一种用于泛在电力物联网通信的物理层安全技术制造技术

本发明专利技术公开了一种用于泛在电力物联网通信的物理层安全技术，其中包括发送机和接收机：发送机包括卷积编码器、DBPSK调制器、OFDM调制器、数字前端；接收机包括数字前端、OFDM解调器、DBPSK解调器、维特比解码器，其包括以下步骤：（1）将原始信息比特流通过卷积编码器、DBPSK调制器、OFDM调制器、数字前端，形成一路载波数字信号；（2）将虚假序列通过发送机形成多路连续的载波数字信号；（3）将上述所有的载波数字信号合并为一路连续的载波数字信号；（4）接收机利用与发送机相同的带宽、频点配置将原始信息恢复出来；本发明专利技术通过将多路不同中心频率、不同带宽的载波数字信号合并为一路连续的载波数字信号，从而通过隐藏中心频率、带宽信息实现安全通信。

A physical layer security technology for ubiquitous power Internet of things communication

The invention discloses a physical layer security technology for ubiquitous power Internet of things communication, which includes a transmitter and a receiver: the transmitter includes a convolutional encoder, a DBPSK modulator, an OFDM modulator and a digital front end; the receiver includes a digital front end, an OFDM demodulator, a DBPSK demodulator and a Viterbi decoder, which includes the following steps: (1) passing the original information bit stream through a volume The product encoder, DBPSK modulator, OFDM modulator and digital front-end form a channel of carrier digital signal; (2) form a multi-channel continuous carrier digital signal through the transmitter; (3) combine all the above carrier digital signals into a channel of continuous carrier digital signal; (4) the receiver uses the same bandwidth and frequency point configuration as the transmitter to recover the original information By combining multiple carrier digital signals with different center frequencies and different bandwidth into one continuous carrier digital signal, the invention realizes safe communication by hiding center frequency and bandwidth information.

【技术实现步骤摘要】
一种用于泛在电力物联网通信的物理层安全技术
本专利技术属于支撑物联网的电力线载波通信领域，具体涉及一种用于泛在电力物联网通信的物理层安全技术。
技术介绍
电力线通信网络的信息泄露无论在智能电网还是家居应用中，对于隐私和安全都是一个威胁。传统的电力线通信安全采用加密的方法，来阻止窃听者获取网络中的数据。在发送端，通过密钥对数据进行加密；在接收端，再用密钥对数据进行解密。虽然这种方法可以使窃听者难以获取到数据中的有效信息，但会产生冗余、时延的问题，对安全性能的要求越高，相应的代价也越大。本专利技术提出的用于电力线通信的物理层安全技术，大大增加了窃取者破解所需的计算量，增强了电力线通信的安全。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用于泛在电力物联网通信的物理层安全技术，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。本专利技术提供的技术方案是：一种用于泛在电力物联网通信的物理层安全技术，其中包括发送机和接收机；发送机包括卷积编码器、DBPSK调制器、OFDM调制器、数字前端；接收机包括数字前端、OFDM解调器、DBPSK解调器、维特比解码器。在发送端，数据比特流依次通过卷积编码器、DBPSK调制器，然后通过OFDM调制器形成数据帧，数据在此过程中经过IFFT由频域变换到了时域；之后再送入发送机数字前端，数据在数字前端中改变信号带宽和频点，最后发送到信道中传输；在接收端，接收机数字前端利用已知的带宽和频点信息进行解调，之后依次通过OFDM解调器、DBPSK解调器和维特比解码器，最后得到原始数据比特流。为了提高通信安全，我们从物理层的角度提出一种安全技术。该技术通过在待发送信号左右两边添加干扰信号，实现带宽和频点信息的混淆，从而提高通信安全。添加的干扰信号可以与原信号相同带宽，也可以不同带宽。具体的实现方案有四种。第一种方案，在发送机前面，通过随机发生器生成与原始信息比特相同长度的虚假数据，然后也依次通过发送机的各个模块；不同的是，在数字前端中，改变中心频点的位置，以使其刚好可以添加在原始信息两侧，从而将带宽和频点信息隐藏起来；当然，在虚假信号添加在原始信号两端前，需要在时域对其进行归一化处理，使得它们在时域看起来尽可能的没有明显差别。这种方式的缺点就是，每个虚假信号都需要通过发送机的整个流程，因此效率会降低。为了克服这个缺点，提出第二种方案。第二种方案，当原始数据比特流通过OFDM调制后，将其复制成几份，然后依次通过数字前端得到相同带宽，不同中心频点的信号；它们的中心频点通过数字前端设置，使得它们可以合成一个新的连续的信号。这样就掩藏了原始信号的带宽和频点信息。但是由于虚假信号实际就是处于不同中心频点的原始信号，该方式相当于直接将原始信号复制然后添加到其两侧，这样其实降低了安全性。为了克服这个缺点，对于添加在两侧的信号，我们给它们人为地加上噪声，从而使其不同于原始信号。第三种方案，在第一种方案的基础上，通过数字前端进一步改变虚假信号的带宽，从而得到多路不同带宽、不同频点的数字载波信号，最后再合并为一路连续的数字载波信号。第四种方案，在第二种方案的基础上，通过数字前端进一步改变虚假信号的带宽，从而得到多路不同带宽、不同频点的数字载波信号，最后再合并为一路连续的数字载波信号。方案三、四在合成为一路数字载波信号后，还需要对其时域、频域进行处理，以使得更好地隐藏带宽、频点信息。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术通过虚假信号产生多路不同频点、不同带宽的载波数字信号，多路载波数字信号再合成为一路连续的载波数字信号，从而隐藏频点、带宽信息，实现安全通信。附图说明图1是本专利技术提供的实施例一的流程图；图2是本专利技术提供的实施例二的流程图；图3是本专利技术提供的实施例三的流程图；图4是本专利技术提供的实施例四的流程图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，所描述的实施例仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参阅图1、图2、图3、图4，本专利技术提供一种技术方案：一种用于泛在电力物联网通信的物理层安全技术，其中包括发送机和接收机；发送机包括卷积编码器、DBPSK调制器、OFDM调制器、数字前端；接收机包括数字前端、OFDM解调器、DBPSK解调器、维特比解码器。实施例一的实施步骤如下：（1）将原始信息比特流依次通过卷积编码器、DBPSK调制器、OFDM调制器、数字前端、归一化，形成一路带宽40MHz、中心频点200MHz的载波数字信号；（2）将与原始信息比特流长度相同的虚假信号1，依次通过卷积编码器、DBPSK调制器、OFDM调制器、数字前端、归一化，形成一路带宽40MHz、中心频点160MHz的载波数字信号；（3）将与原始信息比特流长度相同的虚假信号2，依次通过卷积编码器、DBPSK调制器、OFDM调制器、数字前端、归一化，形成一路带宽40MHz、中心频点120MHz的载波数字信号；（4）将以上三路载波数字信号整合，形成一路带宽120MHz，中心频点160MHz的载波数字信号。实施例二的实施步骤如下：（1）将原始信息比特流依次通过卷积编码器、DBPSK调制器、OFDM调制器，OFDM调制器的输出分为3路；（2）给第一路加上噪声，然后通过数字前端、归一化，形成一路带宽40MHz、中心频点120MHz的载波数字信号；（3）给第二路加上噪声，然后通过数字前端、归一化，形成一路带宽40MHz、中心频点160MHz的载波数字信号；（4）第三路直接通过数字前端、归一化，形成一路带宽40MHz、中心频点200MHz的载波数字信号；（5）将以上三路载波数字信号整合，形成一路带宽120MHz，中心频点160MHz的载波数字信号。实施例三的实施步骤如下：（1）将原始信息比特流依次通过卷积编码器、DBPSK调制器、OFDM调制器、数字前端、归一化，形成一路带宽40MHz、中心频点200MHz的载波数字信号；（2）将与原始信息比特流长度相同的虚假信号1，依次通过卷积编码器、DBPSK调制器、OFDM调制器、数字前端、归一化，形成一路带宽20MHz、中心频点170MHz的载波数字信号；（3）将与原始信息比特流长度相同的虚假信号2，依次通过卷积编码器、DBPSK调制器、OFDM调制器、数字前端、归一化，形成一路带宽10MHz、中心频点155MHz的载波数字信号；（4）将以上三路载波数字信号整合，形成一路带宽70MHz，中心频点185MHz的载波数字信号。实施例四的实施步骤如下：（1）将原始信息比特流依次通过卷积编码器、DBPSK调制器、OFDM调制器，OFDM调制器的输出分为3路；（2）给第一路加上噪声，然本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于泛在电力物联网通信的物理层安全技术，其中包括发送机和接收机：发送机包括卷积编码器、DBPSK 调制器、OFDM 调制器、数字前端；接收机包括数字前端、OFDM 解调器、DBPSK 解调器、维特比解码器；其特征在于，所述技术包括以下步骤：/n（1）将原始信息比特流通过卷积编码器、DBPSK 调制器、OFDM 调制器、数字前端， 形成一路载波数字信号；/n将虚假序列通过发送机形成多路连续的载波数字信号；/n将上述所有的载波数字信号合并为一路连续的载波数字信号；/n（4）接收机利用与发送机相同的带宽、频点配置将原始信息恢复出来。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于泛在电力物联网通信的物理层安全技术，其中包括发送机和接收机：发送机包括卷积编码器、DBPSK调制器、OFDM调制器、数字前端；接收机包括数字前端、OFDM解调器、DBPSK解调器、维特比解码器；其特征在于，所述技术包括以下步骤：
（1）将原始信息比特流通过卷积编码器、DBPSK调制器、OFDM调制器、数字前端，形成一路载波数字信号；
将虚假序列通过发送机形成多路连续的载波数字信号；
将上述所有的载波数字信号合并为一路连续的载波数字信号；
（4）接收机利用与发送机相同的带宽、频点配置将原始信息恢复出来。


2.根据权利要求1所述的一种用于泛在电力物联网通信的物理层安全技术，其特征在于：虚假信号通过数字前端形成等带宽的多路载波数字信号，且在多路合成为一路前，需要在时域进行归一化处理。


3.根据权利要求1所述的一种用于泛在电力物联网通信的物理层安全技术，其特征在于：虚假信号通过随机发生器产生，与原...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱永安，吴泳澎，鄢高鹏，高思远，潘倩，汤志彪，聂婷婷，
申请(专利权)人：江西省计量测试研究院，
类型：发明
国别省市：江西;36