[发明专利]一种全双工中继系统的人工噪声预编码安全传输方法

说明书

本发明公开了一种全双工中继系统的人工噪声预编码安全传输方法，包括：信源采用人工噪声预编码方案同时广播有用信号和人工噪声信号；中继对信源广播的信号和中继处自干扰进行接收，窃听者对信源广播的信号和中继发射的重编码信号进行接收；中继节点采用自干扰消除技术来减小自干扰带来的影响；信宿采用最大比合并策略接收中继重编码后的发射信号；获取信源到中继链路及中继到信宿链路的信干噪比，并计算出信宿和窃听者处的接收信干噪比；根据信宿和窃听者处的接收信干噪比获取所述系统的瞬时安全速率，并计算出平均安全速率。本发明方法在提升合法信道传输速率的同时，能有效降低窃听信道容量。

技术领域

本发明涉及无线通信和物理层安全领域，特别涉及一种全双工中继系统的人工噪声预编码安全传输方法。

背景技术

随着无线通信技术的迅猛发展所带来的用户对服务质量的进一步要求，通信安全成为一个重要的关注点。在无线通信中，射频信号的广播特性导致信源广播的信息容易被窃听者截获。窃听问题已成为无线通信系统面临的日益严峻的挑战。传统的加密措施是在物理层的上层采用加密编码方案，从而提升系统的安全传输性能。但是，加密编码方案的有效性是建立在窃听端计算能力有限的假设基础之上的。在现代处理器计算能力飞速提升的背景下，传统的上层加密编码方案变得越来越不可靠。此外，现阶段中继传输系统中，中继多工作在半双工模式，不能充分利用无线资源(时间和频率)，造成了无线资源的浪费。更进一步的，对传统三节点(信源、中继和信宿)窃听模型的现有研究发现，正安全速率不一定总是存在，这将导致无线通信系统的传输速率受限。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种全双工中继系统的人工噪声预编码安全传输方法，采用人工噪声预编码方案同时传输合法信息和人工噪声，在提升合法信道传输速率的同时，能有效降低窃听信道容量；通过采用全双工中继，使无线资源利用率大大提升；通过采用多天线技术，显著提升无线通信系统的传输速率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种全双工中继系统的人工噪声预编码安全传输方法，应用在包括信源、中继、信宿和窃听者四个节点的无线通信系统中，所述信源、中继和信宿均配置若干根天线，方法包括：

步骤a，信源采用人工噪声预编码方案同时广播有用信号和人工噪声信号；

步骤b，中继对信源广播的信号和中继处自干扰进行接收，窃听者对信源广播的信号和中继发射的重编码信号进行接收；

步骤c，中继节点采用自干扰消除技术来减小自干扰带来的影响；

步骤d，信宿采用最大比合并策略接收中继重编码后的发射信号；

步骤e，获取信源到中继链路及中继到信宿链路的信干噪比，并计算出信宿和窃听者处的接收信干噪比；

步骤f，根据信宿和窃听者处的接收信干噪比获取所述系统的瞬时安全速率，并计算出平均安全速率。

进一步的，步骤a中，信源采用人工噪声预编码方案广播的信号表示为：

x_S[i]＝w₁x[i]+W₂v