[发明专利]基于时间反转技术的物理层安全通信方法及装置

说明书

本发明实施例提供的一种基于时间反转技术的物理层安全通信方法及装置，应用于通信系统中的信号发送端，根据与目标接收端通信的各路径的信道信息，利用时间反转技术，得到在预设时间点为0的噪声信号；将该噪声信号叠加至待传输信号中，得到加密信号；向目标接收端发送该加密信号。从而使得目标接收端在预设时间点采集到加密信号时，加密信号中噪声为0；而非法接收端因信道信息与目标接收端的不同，无论何时采集加密信号，加密信号中的噪声信号都不为0，因此，非法接收端会受噪声信号干扰而无法从采集的加密信号中识别出待传输信号，从而实现了在时域AN信号掩护下的安全通信。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别是涉及一种基于时间反转技术的物理层安全通信方法及装置。

背景技术

随着通信技术的发展，人们可以不受传统有线通信系统的区域限制，通过无线通信系统更加便捷地传递各类信息。无线通信技术通过电磁波传输通信信息，而电磁波又可能会被不属于通信双方的窃听者采集到，因而存在通信信息被窃听者窃听的风险。为此，通常利用无线通信系统物理层特性进行安全通信，防范窃听风险。

常用的物理层安全通信技术包括波束赋形技术，通过优化所发送的信号的空间分布，增强目标用户的信道质量而抑制窃听者的信道质量，避免窃听者采集到通信信息。例如，发送端通过多天线波束赋形将发送给目标用户的信号对准目标用户而避开窃听者；或者，发送端通过干扰对齐技术将发送给目标用户的信号对齐至窃听者信号空间之外的空间来避开窃听者。但是，采用上述方法时，为了将所发送的信号对准目标用户且避开窃听者，发送端需要获取用户和窃听者的信道状态信息(Channel State Information，简称CSI)。当窃听者较为隐蔽时，将导致发送端无法获取到窃听者的CSI，也就无法实现安全通信。

为了应对上述问题，相应的技术中，通过空域人工噪声(Artificial Noise，简称AN)信号掩护技术实现安全通信。具体为，发送端在用户信号空间内传输待传输信号，在用户信号空间之外发送AN信号，主动干扰任何可能存在的窃听者，抑制其接收性能，使窃听者无法从采集到的信号中获取通信信息，从而实现安全通信。

但是，如果窃听者拥有多个天线，或者存在多个窃听者联合窃听、且联合窃听的天线总数目大于发送端的发送天线数目，窃听者就可以借助足够多的天线计算得到AN信号传输矩阵，从而根据该矩阵完全消除AN信号。因此，空域AN信号掩护技术在用于安全通信时，依然存在被窃听的风险。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种基于时间反转技术的物理层安全通信方法及装置，以实现利用时域AN信号的掩护进行安全通信，避免传统AN信号掩护技术用于安全通信时被窃听的风险。具体技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供了一种基于时间反转技术的物理层安全通信方法，该方法包括：

获取与目标接收端通信的各路径的信道信息；

根据各路径的信道信息，利用时间反转技术，得到噪声信号，噪声信号在预设时间点为0；

将噪声信号叠加至待传输信号中，得到加密信号；

向目标接收端发送所述加密信号。

第二方面，本发明实施例提供了一种基于时间反转技术的物理层安全通信装置，该装置包括：

获取模块，用于获取与目标接收端通信的各路径的信道信息；

第一确定模块，用于根据各路径的信道信息，利用时间反转技术，得到噪声信号，噪声信号在预设时间点为0；

信号叠加模块，用于将噪声信号叠加至待传输信号中，得到加密信号；

发送模块，向目标接收端发送加密信号。

第三方面，本发明实施例提供了一种计算机设备，该设备包括：