一种频率相位协同的二维空间定点物理层安全传输方法技术

一种频率相位协同的二维空间定点物理层安全传输方法，它属于无线通信的物理层安全传输技术领域。本发明专利技术解决了现有方向调制方法没有同时考虑距离维和角度维导致信息传输的安全性低的问题。本发明专利技术由设计的阵列结构和辐射频率计算导向矢量，进而根据合法接收机的位置设计发射加权矢量。将二维增强型方向调制信号由阵列天线发射到信道，远场接收机将收到的叠加信号进行下变频、解调。只有从合法接收机的接收信号中可获取有效信息，窃听接收机的接收信号的幅度与相位均发生严重失真，难以从中获取有用信息。该方法实现距离维和角度维的双重控制，保证信息传输的安全性。本发明专利技术方法可以应用于物理层安全传输技术领域。应用于物理层安全传输技术领域。应用于物理层安全传输技术领域。

【技术实现步骤摘要】
一种频率相位协同的二维空间定点物理层安全传输方法


[0001]本专利技术属于无线通信的物理层安全传输
，具体涉及一种频率相位协同的二维空间定点物理层安全传输方法。

技术介绍

[0002]随着无线通信技术的飞速发展，物理层安全技术作为一种有效的无线通信安全方法得到了广泛的研究。方向调制(Directional Modulation，DM)是一种新型的物理层安全通信技术，它传输与方向相关的信号，仅向合法方向发送保密信息，在其他方向上信息会发生严重的失真，从而确保信息的安全传输。近年来，相控阵和频率分集阵列是常用的方向调制方案。然而基于相控阵的DM可以在期望的方向上进行信息的安全传输，但只具有角度依赖性，与距离无关，安全性较低。基于频率分集阵列的DM虽包含距离信息，但存在距离和角度耦合问题，同样无法保证信息安全传输。
[0003]综上所述，由于现有的方向调制方法没有同时考虑距离维和角度维导致信息传输的安全性较低，因此，需设计一种定点物理层安全传输方法来保证信息传输的安全性。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种频率相位协同的二维空间定点物理层安全传输方法，其特征在于，所述方法具体包括以下步骤：步骤一、将2N个发射天线均匀线性排列组成线性阵列天线结构，且相邻发射天线之间的间距均为d，将排列在首位的发射天线作为参考阵元，将参考阵元标记为0号阵元，再对其它发射天线依次进行标号，将其它发射天线依次标记为n号阵元，n＝1,2,...,2N
‑
1；设置参考阵元发射信号的载波频率是f0，n号阵元发射信号的载波频率是f
n
，其中，若n＝1,3,
…
,2N
‑
1，则f
n
＝f0，若n＝2,4,...,2N
‑
2，则f
n
＝f0+nΔf，Δf为频率增量；阵元间距c表示光速；步骤二、计算线性阵列的归一化导向矢量h(θ,r,t)；步骤二、计算线性阵列的归一化导向矢量h(θ,r,t)；其中，ω0＝2πf0，Δω＝2πΔf，t表示时间，e为自然对数的底数，j为虚数单位，[
·
]
T
表示矩阵或向量的转置算子，θ表示接收端与线性阵列法线方向的方位角，r表示接收端与参考阵元之间的距离；步骤三、对待发送信号进行基带调制和上变频处理后，再基于步骤二中得到的归一化导向矢量对上变频处理后的信号进行二维增强型方向调制，得到发射信号s＝[s0(t),s1(t),...,s
2N
‑1(t)]；步骤四、将发射信号s通过线性阵列发射天线结构发射至信道，位于远场(θ,r)处的接收机从信道中接收到的信号为y(θ,r,t)；步骤五、对接收到的信号y(θ,r,t)进行下变频，获得下变频后的信号y
′
(θ,r,t)，再对下变频后的信号y
′
(θ,r,t)进行解调，获得解调后的信号。2.根据权利要求1所述的一种频率相位协同的二维空间定点物理层安全传输方法，其特征在于，所述频率增量r1表示合法接收机与参考阵元之间的距离，g≥2。3.根据权利要求2所述的一种频率相位协同的二维空间定点物理层安全传输方法，其特征在于，所述发射信号s＝[s0(t),s1(t),...,s
2N
‑1(t)]的具体形式为：其中，s0(t)表示二维增强型方向调制后参考阵元的发射信号，s
n
(t)表示二维增强型方向调制后n号阵元的发射信号，n＝1,2,...,2N
‑
1，P
t
表示发射功率，φ(t)表示基带调制后的信号，ω
n
＝2πf
n
，w
n
表示n号阵元的加权系数，w0表示参考阵元的加权系数，[w0,w1,...,w
n
,...,w
2N
‑1]
T
＝w，w表示发射加权矢量，令w＝h(θ1,r1,t)，h(θ1,r1,t)表示合法接收机处阵列的归一化导向矢量，θ1表示合法接收机与线性阵列法线方向的方位角，r1表示合法接收机与参考阵元之间的距离。
4.根据权利要求3所述的一种频率相位协同的二维空间定点物理层安全传输方法，其特征在于，所述步骤四中，信号y(θ,r,t)的形式为：其中，P
a
表示接收功率，v表示信道系数，u(t)表示加性高斯白噪声，[
·
]
H
表示矩阵或向量的共轭转置算子，φ(t
‑
τ)表示φ(t)时延τ后的信号，τ＝r/c，τ表示接收到参考阵元辐射信号的时延。5.根据权利要求4所述的一种频率相位协同的二维空间定点物理层安全传输方法，其特征在于，所述信号y
′
(θ,r,t)的形式为：6.一种频率相位协同的二维空间定点物理层安全传输方法，其特征在于，所述方法具体包括以下步骤：步骤一、将2N
‑
1个发射天线均匀线性排列组成线性阵列天线结构，且相邻发射天线之间的间距均为d，将位于线性阵列中心的发射天线作为参考阵元，并将参考阵元记为0号阵元，再从0号阵元开始依次向左标号，将位于0号阵元左侧的各发射天线依次记为
‑
1,
‑
2,...,
‑
N+1号阵元，从0号阵元开始依次向右标号，将位于0号阵元右侧的各发射天线依次记为1,2,...,N
‑...

【专利技术属性】
技术研发人员：沙学军，殷雪琦，房宵杰，李卓明，吴玮，宋鸽，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：