[发明专利]多输入单输出系统中基于空移键控的物理层安全传输方法

摘要

本发明公开了一种多输入单输出系统中基于空移键控的物理层安全传输方法，包括步骤：第一步：多输入单输出通信系统包括源节点，目的节点和窃听节点，源节点装配有M根发送天线，目的节点和窃听节点分别装配1根天线；第二步：源节点信息分组：源节点将待发送比特信息序列，按相同比特长度进行比特分组；第三步：空移键控：源节点将信息比特分组包含的比特信息映射到对应序号的发送天线上；通过空移键控，源节点发送天线序号成为了信源信息的承载体；第四步：预编码处理：源节点对各发送天线发送的符号进行预编码处理。该方法能够突破单天线系统对物理层安全的限制，又能够简化收发机结构，克服传统多天线物理层安全传输方法的缺陷。

主权项

一种多输入单输出系统中基于空移键控的物理层安全传输方法，其特征在于：该传输方法包括以下步骤：第一步：在物理层安全场景下的多输入单输出通信系统，包括一个源节点S以及两个信宿节点，两个信宿节点都是系统的合法用户；在通信过程中，源节点向一个信宿节点发送信息，该信宿节点为目的节点D；另一个信宿节点意图窃听该信息，为窃听节点E；源节点S装配有M根发送天线，目的节点D和窃听节点E分别装配1根天线，源节点S中的第m根发送天线到目的节点D的信道为源节点S的发送天线到目的节点D的信道集合为源节点S中的第m根发送天线到窃听节点E的信道为所有信道相互独立；目的节点D通过信道估计得到信道窃听节点E通过信道估计得到信道目的节点D和窃听节点E将得到的信道信息反馈至源节点S；M的取值范围为大于1的整数，m＝1,2,...,M；M为大于1的整数；第二步：源节点信息分组：源节点S将待发送比特信息序列x，按相同比特长度p进行比特分组，共有2^p种分组情况，记为比特分组与源节点的发送天线序号之间一一对应，分组长度p满足p＝log₂M；第三步：空移键控：按照比特分组与源节点的发送天线序号之间的对应，源节点将信息比特分组包含的比特信息映射到对应序号的发送天线上；基于无线信道的随机唯一特性，进行发送天线选择的过程等效于信道选择的过程；通过空移键控，源节点发送天线序号成为了信源信息的承载体，被选中传输信号的发送天线总是发送二进制相移键控信号中的符号1，该符号1记为x₀，|x₀|²＝1，未被选中的M‑1根天线保持静默，不发送任何信号；第四步：预编码处理：源节点对各发送天线发送的符号进行预编码处理，被选中传输信号的第m根发送天线发送符号x₀时，对x₀乘以一个预编码系数α_m，α_m满足式(1)：${\mathrm{\α}}_m{h}_{S_{m}E}={\mathrm{\α}}_{m_2}{h}_{S_{m_2}E}$  式(1)其中，表示M根发送天线中的第m₂根发送天线的预编码系数，且m₂≠m，表示第m₂根发送天线到窃听节点E的信道。