用于物理上受保护的友好射频通信并用于干扰敌对射频通信的射频通信和干扰设备及方法技术

公开了一种射频通信和干扰设备，被配置为用于物理上受保护的友好射频通信并用于干扰敌对射频通信，所述射频通信和干扰设备包括：天线布置，具有用于发送传出信号的发送部分和用于接收传入信号的接收部分；接收器设备，被配置为从在接收频带中经由天线布置的接收部分接收的传入信号中提取传入信息信号；干扰生成器，被配置为生成用于干扰至少一个干扰频带的至少一个干扰信号，其中干扰信号经由发送部分作为传出信号中的一个被发送，其中所述至少一个干扰频带包括接收频带；以及自干扰消除设备，被配置为消除至少在接收频带中经由接收部分接收的传入信号中的所述至少一个干扰信号的部分。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于物理上受保护的友好射频通信并用于干扰敌对射频通信的射频通信和干扰设备及方法本专利技术涉及与敌对射频通信的干扰相结合的物理上受保护的友好射频通信。对于医学应用，在参考文献[1]中提出了一种所谓的“屏蔽”设备，其作为植入的医疗设备与外部窃听者之间的屏障来操作。该系统仍使用加密算法，该算法不完全依靠物理保密通信方法。参考文献[2]的作者研究了在存在被动窃听者的情况下从源节点到目的地节点的单向链路的物理安全性。作者既没有在存在多个敌对方(论文中仅限于被动窃听者)的情况下也没有在维持两个友好对等体之间的双向物理上受保护链路的情况下解决干扰系统的操作或方案。根据论文作者，文献[3]中提出的工作已经考虑了单个集中式干扰源节点(基站)。作为干扰信号源的基站依靠其多天线配置将物理保密性引入两个单向链路(即，上行链路和下行链路)。这些链路在地理位置上并没有被共同定位，它们分别指向两个不同的友好终端。上行链路和下行链路共享与干扰信号相同的频带，但是，干扰信号是波束形成的。因此，干扰覆盖范围仅限于周围环境的子空间。这种方法的物理保密性受到窃听者到终端位置的相对位置的影响。关于中继场景中的物理层安全性，文献[4]中的作者研究了单向中继场景中的两种情况：频谱资源节约型的两跳全双工操作，以及其中物理保密性是主要关注点的与干扰相关联的时分两跳。后一种情况描述了时间连续的两跳协议，其中，在第一跳中，中继节点通过发送干扰信号来保护自身，该干扰信号拒绝窃听者解码源并发发送的信号。在第二跳中，中继将源信号转发到其目的地节点，而源节点充当友好干扰器。由于该机制依靠将发送划分为两个连续的时隙，因此遭受发送中断的困扰。本专利技术的目的是提供一种用于物理上受保护的友好射频通信并用于干扰敌对射频通信的改进概念。在第一方面，本专利技术提供了一种被配置为用于物理上受保护的友好射频通信并用于干扰敌对射频通信的射频通信和干扰设备，该射频通信和干扰设备包括：天线布置，具有用于发送传出信号的发送部分和用于接收传入信号的接收部分；接收器设备，被配置为从在接收频带中经由天线布置的接收部分接收的传入信号中提取传入信息信号；干扰生成器，被配置为生成用于干扰至少一个干扰频带的至少一个干扰信号，其中该干扰信号经由发送部分作为传出信号中的一个被发送，其中所述至少一个干扰频带包括接收频带；以及自干扰消除设备，被配置为消除至少在接收频带中经由接收部分接收的传入信号中的至少一个干扰信号的部分。术语“射频通信”是指经由空气波的各种通信，诸如语音通信或数据通信。术语“信息信号”是指任何有意义的信号。术语“物理上受保护的”是指通过相应射频通信系统的物理层来保证安全的那种类型的通信。特别地，它是指其中通过干扰来防止潜在窃听者接收和解码有意义的发送的射频通信系统。此类通信系统提供安全的通信，而无需加密、速记式加密或其它用于保护有意义的发送的已知技术。术语“干扰”是指主动发送无线电波，其覆盖潜在窃听者的接收器处的有意义的发送。自干扰消除是一种消除在通信设备进行发送时泄漏到通信设备的接收器设备中的“不需要的”能量的技术。消除的结果是，接收器从其发送器接收到的噪声明显更少或没有，从而使其可以自由地干净地接收外部信号。使用自干扰消除技术的通信设备可以在相同频率上同时进行发送和接收。根据本专利技术，自干扰消除被用于使接收器设备能够在存在干扰信号的情况下提取信息信号，这将在下面更详细地描述。基本上，本专利技术的主要构思是提供一种分布式的多频带干扰机制，该机制在被干扰的频带上破坏(干扰)敌对通信，同时仅使友好设备能够在彼此之间物理上受保护的(受干扰的)无线介质上进行通信。此外，智能干扰机制还潜在地允许在被干扰的频带上对试图建立的敌对无线通信链路进行窃听。作为智能干扰网状通信网络的一部分的每个友好射频通信和干扰设备通过在目标干扰频带上发送任何干扰信号来干扰其周围空间。它可能是多个分散的频带、一个连续的超宽频带或者甚至是两者的组合。由此，干扰覆盖区域中的敌对通信设备之间的通信被破坏，因为它们的接收器应通过所发送的干扰信号被干扰。根据分布在干扰网络中的射频通信和干扰设备的发送功率、数量和位置来确定地理上被干扰的区域。本专利技术的解决方案通过提供保护友好射频通信和干扰设备之间的无线链路，同时保持敌对通信设备被干扰的方法来改善这些普通的干扰状况。这是通过利用自干扰消除设备来完成的，该自干扰消除设备允许友好射频通信和干扰设备在被干扰的频带中的至少一个上进行接收。换句话说，网状网络中的射频通信和干扰设备可以一起协作以针对敌对通信设备干扰其周围空间，并保护友好射频通信和干扰设备之间的通信。该系统提出的机制实现三个主要目标：1.物理上保护友好射频通信和干扰设备之间的无线通信链路。2.在一个或多个频带处干扰无线空间，并由此破坏敌对通信设备之间的通信链路。3.潜在地拦截并窃听来自敌对通信设备的尝试发送信号。本专利技术在友好网状网络设备之间提供高度安全的无线链路，同时保持敌对设备被干扰并因此不能彼此通信。作为期望功能的干扰也被利用为提供用于友好通信链路的机制的物理保密。换句话说，干扰信号被用作覆盖信号，以掩埋友好射频通信和干扰设备之间的通信链路，而不是作为友好通信的阻碍者(干扰者)，同时保持其主要目的为在操作中维持敌对通信破坏机制。根据本专利技术的优选实施例，自干扰消除设备包括用于将自干扰消除信号插入到接收部分下游的传入信号中的插入设备，以及用于从干扰信号中计算自干扰消除信号的自干扰消除信号计算设备。这种自干扰消除方法也被已知为通过射频域中的信号注入进行自干扰消除。但是，可以根据其它自消除方法或这些方法的组合来设计自干扰消除设备，诸如射频域中的自干扰信号的衰减、接收器设备的模拟域中的自干扰信号的消除或接收器设备的数字域中的自干扰信号的消除。自干扰消除信号可以例如被插入到接收部分和接收器设备之间的传入信号中。在其它实施例中，自干扰消除信号也可以在接收器设备处插入到传入信号中。虽然参考文献[5]至[9]的自干扰消除方法最初旨在用于不同的应用，但是可以根据参考文献[5]至[9]来设计自干扰消除设备。根据本专利技术的优选实施例，射频通信和干扰设备还包括：发送器设备，被配置为在发送频带中生成至少一个传出信息信号，其中传出信息信号经由发送部分作为传出信号中的一个被发送，其中发送频带和接收频带不重叠；其中至少一个干扰频带不包括发送频带。这些特征允许射频通信和干扰设备不仅接收物理上受保护的传入信息信号，而且发送传出信息信号。然后，这些传出信息信号可以由根据本专利技术的另一个射频通信和干扰设备的干扰生成器被物理保护。通过这些手段，可以创建双向物理上受保护的通信。根据本专利技术的优选实施例，发送部分包括第一辐射图控制单元，所述第一辐射图控制单元被配置为适配用于发送传出信息信号的辐射图。这些特征允许将传出信息信号指向其预期的友好射频通信和干扰设备。这些特征的一个优点是，由于信息信号覆盖有限的发送范围，因此可以提高物理安全性-这是由于只有在发送范围内的潜在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种射频通信和干扰设备，被配置为用于物理上受保护的友好射频通信并用于干扰敌对射频通信，所述射频通信和干扰设备(1)包括：/n天线布置(2，3)，具有用于发送传出信号(OS)的发送部分(2)和用于接收传入信号(IS)的接收部分(3)；/n接收器设备(4)，被配置为从在接收频带(R)中经由接收部分(3)接收的传入信号(IS)中提取传入信息信号(IIS)；/n干扰生成器(5)，被配置为生成用于干扰至少一个干扰频带(J)的至少一个干扰信号(JS)，其中干扰信号(JS)经由发送部分(2)作为传出信号(OS)中的一个被发送，其中所述至少一个干扰频带(J)包括接收频带(R)；以及/n自干扰消除设备(6)，被配置为消除至少在接收频带(R)中经由接收部分(3)接收的传入信号(IS)中的所述至少一个干扰信号(JS)的部分。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170606 EP 17400029.91.一种射频通信和干扰设备，被配置为用于物理上受保护的友好射频通信并用于干扰敌对射频通信，所述射频通信和干扰设备(1)包括：
天线布置(2，3)，具有用于发送传出信号(OS)的发送部分(2)和用于接收传入信号(IS)的接收部分(3)；
接收器设备(4)，被配置为从在接收频带(R)中经由接收部分(3)接收的传入信号(IS)中提取传入信息信号(IIS)；
干扰生成器(5)，被配置为生成用于干扰至少一个干扰频带(J)的至少一个干扰信号(JS)，其中干扰信号(JS)经由发送部分(2)作为传出信号(OS)中的一个被发送，其中所述至少一个干扰频带(J)包括接收频带(R)；以及
自干扰消除设备(6)，被配置为消除至少在接收频带(R)中经由接收部分(3)接收的传入信号(IS)中的所述至少一个干扰信号(JS)的部分。


2.如前述权利要求所述的射频通信和干扰设备，其中自干扰消除设备(1)包括用于将自干扰消除信号(SICS)插入接收部分(3)下游的传入信号(IS)中的插入设备(9)以及用于从干扰信号(JS)计算自干扰消除信号(SICS)的自干扰消除信号计算设备(10)。


3.如前述权利要求之一所述的射频通信和干扰设备，其中射频通信和干扰设备(1)还包括：
发送器设备(11)，被配置为在发送频带(F)中生成至少一个传出信息信号(OIS)，其中所述传出信息信号(OIS)经由发送部分(2)作为传出信号(OS)中的一个被发送，其中发送频带(F)和接收频带(R)不重叠；
其中所述至少一个干扰频带(J)不包括所述发送频带(F)。


4.如前述权利要求所述的射频通信和干扰设备，其中发送部分(2)包括第一辐射图控制单元(13)，所述第一辐射图控制单元(13)被配置为适配用于发送所述传出信息信号(OIS)的辐射图(RPO)。


5.如前述权利要求之一所述的射频通信和干扰设备，其中发送部分(2)包括第二辐射图控制单元(14)，所述第二辐射图控制单元(14)被配置为适配用于发送所述干扰信号(JS)的辐射图(RPJ)。


6.如前述权利要求之一所述的射频通信和干扰设备，其中发送部分(2)包括功率控制单元，所述功率控制单元被配置为适配所述干扰信号(JS)的功率。


7.如前述权利要求之一所述的射频通信和干扰设备，其中接收部分(3)包括方向估计单元(15)，所述方向估计单元(15)被配置为估计所述传入信息信号(IIS)到达的方向。


8.如前述权利要求所述的射频通信和干扰设备，其中方向估计单元(15)被配置为基于所估计的方向来适配用于接收所述传入信息信号(IIS)的方向图。


9.如前述权利要求之一所述的射频通信和干扰设备，其中干扰生成器(5)被配置为生成用于干扰所述至少一个干扰频带(J)的干扰信号(JS)的多个干扰信号(JS2.1，JS2.2，JS2.3，JS2.4)，其中所述多个干扰信号(JS2.1，JS2.2，JS2.3，JS2.4)中的干扰信号(JS2.1，JS2.2，JS2.3，JS2.4)具有不同的特性，
其中发送部分(2)包括多个发送信道，其中所述多个干扰信号(JS2.1，JS2.2，JS2.3，JS2.4)中的每个干扰信号(JS2.1，JS2.2，JS2.3，JS2.4)在所述多个发送信道中的一个发送信道上发送，其中所述多个发送信道中的发送信道具有用于发送相应的干扰信号(JS2.1，JS2.2，JS2.3，JS2.4)的不同的辐射图(RPJ2.1，RPJ2.2，RPJ2.3，RPJ2.4)。


10.如权利要求3至9之一所述的射频通信和干扰设备，其中接收器设备(4)被配置为从经由接收部分(3)接收的传入信号(IS)中提取传入信息信号(IIS2.1)和另外的传入信息信号(IIS2.2)，其中所述传入信号(IIS2.1)在接收频带(RA)中，其中所述另外的传入信号(IIS2.2)在另外的接收频带(RC)中，其中至少一个干扰频带包括所述另外的接收频带(RC)；
其中发送器设备(11)被配置为生成传出信息信号(OIS2.1)和另外的传出信息信号(OIS2.2)，其中所述另外的传出信息信号(OIS2.2)在不与所述传出信息信号(OIS2.1)的频带(FB)重叠的另外的发送频带(FD)中经由发送部分(2)发送；以及
其中所述另外的发送频带(FD)和所述另外的接收频带(RC)不重叠。


11.如权利要求3至10之一所述的射频通信和干扰设备，其中接收部分(3)被配置为接收传入信息信号(IS)的在相同接收频带(RA)中的传入信息信号(IIS2.1)和另外的传入信息信号(IIS2.2)；
其中接收部分(3)包括方向估计单元(15)，所述方向估计单元被配置为估计所述传入信息信号(IIS2.1)和所述另外的信息信号两者的来源方向；
其中接收器设备(4)被配置为使用所估计的来源方向从经由接收部分(3)接收的传入信号(IS)中提取传入信息信号(IIS2.1)和另外的传入信息信号(IIS2.2)；以及
其中发送器设备(11)被配置为生成传出信息信号(OIS2.1)和另外的传出信息信号(OIS2.2)，其中所述另外的传出信息信号(OIS2.2)在发送频带(FB)中经由发送部分(2)发送。


12.一种用于物理上受保护的友好射频通信并用于干扰敌对射频通信的系统，所述系统包括：...

【专利技术属性】
技术研发人员：拉梅兹·阿斯卡尔，威廉·库思根，
申请(专利权)人：弗劳恩霍夫应用研究促进协会，
类型：发明
国别省市：德国;DE