[发明专利]无线网络中基于多径衰落频率选择特性的安全传输方法

摘要

本发明涉及无线网络中基于多径衰落频率选择特性的安全传输方法，首先发射节点利用多径衰落频率选择特性信道的信道信息等生成基于信道状态信息的人工噪声；发射节点对待传输的保密信号矢量进行增采样，并注入生成的人工噪声形成混合发射信号；目的接收节点完成对混合发射信号的接收，并进行匹配滤波和减采样处理，输出保密信号；重复以上步骤，完成无线网络中基于多径衰落频率选择特性的安全传输。本发明人工噪声是基于主信道的信道信息生成的，在经过主信道传输和匹配滤波处理后在采样判决输出时刻输出为0，而在窃听节点处经过窃听信道的传输和同样的匹配滤波处理后在采样判决时刻输出不为0，退化了窃听者信道，保证安全传输。

主权项

一种无线网络中基于多径衰落频率选择特性的安全传输方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，发射节点计算出其与目的接收节点之间的多径衰落频率选择特性信道的信道信息hAB，并获取目的接收节点处的离散时间K抽头数的匹配滤波器的序列信息q，以及采样判决决策信息：每个信息承载符号的采样点数Rs，并利用hAB、q和Rs生成基于信道状态信息的人工噪声w；步骤2，发射节点对一帧待传输的保密信号矢量进行增采样，得到增采样信号s，在增采样信号中注入步骤1生成的人工噪声w形成混合发射信号x；步骤3，目的接收节点完成对混合发射信号的接收，并进行匹配滤波处理，得到滤波信号zAB；步骤4，目的接收节点对滤波信号zAB进行减采样处理，输出保密信号；步骤5：重复步骤1至步骤4，完成无线网络中基于多径衰落频率选择特性的安全传输；步骤1中，多径衰落频率选择特性信道的信道信息hAB＝[h0,h1,…,hL]，其矩阵形式为HAB；序列信息q＝[q0,q1,…,qK]T，其矩阵形式为Q；Rs的矩阵形式为S；其中：其中，L表示多径衰落频率选择特性信道的多径数；K表示离散时间匹配滤波器的抽头数；矩阵S的第m×Rs+1行对角线元素为1，其余元素全为0，m＝0,1,...,M，M为待传输的保密信号矢量中信息承载符号的个数；步骤1中人工噪声w的生成具体包括：利用hAB、q和Rs构建信道信息矩阵ΓAB＝SQHAB，并设计出安全传输所采用的位于信道信息矩阵ΓAB零空间的人工噪声矢量w＝Zu，其中Z为信道信息矩阵ΓAB的零空间的标准正交基，u为独立同分布的复高斯随机变量矢量，矢量的每一个复高斯变量元素的均值为0，方差为σu2；步骤2具体包括：发射节点将一帧由M个信息承载符号组成的保密信号矢量增采样，得到N维的增采样信号s＝[s1,s2,…,sN]T，其中有N＝MRs，Rs为每符号的采样点数，并注入由步骤1中w＝Zu生成的N维人工噪声矢量w＝[w1,w2,…,wN]T，生成混合发射信号x＝s+w；步骤4具体包括，目的接收节点对滤波信号zAB进行减采样，采样判决输出为其中ΓAB是利用hAB、q和Rs构建的信道信息矩阵，是单天线目的接收节点采样输出端的带限高斯白噪声成分。