[发明专利]基于信道估计的有限块长隐蔽通信实现方法

说明书

本发明提供了一种基于信道估计的有限块长隐蔽通信实现方法。以往对于衰落信道中隐蔽通信的研究都是假设信道是已知的，或者通过信道反转功率控制方法来避免信道的估计。然而实际中，由于信道互易性假设的理想性，在衰落信道中不可避免地要进行信道估计。在传统的信道估计中，最优导频数等于发送天线数，但是在隐蔽通信中，该结论可能不再成立。为了提高隐蔽通信的可靠性，我们利用最小均方误差估计方法对信道进行估计，在隐蔽约束条件下设计最优的导频数目和发射功率、数据数目和发射功率以最大化有效速率。与此同时，由于以前的研究一般都是集中于无限块长的分析，但实际中通常要发送有限块长的符号，因此本发明研究有限块长下的隐蔽通信。

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，特别涉及基于信道估计的有限块长隐蔽通信实现方法。

背景技术

随着移动通信的迅速发展，保护信息传输的隐私性变得越来越重要。然而传统的保证信息安全性的方法中，往往是对信息内容本身进行保护，比如加密。但这样很容易让窃听者知道此时正在传输隐秘信息，会更容易激发窃听者解密的兴趣。

隐蔽通信的目的就是隐藏信息传输的过程，让看守者不知道有信息传输行为的发生，即确保看守者以很低的检测概率探测到信息正在传输。以往对于隐蔽通信在衰落信道中的研究都是假设信道是已知的，或者利用信道的互易性，用信道反转功率控制方法来避免对信道的估计。然而实际中，信道互易性的假设过于理想，这就避免不了对信道进行估计。与此同时，大多数对于隐蔽通信的研究都是假设无限块长，但在实际中往往需要发送有限块长的符号。因此，针对这些问题，本发明研究基于信道估计的有限块长隐蔽通信，在隐蔽约束下优化导频数目和导频与数据之间的功率分配因子以最大化有效速率，具有非常深远的意义和重要的理论研究价值和应用前景。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对含有信道估计误差的有限块长隐蔽通信系统，提供了一种基于信道估计的如何优化发送导频数和功率分配因子以最大化有效速率的方法，有效提高系统的可靠性和隐蔽性。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：一种基于信道估计的有限块长隐蔽通信实现方法，包括：

由于信道增益是通过估计得到的，并且包含估计误差，于是我们需要根据估计得到的信道求得有效速率的表达式；

考虑第一种情况为发送端和接收者之间为瑞利衰落信道，而发送端和看守者之间为高斯信道，即从发送端考虑最坏的情况。考虑第二种更一般性的情况，即发送端和接收端、发送端和看守者之间都是衰落信道。分别计算两种情况下看守者的虚警和漏检概率；

要获得最优的功率分配因子η和导频数n_p，一般要通过二维搜索，但是我们根据优化问题的特征提出了一种与二维搜索高度匹配的一维搜索方法；

作为一种实施例，所述考虑根据信道估计求得有效速率表达式，包括：

步骤11)，首先假设利用MMSE估计器，则发送端Alice和接收端Bob之间的信道可以表示为

其中为估计信道，为估计误差，E[|h_ab|²]＝λ_ab，n_p和ρ_p分别表示导频数和平均导频符号功率，为Bob端的噪声功率，和的功率分别记为和

步骤12)，Bob在解码阶段，接收数据可以表示为其中x_d表示数据符号，ρ_d表示平均数据符号功率，n_b为Bob的加性高斯噪声。将估计误差和噪声同时视为干扰n_b'，于是Bob的有效信噪比为