The security transmission strategy of artificial noise will greatly improve the confidentiality of the system, but it will consume extra energy, which may affect the lifetime of the whole wireless communication system. Aiming at the problem of secure communication in multi-user, multi-input and single-output downlink system, a secure downlink transmission strategy based on time inversion technology is proposed. Firstly, time inversion technology is used in the downlink system of multi-user MISO, and space-time focusing is used to improve the security performance of the system. Secondly, considering the additional energy consumption of the security signal of auxiliary artificial noise interference signal, SWIET technology is introduced to effectively solve the energy consumption problem and improve the security performance of the system. The theoretical analysis and simulation results show that the proposed strategy has higher security capacity and less information leakage.
【技术实现步骤摘要】
基于时间反演技术的下行链路安全传输策略
本专利技术涉及无线通信安全领域，特别涉及基于时间反演技术的下行链路安全传输策略。
技术介绍
无线通信系统具有广播性，给窃听用户提供了可趁之机。传统的无线通信系统主要是依靠上层的加密协议体系，通过对信息进行加解密、认证等技术来保证窃听用户窃取不到任何保密信息。这种加密方法假设算法足够复杂以致窃听用户破解加密信息所花费的时间比信息的有效时长更长，但是随着计算机运算能力的飞速提升，它已经不能满足人们对于未来无线通信安全性的要求。因此无线通信系统安全通信的研究引起广泛关注，已成为无线通信领域的一个研究热点。Wyner提出保密容量的概念和三节点窃听信道模型。该模型由发送方，合法接收用户和窃听用户组成。发送方需要发送保密信息给合法接收用户，同时避免窃听用户窃取到保密信息。保密容量是指发送方和期望用户之间的通信不会被窃听用户窃听的最高信息传输速率，是衡量系统保密性能的指标。当合法信道的信道状态更好时，合法信道比窃听信道的信道容量更大，即保密容量为正值，系统能够实现保密通信。时间反演(timereversal,TR)技术是在时域上对所接受到...
【技术保护点】
1.基于时间反演技术的下行链路安全传输策略，其特征在于，针对多用户多输入单输出(multiple input single output,MISO)下行链路系统中的安全通信问题，本文提出一种基于时间反演(所谓时间反演就是在时域上对所接收到的信号进行逆序操作，在频域上等同于相位共轭)技术的安全传输策略；首先，在一个多用户MISO下行链路系统模型中采用时间反演技术，利用其空时聚焦性来保证信息在传输过程中的安全性,降低信息被窃听的风险；其次，引入SWIET(simultaneous wireless information and energy transfer)技术可以有效解决...
【技术特征摘要】
1.基于时间反演技术的下行链路安全传输策略，其特征在于，针对多用户多输入单输出(multipleinputsingleoutput,MISO)下行链路系统中的安全通信问题，本文提出一种基于时间反演(所谓时间反演就是在时域上对所接收到的信号进行逆序操作，在频域上等同于相位共轭)技术的安全传输策略；首先，在一个多用户MISO下行链路系统模型中采用时间反演技术，利用其空时聚焦性来保证信息在传输过程中的安全性,降低信息被窃听的风险；其次，引入SWIET(simultaneouswirelessinformationandenergytransfer)技术可以有效解决能耗问题，有利于改善系统安全性能；最后，考虑辅助人工噪声干扰信号的保密信号，扰乱窃听用户对保密信息的窃听；基于时间反演的安全传输策略包括以下步骤：步骤101：在时间反演信道探测阶段，期望用户通过向发送方发送导频信号来进行信道探测，以此估计信道脉冲响应(channelimpulseresponse,CIR)；步骤102：在时间反演波形反转阶段，发送方对CIR进行波形反转；步骤103：在时间反演再发射阶段，发送方发送辅助人工噪声干扰信号的保密信号以降低窃听信道的传输质量；由于期望用户采用零空间人工噪声法，人工噪声对期望用户没有影响。2.根据权利要求1所述的安全传输策略，其特征在于，所述步骤1在时间反演信道探测阶段，期望用户通过向发送方发送导频信号来进行信道探测，以此估计信道脉冲响应(channelimpulseresponse,CIR)包括：考虑无线通信系统的下行链路，由发送方和K个用户组成；发送方配备有M根发射天线，而用户是单天线设备，能够解码信息并从无线信号中获取能量；因为时间反演腔一次只能对一个特定的信道进行处理，也就是说一个时间反演腔不能同时对两个或两个以上的不同信道进行处理；所以，在多用户MISO下行链路系统模型中，接收方都是单天线用户；发送方将信息发送给期望用户并将能量发送给所有接收方；K-1个空闲用户可能是恶意的窃听用户，并且窃取其他合法接收方的信息；因此，它们是潜在的窃听用户；SWIET收发模型框图采用混合接收方，功率分配单元将接收到的信号一部分用于信息解码，另一部分则通过能量收集单元将能量收集并储存在电池中，从而实现能量和信息的同步传输；α为功率分流比；是加性白高斯噪声(additivewhitegaussiannoise,AWGN)，由接收天线产生；是信号处理噪声，并且也是AWGN。3.根据权利要求1所述的安全传输方案，其特征在于，所述步骤2在时间反演波形反转阶段，发送方对CIR进行波形反转包括：期望用户和K-1个空闲用户(潜在的窃听用户)的下行链路接收信号分别由下面给出：为了向期望用户k提供安全通信，在发送方添加人工噪声干扰以降低窃听信道的传输质量；发送方选择发送信号向量X：Sj是发送方发送给用户j的保密信息，并且Vj是预编码向量；Z为人工噪声干扰向量，满足hkZ＝0，hk为发射方和期望用户k之间的信道向量即合法信道向量；发送和用户之间的信道...
【专利技术属性】
技术研发人员：李方伟，汪苹，张海波，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50
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