[发明专利]多输入单输出系统中基于空移键控的物理层安全传输方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种采用空移键控(空移键控英文为：Space Shift Keying,文中简称：SSK)的物理层安全传输方法，具体来说，涉及一种多输入单输出(多输入单输出英文为：Multiple-Input-Single-Output，文中简称：MISO)系统中基于空移键控的物理层安全传输方法。

背景技术

由于传输媒介的开放性，无线通信在给人们生活带来极大便利的同时，也使用户的个人隐私、财产安全受到威胁。因此，如何确保无线数据传输的安全性，使其不被窃取、破译，是无线通信必须解决的重要问题。传统上，无线通信网络的安全机制主要借鉴于有线计算机网络，其中的信息保密性问题主要由基于对称密钥体制和公开密钥体制的加密算法解决，破解密码所需的极高计算复杂度保证了加密算法的有效性。虽然这些密码学方法在信息安全领域的应用已取得了巨大成功，为维护信息安全发挥了重要作用，但随着计算机运算能力与运算速度的提升，这种建立在计算复杂度上的安全性正日益受到挑战。另一方面，无线网络不同于计算机网络的重要特点是其信息传播的广播特性，这导致密钥的在线分发、维护管理更加困难。

发明内容

技术问题：本发明所要解决的技术问题是：提供一种多输入单输出系统中基于空移键控的物理层安全传输方法，该方法一方面能够突破单天线系统对物理层安全的限制，另一方面又能够简化收发机结构，克服传统多天线物理层安全传输方法的缺陷。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种多输入单输出系统中基于空移键控的物理层安全传输方法，该传输方法包括以下步骤：

第一步：在物理层安全场景下的多输入单输出通信系统，包括一个源节点S以及两个信宿节点，两个信宿节点都是系统的合法用户；在通信过程中，源节点向一个信宿节点发送信息，该信宿节点为目的节点D；另一个信宿节点意图窃听该信息，为窃听节点E；源节点S装配有M根发送天线，目的节点D和窃听节点E分别装配1根天线，源节点S中的第m根发送天线到目的节点D的信道为源节点S的发送天线到目的节点D的信道集合为源节点S中的第m根发送天线到窃听节点E的信道为所有信道相互独立；目的节点D通过信道估计得到信道窃听节点E通过信道估计得到信道目的节点D和窃听节点E将得到的信道信息反馈至源节点S；M的取值范围为大于1的整数，m＝1,2,...,M；M为大于1的整数；

第二步：源节点信息分组：源节点S将待发送比特信息序列x，按相同比特长度p进行比特分组，共有2^p种分组情况，记为比特分组与源节点的发送天线序号之间一一对应，分组长度p满足p＝log₂M；

第三步：空移键控：按照比特分组与源节点的发送天线序号之间的对应，源节点将信息比特分组包含的比特信息映射到对应序号的发送天线上；基于无线信道的随机唯一特性，进行发送天线选择的过程等效于信道选择的过程；通过空移键控，源节点发送天线序号成为了信源信息的承载体，被选中传输信号的发送天线总是发送二进制相移键控信号中的符号1，该符号1记为x₀，|x₀|²＝1，未被选中的M-1根天线保持静默，不发送任何信号；

第四步：预编码处理：源节点对各发送天线发送的符号进行预编码处理，被选中传输信号的第m根发送天线发送符号x₀时，对x₀乘以一个预编码系数α_m，α_m满足式(1)：

αmhSmE=αm2hSm2E]]>   式(1)