[发明专利]接收机人工噪声辅助太赫兹安全通信方法及系统

说明书

一种接收机人工噪声辅助太赫兹安全通信方法，在发射端以脉冲调制的方式发射信号，在接收端发射对应的人工噪声信号以实现窃听率最低；本发明利用太赫兹频带的独特信道特性，即太赫兹脉冲信号在通过信道时会增加脉冲宽度，即时间展宽效应。通过适当地设计发送信号，接收AN信号的机制和接收器结构，能够在窃听段位于波束内且较接收端更靠近发射端的情况下显著提高太赫兹通信安全性，且不需要在接收端使用全双工无线电或任何自干扰消除技术，减少了硬件设备的复杂度。

技术领域

本发明涉及的是一种太赫兹通信领域的技术，具体是一种抗近距离窃听的接收机人工噪声辅助太赫兹安全通信方法及系统。

背景技术

太赫兹频段通信技术作为未来6G网络的关键之一，其安全性也备受关注。尤其当窃听者位于波束扇区内部时，太赫兹天线阵列的高增益特性不会帮助提高通信安全性。更关键的是，太赫兹信道的稀疏性特征限制了通过多路径传输机密信息的方法。其次，由于信号功率衰减随传输距离的增加而增加，因此邻近的窃听者可以检测到比预期接收器具有更高信噪比(SINR)的信息承载信号。结果，如果接收者能够解码该机密消息，则该消息不可避免地被窃听者解码，这极大地损害了安全性。

现有的改进方案如图1所示，利用有多个天线的发射器将发射的信号分解到不同的空间自由度上，并只在正常信道的正交空间中生成人工噪声(AN)信号。从而使得只有窃听者受到AN信号的严重影响，提高了通信系统的保密能力。然而，在太赫兹安全通信的情况下，窃听者位于波束扇区内，正常信道正交空间中的AN信号位于窃听信道的正交空间中。这是由于两个通道共享一条主要的太赫兹视距路径，这一路径显然与其自身强相关。因而，由发送器发送的人工噪声信号不能有效地对抗窃听者无法提高太赫兹通信系统的保密率。现有的改进方案中还有通过在接收端发射人工噪声信号的方式提高安全性并解决信道相关性问题，人工噪声信号在接收端由于SIC技术的限制，依旧无法完全地消除。

发明内容

本发明针对现有技术必须在接收端使用自干扰消除技术生成人工噪声以防御窃听的限制，提出一种接收机人工噪声辅助太赫兹安全通信方法及系统，利用太赫兹频带的独特信道特性，即太赫兹脉冲信号在通过信道时会增加脉冲宽度，即时间展宽效应。通过适当地设计发送信号，接收AN信号的机制和接收器结构，能够在窃听端位于波束内且较接收端更靠近发射端的情况下显著提高太赫兹通信安全性，且不需要在接收端使用全双工无线电或任何自干扰消除技术，减少了硬件设备的复杂度。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种接收机人工噪声辅助太赫兹安全通信方法，在发射端以脉冲调制的方式发射信号，在接收端发射对应的人工噪声信号以实现窃听率最低。

所述的脉冲调制的方式是指：y_b(t)＝x_a(t)*h_ab(t)+x_b(t)*h_bb(t)+n_b(t)，y_w(t)＝x_a(t)*h_aw(t)+x_b(t)*h_bw(t)+n_w(t)，其中：h_ab(t)、h_aw(t)分别为发射端至接收端、发射端至窃听端的时间连续的信道脉冲响应，n_b(t)、n_w(t)分别为接收端、窃听端白噪声。