[发明专利]基于分布式空间调制的物理层安全传输方法

说明书

本发明公开了一种基于分布式空间调制的物理层安全传输方法，首先，中继节点和目的节点分别广播一定长度的已知符号序列，源节点和窃听节点分别估计出自己与中继之间的信道及自己到目的节点之间的信道；然后，源节点根据中继个数，将信息比特分成两组，第一组用来进行星座调制，第二组用来空间调制。最后，源节点利用空间调制比特及源与中继的信道信息对调制符号进行处理得到发送符号，空间调制的中继参与译码转发。目的节点利用已有的信道信息对源信息进行解码。由于空间调制的作用，窃听节点收到的等效信道状态随时间发生独立变化，使得窃听节点无法对阶段1及阶段2的信息进行解码，从而达到防止窃听的目的。

技术领域

本本发明属于无线中继系统的物理层安全技术领域，具体涉及一种基于分布式空间调制的物理层安全传输方法。

背景技术

无线中继技术利用地理上分散的无线节点形成一种虚拟的多天线系统，获得空间分集增益。放大转发协议和译码转发协议是无线中继系统中两种常用的协议。由于现有的通信系统一般都是数字通信系统，译码转发协议得到了广泛的应用。译码转发中继传输包括两个阶段：阶段1，源节点向中继广播自己的信息；阶段2，译码正确的中继将译码后的信息重新编码调制并发给目的节点。由于无线传输的开放性，无线中继传输的阶段1和阶段2都面临着被窃听的危险。

空间调制技术是一种减少多天线系统信道间干扰的新技术。已有的多天线系统在发射机和接收机处需配置多个射频链路，因此带来了较大的硬件开销和复杂度，增大了天线之间同步的复杂度。空间调制技术每次只激活一个天线，因此只需要一个射频链路，避免了上述的问题。采用空间调制，数据被分成两组发送，一组用来构成常用的信号星座，一组用来选择特定的天线来进行此次传输。利用空间调制的概念，可以为分布式的多中继系统设计分布式空间调制，并利用空间调制带来的传输链路变化，设计抵抗窃听的中继传输技术。

目前针对中继系统的空间调制技术的研究处于起步阶段，国内学者将空移键控(Space Shift Keying)技术与空间调制技术结合应用在双向中继系统中，但是该方法要求中继节点的天线数不小于源节点的天线数。国外学者提出一种利用坐标交织编码的空间调制技术，但是方法只适用于中继节点具有2个天线的情况，而且没有利用发射天线序号承载信息，因此并不是真正意义上的空间调制技术。针对中继系统的物理层安全问题，现有方法主要分为波束赋形和人工干扰。这些方法要么需要知道窃听节点的信道信息，而实际中窃听节点的信道是很难获得的；要么需要有专门的节点发射干扰，导致额外的系统开销。本发明首次为单天线的多中继系统提出分布式空间调制技术，并基于该技术提出一种抵抗窃听的物理物理层安全传输技术，该技术不需要知道窃听节点的信道信息或额外的干扰功率。

发明内容

针对上述缺陷或不足，本发明的目的在于提供一种基于分布式空间调制的物理层安全传输方法，能够保证目的节点成功解码的同时使得窃听节点不能正确译码，达到防止窃听的目的。

为达到以上目的，本发明的技术方案为：

包括以下步骤：

1)对每个中继进行编号，然后中继向源节点发送训练序列，以使得源节点根据中继发送的训练符号估计出自己与中继之间的第一信道信息；同时，中继接收目的节点发送的训练序列，并根据目的节点发送的训练符号估计出自己到目的节点的第二信道信息；

2)源节点将源信息比特除以第一信道信息，得到发送信号，然后再将包含第一信道信息的发送信号发送给中继；

3)激活中继对接收到的信号成功进行解码，将解码后的信号除以第二信道信息，然后再将包含第二信道信息的信号发送到目的节点；

4)目的节点对接收到的信号进行解码，得到源信息比特。

所述步骤2)具体包括: