[发明专利]一种基于广义多分数傅里叶变换的多分量安全传输方法

说明书

一种基于广义多分数傅里叶变换的多分量安全传输方法，它属于保密通信领域。本发明解决了现有基于人工噪声的方案中人工噪声的引入需要存在零空间导致系统的能量效率低以及基于WFRFT的物理层安全方法的安全性能受窃听方对变换参数估计能力影响的问题。本发明利用空域信道信息对广义多分数傅里叶变换的多个分量进行设计，同时利用广义多分数傅里叶变换多个分量之间的互干扰特性，在保证合作接收机不受干扰的情况下，有效降低了非合作接收机接收到信号的信干噪比。即使窃听者完全知道广义多分数傅里叶变换的知识和发射机所有变换参数，也无法消除导致其接收信号信噪比下降的干扰。本发明可以应用于保密通信领域。

技术领域

本发明涉及保密通信领域，具体涉及一种基于广义多分数傅里叶变换的多分量安全传输方法。

背景技术

随着无线通信技术的发展，无线通信可以满足越来越多行业对有效性和可靠性的要求。然而，由于无线信道的广播特性，无线网络容易受到窃听者威胁。传统的安全传输是通过密码方法实现的，依赖于网络层的计算复杂度，当窃听者具有足够的计算能力时，这类方案会失效。同时，这些方案在很多通信场景中都对密钥的分发和管理提出了挑战。

近年来物理层安全领域引起了越来越多研究人员的关注，其主要利用无线信道的随机性来实现信号的安全传输。在多天线系统中，物理层安全主要依赖于空间域的自由度来实现，主要有基于波束赋形的方案和基于人工噪声的方案。然而，基于波束赋形的方案只能被动适应信道条件，当窃听信道的信道条件优于主信道时，该类方案的性能会明显下降甚至失效。基于人工噪声的方案虽然可以通过人工噪声主动降低窃听信道的容量，但是人工噪声的引入需要存在零空间，并且该方案会降低系统的能量效率。

已有学者提出了四项加权分数傅里叶变换(Weighted type fractional Fouriertransform,WFRFT)的概念，并以此为基础将WFRFT扩展到多参数的形式，将其作为一种预编码方式引入到物理层安全领域。但是随着窃听方计算能力的增加，其可以获得更加准确的加权分数傅里叶变换参数，这会导致系统的安全性能下降。

发明内容

本发明的目的是为解决现有基于人工噪声的方案中人工噪声的引入需要存在零空间导致系统的能量效率低以及基于WFRFT的物理层安全方法的安全性能受窃听方对变换参数估计能力影响的问题，而提出了一种基于广义多分数傅里叶变换的多分量安全传输方法。

本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案是：

基于本发明的一个方面，一种基于广义多分数傅里叶变换的多分量安全传输方法，所述方法具体包括以下步骤：

在发射端

步骤A1：将信源产生的0、1比特数据进行基带映射，获得的调制结果为序列x₀；

步骤A2：对序列x₀进行1次归一化DFT，得到序列x₁；对序列x₀进行2次归一化DFT，得到序列x₂；对序列x₀进行3次归一化DFT，得到序列x₃；

步骤A3：对序列x₀、x₁、x₂和x₃进行处理，分别得到M根天线上待发射的基带信号，其中，M表示发射机的天线数目；

第l根天线上待发射的基带信号p_l为：