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专利号: 2017110799739
申请人: 重庆邮电大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 电通信技术
更新日期:2024-02-26
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于时间反演技术的信息安全传输方法,其特征在于,包括以下步骤:

S101:采用导频图案对合法信道和窃听信道进行信道估计;

S102:通过探测信道以获取信道状态信息;

S103:把所述信道状态信息进行时间反演;

所述时间反演包括时域时间反演和频域时间反演,所述频域时间反演包括:分别探测传输函数的幅值传输函数与相位传输函数,在所述幅值传输函数不变的情况下,将所述相位传输函数共轭转置后,得到时间反演函数;所述时域时间反演包括:直接将信道冲激响应在二维坐标系上的图像关于y轴对称,得到所述时域时间反演后的时间反演函数图像,从而得到时间反演函数;

S104:将抗干扰噪声和有用信息在发送端发送;采用基于马尔科夫块的维纳编码方案,生成抗干扰噪声;计算基于零空间的抗干扰噪声;将所述基于零空间的抗干扰噪声和有用信息同时按照系统安全速率从发送端发送;

所述系统安全速率包括:采用连续零和博弈的方法反信源截获,具体为:建立发送方和恶意干扰者即窃听用户之间的连续零和博弈模型;发送方在各个子载波上进行功率控制,利用博弈中的最大最小方法和逆向回溯方法,分别得到在策略博弈场景下和扩展式博弈场景下的均衡条件及结果,以及最大化的系统安全速率;

将可达保密速率等效为所述系统安全速率,采用时间反演技术后的可达保密速率为:

γart(r)和γart(e)分别表示采用人工噪声后的合法用户和窃听用户的信干噪比(SINR),且:|nr[L]|2和|ne[L]|2分别表示采用时间反演(TR)技术后的合法用户和窃听用户的信道噪声最大值的平方,α为功率分配因子;P为系统整体功率;PSig(r)表示合法用户接收到的信号功率,PISI(r)表示合法用户符号间干扰功率,PIUI(r)表示合法用户与窃听用户之间的干扰功率,PSig(e)表示窃听用户接收到的信号功率,PISI(e)表示窃听用户符号间干扰功率,PIUI(e)表示窃听用户与合法用户之间的干扰功率。

2.根据权利要求1所述的一种基于时间反演技术的信息安全传输方法,其特征在于,所述采用导频图案对合法信道和窃听信道进行信道估计包括:根据信道估计误差进行窃听信道估计和合法信道估计,并获取最终的信道估计结果,具体包括:合法用户把导频发送长度Tp平均分为n段,选取其中的m段向发送方发送导频信号,剩余的n-m段不发送导频信号;

在n-m段导频发送空间里,合法用户不发送导频信号,窃听用户发送导频干扰信号,发送方利用n-m段导频空间对应的接收信号获取窃听信道的近似信道估计 所述近似信道估计 为第一次信道估计,在m段导频发送区间里,合法用户增大导频发送功率,窃听用户继续发送导频干扰,发送方进行第二次信道估计得 用所述窃听信道的第一次信道估计 消除m段导频信号对应的第二次信道估计 中的窃听信道部分。

3.根据权利要求1所述的一种基于时间反演技术的信息安全传输方法,其特征在于,所述通过探测信道以获取信道状态信息包括:信道冲激响应被假定至少在一个固定的探测和传输周期中,用clean算法对信道进行探测,具体包括:发送方或合法用户发送探测脉冲以获取信道状态信息,发送探测脉冲的限制条件包括:接收信号中的噪声较小或无噪声,以及接收信号的多径分量之间不相互重叠。

4.根据权利要求1所述的一种基于时间反演技术的信息安全传输方法,其特征在于,所述采用基于马尔科夫块的维纳编码方案,生成抗干扰噪声包括:采用基于马尔科夫块的维纳编码方案,在最小误差准则下编码,同时对空域干扰和噪声做优化,使接收信号的最小均方误差最小化,同时保证最大信道容量和最低错误符号率,从而生成抗干扰噪声。

5.根据权利要求1所述的一种基于时间反演技术的信息安全传输方法,其特征在于,所述计算基于零空间的抗干扰噪声包括:将所述抗干扰噪声通过基于合法信道矩阵的零空间和窃听信道,求得所述基于零空间的抗干扰噪声;其中,所述合法信道矩阵和基于零空间的抗干扰噪声满足:HW=0,其中,H为合法信道矩阵,W为基于零空间的抗干扰噪声;

对合法信道:合法用户接收信号为rr=HS+nr,S为有用信号向量,nr表示合法用户接收到的高斯白噪声矩阵;

对窃听信道:窃听用户接收信号为re=HeS+HeW+ne,He为窃听信道矩阵,ne表示窃听用户接收到的高斯白噪声矩阵,S为有用信号向量。

6.根据权利要求1-5中任一所述的一种基于时间反演技术的信息安全传输方法,其特征在于,所述将抗干扰噪声和有用信息在发送端发送还包括:对信息传输的结果进行安全性能分析,具体包括:分析保密信干噪比、可达保密速率和误码率,包括:通过理论分析和推导,得出保密信干噪比和可达保密速率的解析式,根据已有误比特率推导方式,采用QAM调制,分析合法信道和窃听信道的误码率,并进行仿真验证。