[发明专利]基于OFDM的高速移动无线通信保密方法

说明书

本发明公开了一种基于OFDM的高速移动无线通信保密方法，采用相位旋转技术对信息加密，然后基于OFDM系统对已相位旋转的信息进行传输。其中，采用收发双方约定的一个密钥进行信息相位置乱，并利用高速移动通信场景产生的多普勒频偏对该信号进行二次加密。在接收端恢复原始信息时，通过循环前缀法设计接收机对系统多普勒效应导致的频偏和相位旋转加密引起的频偏同时进行补偿和解密以恢复原始信息，达到对信息进行加解密的目的。本发明切合实际，实用性强。

技术领域

本发明涉及无线电通信，尤其涉及一种基于OFDM的高速移动无线通信保密 方法。

背景技术

现代信息社会中，在无线网络中安全地交换加密信息变得越来越重要。作为 上层加密方法的一种补充或代替，物理层安全(Physical Layer Security,PLS)利用信 道的多径、互易性、空间唯一性等特征在底层提高无线通信系统的安全性，主要 从信息论、传输优化及功率资源分配等方面开展。

基于相位旋转(Phase Rotation,PR)的物理层安全技术属于信息论领域，核心思想就是对复数数据中的相位进行旋转，从而改变星座图分布使非法用户无法识别 原始信息。该技术被广泛应用到物理层安全技术研究领域。可以解决移动通信通 信网络中存在窃听用户时的安全通信问题，从而提高系统的有效性和可靠性。

中国专利CN 105163310 A公开了一种双向中继系统中相位旋转辅助的物理 层安全方法，该方法分析了在中继和终端用户具有不同的访问权限时，在双向中 继系统中采用相位旋转技术来对抗不可信中继窃听行为。中国专利CN 108366026 A给出了静态瑞利衰落信道中基于相位旋转的人工噪声安全传输方法。 《Transactions on ConsumerElectronics》第56卷第3期《Secure communication in TDS-OFDM system usingconstellation rotation and noise insertion》提出了在时分同 步正交频分复用系统中采用相位旋转和弱人工噪声插入的加密方案，结合伪随机 密钥和无线信道的不可逆性来保证时分复用系统的物理层安全。《IEEE Photonics Technology Letters》第28卷第3期《Chaotic encryption algorithm against chosen-plaintext attacks in opticalOFDM transmission》提出了在光OFDM系统中结 合输入数据的随机特征首次动态生成密文，加密算法主要由子载波的混沌相位旋 转以及混沌训练序列组成。

目前，已有的基于OFDM的无线通信物理层安全方法在研究保密通信方法 时，通常只考虑算法的创新和优化，而对于系统中的多普勒效应没有进行过多的 考虑或采取具体的解决方法。

发明内容

发明目的：本发明目的是提供一种基于OFDM的高速移动无线通信保密方 法，克服通信系统中因多普勒效应产生的频偏影响，实现在高速移动的通信场景 下采用相位旋转对信息进行加密传输。

技术方案：

本发明公开了一种基于OFDM的高速移动无线通信保密方法，采用相位旋转 技术对信息加密，然后基于OFDM系统对已经进行相位旋转的信息进行传输。其 中，采用收发双方约定的一个密钥基于相位旋转技术进行信息相位置乱，并利用 高速移动通信场景产生的多普勒频偏对该信号进行二次加密。在接收端原始信息 恢复时，通过循环前缀法设计接收机对系统多普勒效应导致的频偏和相位旋转加 密引起的频偏同时进行补偿和解密以恢复原始信息，达到对信息进行加解密的目 的，本发明切合实际，实用性强。

优选地，在接收端采用循环前缀法对系统的多普勒频偏进行估计和补偿。