[发明专利]异构携能通信网络中鲁棒的物理层安全传输方法及装置

说明书

本发明公开一种异构携能通信网络中鲁棒的物理层安全传输方法，包括：网络中的每个基站获取其覆盖区域内服务用户的信道状态信息及信道误差信息；微基站将获取的覆盖区域内服务用户的信道状态信息及信道误差信息通过X2接口发送给宏基站；宏基站以整个网络的安全能量效率最大化为目标联合设计宏基站和微基站最优的下行发送波束成形和人工噪声矩阵；宏基站将最优的下行发送波束成形和人工噪声矩阵通过X2接口发送给微基站；微基站根据获得的最优的下行发送波束成形和人工噪声矩阵进行下行信号的发送；本发明还公开一种异构携能通信网络中鲁棒的物理层安全传输装置。本发明解决了信道状态信息不准确情形下异构携能通信网络中的信息安全传输问题。

技术领域

本发明属于通信技术领域，特别是涉及一种异构携能通信网络中鲁棒的物理层安全传输方法及装置。

背景技术

随着无线设备数量的增加及对数据流量需求的不断提高，促使5G通信网络向异构化方向不断演进。异构网络通过在宏基站覆盖范围内密集部署小基站(微基站)，为网络容量及频谱利用率的提升带来益处，但同时也面临着各层网络间的互相干扰问题。从传统通信角度来看，这些干扰会降低通信质量，影响用户体验。而近年来随着无线携能通信技术(IKrikidia,S Timotheou,S Nikolaou.:‘Simultaneous wireless information and powertransfer in modern communication systems’,IEEE Communications magazine,2014,52,(11),pp.104-110.)的发展，将其与异构网络相结合组成异构携能通信网络，为提升5G网络中能量利用效率、实现绿色通信提供了新的思路。然而，与传统蜂窝网络相比，异构携能通信网络(S.Akbar,Y.Deng,A.Nallanathan.:‘Simultaneous wireless informationand power transfer in K-tier heterogeneous cellular networks’,IEEETransactions on Wireless Communications,2016,15,(8),pp.5804–5818.)的架构更加开放，包含的节点类型更加多样，使窃听者更容易混入到网络中对信息进行窃听。作为对传统高层加密手段的补充，无线物理层安全传输技术近年来越来越受到业界的广泛关注。物理层安全传输技术(B.Li,Z.Fei,X.Xu and Z.Chu.:‘Resource allocations for securecognitive satellite-terrestial networks’,IEEE Wireless CommunicationsLetters,2018,7,(1),pp.78-81.)通过利用无线信道特征的显著差异设计与位置强关联的信号传输和处理机制，生成私密的传输管道，从而达到无线通信“物理隔离”的效果。波束成形与人工干扰噪声是常见的两类提升物理层安全传输性能的技术，利用其可以分别提升合法接收者性能及降低窃听者接收性能，从而保证系统安全性。

另一方面，在无线通信中，信道状态信息的准确与否会对物理层安全传输性能产生很大的影响。不幸地是，由于异构携能通信网络本身结构的特点，如基站的密集部署、节点类型及数目众多等，会影响信道状态信息的获取过程，使得信道状态信息不准确的概率进一步增加。因此，在信道状态信息不准确情形下，结合异构携能通信网络结构特点解决其中的信息安全传输问题，提出一种鲁棒的物理层安全传输方法，具有十分重要的意义。

发明内容

本发明针对信道状态信息不准确情形下异构携能通信网络中的信息安全传输问题，考虑将基站协作与波束成形、人工噪声技术结合，并在此基础上提出了一种异构携能通信网络中鲁棒的物理层安全传输方法及装置。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种异构携能通信网络中鲁棒的物理层安全传输方法，包括：

步骤1：网络中的每个基站获取其覆盖区域内服务用户的信道状态信息及信道误差信息，所述基站包括宏基站及微基站；