[发明专利]基于星座旋转的人工噪声的物理层安全传输方法

权利要求书

1.一种基于星座旋转的人工噪声的物理层安全传输方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)目的节点D向源节点S发送训练符号序列；

(2)源节点S获取信道状态信息h：

源节点S根据接收的训练符号序列，对源节点S到目的节点D信道的状态进行估计，得到信道状态信息h；

(3)源节点S获取波束成形后的发送信号w₁x：

(3a)源节点S对产生的待发送符号进行数字相位调制，得到发送信号x；

(3b)源节点S将发送信号x对准目的节点D，得到发送信号x的波束成形矢量w₁，并通过波束成形矢量w₁对发送信号x进行波束成形，以实现对目的节点D接收功率的最大化，得到波束成形后的发送信号w₁x，其中，w₁＝h^H/||h||，h^H表示h的共轭转置，||h||表示h的2-范数，h^H/||h||表示h^H与||h||的比值；

(4)源节点S获取星座旋转和波束成形后的人工噪声信号w₂z·exp(jθ)：

(4a)源节点S随机生成N维人工噪声矢量信号z，z＝[z₁,z₂,...,z_i,...,z_N]^T,其中，z_i表示人工噪声矢量信号z的第i个矢量元素，z_i～CN(0,1),i＝1,2,...,N，CN(0,1)表示服从均值为0方差为1的复高斯分布，人工噪声矢量信号z的维度数目N与源节点S的发射天线数目相等；

(4b)源节点S对人工噪声信号z进行星座旋转：

源节点S将人工噪声矢量信号z的相位在二维平面直角坐标系xoy上绕原点进行θ角度的旋转，当θ＞0时，对人工噪声信号z进行顺时针旋转，当θ＜0时，对人工噪声信号z进行逆时针旋转，得到星座旋转后的人工噪声信号z·exp(jθ)，其中，θ为发送信号x与经过准静态瑞利衰落信道的人工噪声信号hz的相位差，θ＝arg(x)-arg(hz)，|θ|表示θ的绝对值，j表示虚数单位，exp(jθ)表示以自然对数e为底以jθ为幂的指数，z·exp(jθ)表示z与exp(jθ)的乘积，arg(x)表示x的相位；

(4c)源节点S对星座旋转后的人工噪声z·exp(jθ)进行波束成形：

源节点S将星座旋转后的人工噪声z·exp(jθ)在三维立体空间中各向同性地对准接收节点，得到人工噪声z的波束成形矩阵w₂，并通过波束成形矩阵w₂对星座旋转后的人工噪声信号z·exp(jθ)进行波束成形，得到星座旋转和波束成形后的人工噪声信号w₂z·exp(jθ)，其中，w₂＝I_N，I_N为N×N阶的单位矩阵；

(5)源节点S获取复合信号x_t并发送：

源节点S对波束成形后的发送信号w₁x与人工噪声信号w₂z·exp(jθ)进行叠加，得到复合信号x_t，并通过准静态瑞利衰落信道发送至目的节点D；

(6)目的节点D获取解调信号

目的节点D对经过准静态瑞利衰落信道的复合信号x_t进行解调，得到解调信号

2.根据权利要求1所述的基于星座旋转的人工噪声的物理层安全传输方法，其特征在于，步骤(3b)中所述的对发送信号x进行波束成形，实现步骤为：

源节点S根据发送信号x的波束成形矢量w₁，将发送信号x加权分配到源节点S的各个天线上，以实现对发送信号x的波束成形，得到波束成形后的发送信号w₁x。