[发明专利]一种基于随机频率阵列存在保密区域的无线安全传输方法

说明书

本发明涉及一种基于随机频率阵列存在保密区域的无线安全传输方法，确定发射端能够安全地将隐私信息传输给期望用户的必要条件，在该必要条件下确定安全传输所需的天线数目以及频率映射应满足的具体条件，同时根据人工噪声和未使用人工噪声两种方案的信噪比得到期望用户和窃听用户的信道容量，从而得到不同方案在相同系统条件下的保密能力，以此来切换两种方案实现最好的安全性能。本发明能实现在期望用户具有安全保密区域时系统的安全传输，保证隐私信号到达期望用户的安全性能并且不被安全区域外的窃听用户拦截。

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，特别是一种基于随机频率阵列存在保密区域的无线安全传输方法。

背景技术

近年来，无线通信的应用渗透到人们生活的方方方面，移动通信网络的飞速发展极大的改变了人们的生活方式。随着第五代无线通信系统的出现，人们和各社会团体在日常生活中变得越来越依赖无线设备来共享安全和私人信息。与有线通信相比，无线通信系统的广播性质可能导致隐私消息的泄露，使得周围存在的窃听者偷偷地窃取我们想要传递的隐私信息。作为高层加密技术的补充，物理层安全作为无线通信通信安全领域的一个前沿课题，受到越来越多研究者的重视。

如今物理层安全技术的实现多单依赖于可以实现角度和距离维安全传输的随机频率分集天线阵列来实现。在只有随机频率阵列参与的工作中，大多是在潜在窃听者与期望用户位于不同方向的前提下研究方向调制实现安全传输的，潜在的窃听者可能是被动的，并且从不发送消息，该用户的位置对于发射端来说是未知的。实际上，由于窃听者可能存在于任何地方，因此不能忽略对保密区域的性能分析，即期望用户周围的距离和角度分辨率。当期望用户有自己的安全区域时，应尽可能的保证期望用户具有更高的保密性能。所以对期望用户具有安全保密区域的无线传输系统的研究有着重要意义。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提出一种基于随机频率阵列存在保密区域的无线安全传输方法，能实现在期望用户具有安全保密区域时系统的安全传输，保证隐私信号到达期望用户的安全性能并且不被安全区域外的窃听用户拦截。

本发明采用以下方案实现：一种基于随机频率阵列存在保密区域的无线安全传输方法，具体包括以下步骤：

令发射端能够安全地将隐私信息传输给期望用户的必要条件为：

|h^H(r_E，θ_E)h(r_B，θ_B)|²≤β；

式中，(r_B，θ_B)表示期望用户的位置，(r_E，θ_E)表示窃听者的位置，h(r_B，θ_B)表示在期望用户位置随机频率阵列的归一化天线导向向量，h^H(r_E，θ_E)表示窃听者位置随机频率阵列的归一化天线导向向量的共轭转置向量，β表示边界位置与期望用户之间的相关系数最大值；

在该必要条件下确定安全传输所需的天线数目以及频率映射应满足的具体条件。

进一步地，还包括步骤：根据人工噪声和未使用人工噪声两种方案的信噪比得到期望用户和窃听用户的信道容量，从而得到不同方案在相同系统条件下的保密能力，以此来切换两种方案实现最好的安全性能。

进一步地，所述在该必要条件下确定安全传输所需的天线数目以及频率映射应满足的具体条件具体为：