基于多个源节点协作的无线防窃听通信方法技术

技术编号:14950942 阅读:158 留言:0更新日期:2017-04-02 03:31
本发明专利技术公开了一种基于多个源节点协作的无线防窃听通信方法,各源节点通过蓝牙方式进行数据交互,以使所有源节点同步发送相同的数据信息给目的节点;根据主信道状态信息,各源节点对将要传输的数据信息进行预编码;各源节点将各自预编码后的信息同时传输给目的节点,接着目的节点和窃听节点分别计算主信道和窃听信道的信道容量,进一步得出无线信道传输的安全容量及窃听概率。本发明专利技术通过源节点间协作以及预编码的方式,显著改善了无线传输的安全容量,有效地降低了无线传输的窃听概率,有助于解决实际的无线通信场景中存在多窃听节点所带来的安全问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于无线通信
,尤其是在对抗窃听时所采取的算法。
技术介绍
随着无线通信技术的发展,用户对安全性能提出了更高的要求。传统的加密方法通常是应用在网络层和网络层以上,并且这些加密手段是以庞大的计算量为基础。但是,随着计算机运算能力的快速提升,传统的加密方法不能保证信息传输的绝对安全,这激发了广大研究工作者开始寻求利用物理层信道特征来进行数据信息加密。物理层作为开放式系统互联网络OSI(OpenSystemInterconnection)模型中的最底层,其安全是整个系统安全的基础。随后,Wyner证明了在安全容量(即主信道容量与窃听信道容量之差)大于零的条件下,可以实现完美的保密通信。目前,考虑较多的是在窃听用户相互独立的场景下,选择一个最佳用户发送数据信息或者在发射端利用人工噪声来提高安全容量,改善安全性能。但在具体应用时会有以下一些不足:首先,在实际场景中,窃听节点为了非法获取更多的有用信息,他们可以选择相互协作的方式进行联合窃听。这样,仅靠一个最佳用户对抗窃听,并不能很好地提高安全性能。其次,在发射端利用人工噪声的方法虽然会降低窃听信道的质量,但是如果发射功率一定,同样会导致发送有用信号的功率减小,主信道质量也降低,这样就很难保证安全容量的提升。另外,如果增加发射功率,就会造成额外的功率浪费。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种无线防窃听通信方法,既考虑到实际场景中窃听用户不同的窃听方式,又能实现低功耗提升无线通信的安全性能。基于多个源节点协作的无线防窃听通信方法,应用于通过无线信道进行数据传输的系统,所述系统包括至少两个源节点、一个目的节点和至少两个窃听节点,该方法包括以下步骤:各源节点通过蓝牙方式进行数据交互,以使所有源节点同步发送相同的数据信息给目的节点;根据主信道状态信息,各源节点对将要传输的数据信息进行预编码;各源节点将各自预编码后的信息同时传输给目的节点,接着目的节点和窃听节点分别计算主信道和窃听信道的信道容量,进一步得出无线信道传输的安全容量及窃听概率。所述各源节点对将要传输的数据信息进行预编码具体为:取最优预编码矩阵其中W=[w1,w2,…,wM]T,wk表示第k个源节点的预编码系数,k=1,2,…,M,M为源节点个数;H=[h1,h2,…,hM]T,H表示主信道转移矩阵,hk为第k个源节点到目的节点之间的瞬时信道增益系数,k=1,2,…,M;则预编码后的数据信息为其中表示共轭转置运算,st为各源节点在时隙t发送给目的节点的相同的数据信息,其中t=1,2,3,…,Ts,Ts表示最大的传输时隙。所述无线信道传输的安全容量及窃听概率的计算过程为:1)源节点到目的节点间主信道容量其中,P为M个源节点的总发射功率,N0为目的节点处的噪声功率,hm为第m个源节点到目的节点之间的瞬时信道增益系数,下标mc表示主信道;当N个窃听节点独立窃听时,窃听信道的信道容量其中gm,j表示第m个源节点到第j个窃听节点间的瞬时信道增益系数,*表示共轭运算,ε表示由N个窃听节点组成的集合,下标ec表示窃听信道,上标i表示窃听节点间相互独立;当N个窃听节点协作窃听时,窃听信道的信道容量表示为上标c表示窃听节点间相互协作;2)进一步计算N个窃听用户独立和N个窃听用户协作的情况下无线信道的安全容量和窃听概率,N个窃听用户独立时:安全容量窃听概率N个窃听用户相互协作时:安全容量窃听概率其中{a本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于多个源节点协作的无线防窃听通信方法,应用于通过无线信道进行数据传输的系统,其特征是,所述系统包括至少两个源节点、一个目的节点和至少两个窃听节点,该方法包括以下步骤:各源节点通过蓝牙方式进行数据交互,以使所有源节点同步发送相同的数据信息给目的节点;根据主信道的相位与幅度衰落信息,各源节点对将要传输的数据信息进行预编码;各源节点将各自预编码后的信息同时传输给目的节点,接着目的节点和窃听节点分别计算主信道和窃听信道的信道容量,进一步得出无线信道传输的安全容量及窃听概率。

【技术特征摘要】
1.基于多个源节点协作的无线防窃听通信方法,应用于通过无线信道进行数据传输的
系统,其特征是,所述系统包括至少两个源节点、一个目的节点和至少两个窃听节点,该方
法包括以下步骤:
各源节点通过蓝牙方式进行数据交互,以使所有源节点同步发送相同的数据信息给目
的节点;
根据主信道的相位与幅度衰落信息,各源节点对将要传输的数据信息进行预编码;
各源节点将各自预编码后的信息同时传输给目的节点,接着目的节点和窃听节点分别
计算主信道和窃听信道的信道容量,进一步得出无线信道传输的安全容量及窃听概率。
2.根据权利要求1所述的基于多个源节点协作的无线防窃听通信方法,其特征是,所述
各源节点对将要传输的数据信息进行预编码具体为:取最优预编码矩阵其中W=
[w1,w2,…,wM]T,wk表示第k个源节点的预编码系数,k=1,2,…,M,M为源节点个数;H=[h1,
h2,…,hM]T,H表示主信道转移矩阵,hk为第k个源节点到目的节点之间的瞬时信道增益系
数,k=1,2,…,M;则预编码后的数据信息为其中表示共轭转置运算...

【专利技术属性】
技术研发人员:邹玉龙严培舜朱佳丁晓进孟庆民
申请(专利权)人:南京邮电大学
类型:发明
国别省市:江苏;32

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