[发明专利]一种基于方向调制和智能反射平面的精准无线安全传输方法

说明书

本发明涉及一种基于方向调制和智能反射平面的精准无线安全传输方法，包括步骤：根据导频获取的信道状态信息，在不同的时隙，经天线阵列发射两路信号；在信号上叠加包含正交投影矩阵的人工噪声向量；配置智能反射平面的控制器，调整相位使信号向期望接收机发射，信号到达智能反射平面后，平面上大量无源元件在信号上叠加调整的相位，反射给期望接收机。本发明解决了传统方向调制中，期望方向上的窃听机能完美地复原出有用信号的问题，利用智能反射平面引入的多径环境实现二维精准安全传输，增强无线通信系统的物理层安全。

技术领域

本发明涉及无线传输技术领域，特别是一种基于方向调制和智能反射平面的精准无线安全传输方法。

背景技术

智能反射平面是可应用于第五代及未来无线通信网络的前沿技术，其旨在通过控制平面上大量无源反射元件，以扩大信号覆盖面积和提高传输信号质量。智能反射平面上的反射单元可以调整入射电磁波的相位，提供附加的无线通信信道。第五代无线通信网络倾向于工作在高频段，这使得电磁波极易被室内复杂的陈设所阻断。使用智能反射平面控制传播环境，可以将被阻断的信号再次反射使之最终到达目标用户。由于上述种种优点，智能反射平面已经成为了一项非常有潜力的无线技术，特别适用于室内人群密度大的情景。

在无线通信系统中，物理层安全保证了信息传输的机密性，是解决通信安全问题的关键方法。方向调制作为其中一种有效提高物理层安全的传输技术，可以扰乱窃听者接收信号的星座图，维持合法用户的星座图与发送信号的星座图一致。在传统的方向调制即仅依靠视距路径的方案中，多径环境会在期望方向上引入不必要的人工噪声干扰。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提出一种基于方向调制和智能反射平面的精准无线安全传输方法，解决了传统方向调制中，期望方向上的窃听机能完美地复原出有用信号的问题，利用智能反射平面引入的多径环境实现二维精准安全传输，增强无线通信系统的物理层安全。

本发明采用以下方案实现：一种基于方向调制和智能反射平面的精准无线安全传输方法，具体包括以下步骤：

根据导频获取的信道状态信息，在不同的时隙，经天线阵列发射两路信号；

在信号上叠加包含正交投影矩阵的人工噪声向量；

配置智能反射平面的控制器，调整相位使信号向期望接收机发射，信号到达智能反射平面后，平面上大量无源元件在信号上叠加调整的相位，反射给期望接收机。

进一步地，所述配置智能反射平面的控制器，调整相位使信号向期望接收机发射具体为：根据下式调整只能反射平面的相位：

式中，θ为智能反射平面的偏向角，θ_b是智能反射平面往期望方向的偏向角，θ_e是智能反射平面往窃听方向的偏向角；Φ_n(θ-θ_b)为相移，n＝0,1,...,N_r-1，N_r为智能反射平面的无源反射元件数量。

进一步地，所述相移Φ_n(θ-θ_b)采用下式计算：

式中，λ表示载波波长。

与现有技术相比，本发明有以下有益效果：

1、本发明使用方向调制技术，设计发送信号的初相位，在不同时隙经天线阵列发射两路信号。在信号上叠加包含正交投影矩阵的人工噪声向量，使期望接收机顺利还原信号的同时混乱窃听机的接收星座图，解决了传统方向调制中，期望方向上的窃听机能完美地复原出有用信号的问题。