基于星座图的MIMO物理层安全传输方法技术

本发明专利技术公开了一种基于星座图的MIMO物理层安全传输方法，主要解决现有技术中存在的用于解决MIMO物理层安全传输的实现严重依赖无线信道的物理特性从而导致系统保密性能降低的问题。具体步骤包括：1、生成期望的星座图，2、构建目标函数，3、生成相位编码信号矩阵，4、MIMO系统的发射天线阵列发射相位编码信号，5、生成通信接收方的星座图，6、对通信接收方的星座图进行星座逆映射。本发明专利技术解决了MIMO物理层安全传输的实现严重依赖无线信道的物理特性从而导致MIMO系统保密性能降低的问题，不依赖无线信道的物理特性实现MIMO物理层安全传输，提高了MIMO系统的保密性能。提高了MIMO系统的保密性能。提高了MIMO系统的保密性能。

【技术实现步骤摘要】
基于星座图的MIMO物理层安全传输方法


[0001]本专利技术属于通信
，更进一步涉及无线通信
中的一种基于星座图的多输入多输出MIMO(Multiple Input Multiple Output)物理层安全传输方法。本专利技术可用于MIMO通信系统中，使得窃听者接收到的通信信息与通信用户接收到的通信信息相差很大，实现MIMO通信系统的物理层安全传输。

技术介绍

[0002]由于无线信道的固有开放性，在通信范围的任何参与者都可以接收到信号，并有可能从中获取信息，安全和保密成为无线通信中最重要的问题之一。除了传统的加密安全机制，在物理层实现信息理论安全也是保证通信保密性的一个重要方式。物理层安全可定义为基于调制、信号及信道等属性的低截获概率的物理层传输，不诉诸数据加密，发射前不需要密钥。MIMO通信技术具有较高的数据传输速率、频谱利用率和可靠的信息传输性能，并且被拓展到了物理层安全传输方面。因此如何实现MIMO物理层安全传输，是极其重要的。目前大多数MIMO物理层安全传输方法都依赖于无线信道的物理特性，通信双方对无线信道较大的估计差本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于星座图的MIMO物理层安全传输方法，其特征在于，根据待传输的二进制数据流生成期望的星座图，使用优化算法求解所构建的与期望的星座图相关的目标函数中的相位编码信号的相位矩阵，MIMO系统发射生成的相位编码信号，该方法的步骤包括如下：(1)生成期望的星座图：将待传输的二进制数据流，按照L阶相移键控调制方式进行星座映射，得到期望的星座图，L＝2
n
，n为正整数；(2)按照下述任意一个公式，构建一个目标函数：使幅度矩阵B中的所有表示通信接收方接收信号的信号幅度的矩阵元素满足使幅度矩阵B中的所有表示通信接收方接收信号的信号幅度的矩阵元素满足使模值矩阵D中的所有表示通信接收方的接收信号幅度的模值的矩阵元素满足使模值矩阵D中的所有表示通信接收方的接收信号幅度的模值的矩阵元素满足使得其中，min(
·
)表示取最小值操作，Φ表示相位编码信号的相位矩阵，||
·
||
∞
表示取最小模值操作，A表示通信接收方的发射导向矩阵，H表示共轭转置操作，S表示相位编码信号，C表示期望的星座图，
⊙
表示点乘操作，B表示通信接收方的接收信号的幅度矩阵，|
·
|2表示取模平方操作，b
k
表示第k个通信接收方接收信号的信号幅度，k＝1,2,
……
,N
a
，N
a
表示通信接收方的总数，:表示计算比值操作，λ表示根据所有通信接收方接收信号的幅度比值确定的一个比例系数，Θ表示通信接收方的接收信号幅度的辐角矩阵，D表示通信接收方的接收信号幅度的模值矩阵，d
k
表示第k个通信接收方的接收信号的幅度，表示取实部操作，*表示共轭操作，表示取虚部操作，
→
表示逼近操作；(3)生成相位编码信号矩阵：(3a)使用序列二次规划算法，求解所构建目标函数中的相位编码信号的相位矩阵；(3b)按照下式，生成相位编码信号矩阵：S＝exp(jΦ)其中，S表示相位编码信号矩阵，exp(
·
)表示以自然常数e为底的指数操作，j表示虚数单位符号；(4)MIMO系统的发射天线阵列发射相位编码信号；(5)按照下式，将通信接收方接收的信号生成通信接收方的星座图：A
H
S＝C'
⊙
B其中，C'表示通信接收方根据接收信号生成的通信接收方的星座图；(6)对通信接收方的星座图进...

【专利技术属性】
技术研发人员：周生华，彭晓军，李慧靖，刘宏伟，马晖，解培，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：