接收天线与接收通路的 输入端连接，控制序列产生端与空时码译码器的控制序列输入端连接，接收通路的输出端 与空时码译码器连接，空时码译码器根据控制序列按照STTC译码方法将输出信号接收并 直接加入到空时码译码器，或根据控制序列先将接收到的信号恢复出真实发射信号，再将 恢复出的真实发射信号加入到空时码译码器。 所述的控制序列为合法通信双方预先共享的上层密钥流。 所述的发射通路包括星座图映射模块、脉冲成形模块和上变频器，星座图映射模 块的输出端依次通过脉冲成形模块和上变频器与发射天线连接。 所述的接收通路包括下变频器、模数转换模块和星座图解映射模块，接收天线依 次通过下变频器和模数转换模块与星座图解映射模块的输入端连接。 物理层STTC变形码与上层密钥流协作实现ΜΜ0跨层安全通信的方法，它包括以 下步骤： S1 :二进制信源序列输入空时码编码器； S2 :空时码编码器根据控制序列的控制发射空时网格码STTC或STTC变形码至发 射通路，并通过发射天线发射出去； S3:接收天线接收信号，空时码译码器检测控制序列值，判断发射端对应时刻发射 的信号是按照STTC编码矩阵发射的空时网格码STTC还是按照变形码编码矩阵发射的STTC 变形码： 若发射端对应时刻发射的信号是按照STTC编码矩阵发射的空时网格码STTC，则 按照STTC译码方法将该时刻输出信号接收并直接加入到空时码译码器中； 若发射端对应时刻发射的信号是按照变形码编码矩阵发射的STTC变形码，则在 进行译码运算之前，用户首先将接收到的信号恢复出真实发射信号，再将恢复出的真实发 射信号加入到空时码译码器中。 所述的控制序列为合法通信双方预先共享的上层密钥流，将密钥流作为控制序列 控制发射端何时发射空时网格码STTC，何时发射STTC变形码。 对于两根发射天线QPSK调制4态系统，发射天线根数Nt = 2,它包括以下步骤： SS1 :每根发射天线发射的信号在星座图上分别找到欧拉距离最远的信号： 本文档来自技高网...

【技术保护点】
物理层STTC变形码与上层密钥流协作实现MIMO跨层安全通信的系统，其特征在于：它包括发射端、接收端和控制序列产生端，所述的发射端包括信源、空时码编码器、发射通路和发射天线，信源与空时码编码器的信源序列输入端连接，控制序列产生端与空时码编码器的控制序列输入端连接，空时码编码器的输出端根据控制序列发射空时网格码STTC或STTC变形码至发射通路，发射通路的输出端连接发射天线；所述的接收端包括接收天线、接收通路和空时码译码器，接收天线与接收通路的输入端连接，控制序列产生端与空时码译码器的控制序列输入端连接，接收通路的输出端与空时码译码器连接，空时码译码器根据控制序列按照STTC译码方法将输出信号接收并直接加入到空时码译码器，或根据控制序列先将接收到的信号恢复出真实发射信号，再将恢复出的真实发射信号加入到空时码译码器。

【技术特征摘要】
1. 物理层STTC变形码与上层密钥流协作实现MMO跨层安全通信的系统，其特征在 于：它包括发射端、接收端和控制序列产生端，所述的发射端包括信源、空时码编码器、发射 通路和发射天线，信源与空时码编码器的信源序列输入端连接，控制序列产生端与空时码 编码器的控制序列输入端连接，空时码编码器的输出端根据控制序列发射空时网格码STTC 或STTC变形码至发射通路，发射通路的输出端连接发射天线； 所述的接收端包括接收天线、接收通路和空时码译码器，接收天线与接收通路的输入 端连接，控制序列产生端与空时码译码器的控制序列输入端连接，接收通路的输出端与空 时码译码器连接，空时码译码器根据控制序列按照STTC译码方法将输出信号接收并直接 加入到空时码译码器，或根据控制序列先将接收到的信号恢复出真实发射信号，再将恢复 出的真实发射信号加入到空时码译码器。2. 根据权利要求1所述的物理层STTC变形码与上层密钥流协作实现MMO跨层安全通 信的系统，其特征在于：所述的控制序列为合法通信双方预先共享的上层密钥流。3. 根据权利要求1所述的物理层STTC变形码与上层密钥流协作实现MMO跨层安全通 信的系统，其特征在于：所述的发射通路包括星座图映射模块、脉冲成形模块和上变频器， 星座图映射模块的输出端依次通过脉冲成形模块和上变频器与发射天线连接。4. 根据权利要求1所述的物理层STTC变形码与上层密钥流协作实现MMO跨层安全 通信的系统，其特征在于：所述的接收通路包括下变频器、模数转换模块和星座图解映射模 块，接收天线依次通过下变频器和模数转换模块与星座图解映射模块的输入端连接。5. 物理层STTC变形码与上层密钥流协作实现MMO跨层安全通信的方法，其特征在于： 它包括以下步骤： 51 :二进制信源序列输入空时码编码器； 52 :空时码编码器根据控制序列的控制发射空时网格码STTC或STTC变形码至发射通 路，并通过发射天线发射出去； S3:接收天线接收信号，空时码译码器检测控制序列值，判断发射端对应时刻发射的信 号是按照STTC编码矩阵发射的空时网格码STTC还是按照变形码编码矩阵发射的STTC变 形码： 若发射端对应时刻发...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋欢欢，蒋屹新，文红，唐杰，潘绯，
申请(专利权)人：电子科技大学，南方电网科学研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：四川;51