[发明专利]一种正交频分复用系统中时域人造噪声的设计方法和系统

说明书

技术领域

本申请涉及无线通信技术领域，特别是涉及一种正交频分复用系统中时域人造噪声的设计方法和系统。

背景技术

新一代无线通信系统要求网络能够为移动用户提供高速、可靠的传输条件的同时还要求无线传输具有安全性。通信安全的目的是保证发送方的信息能够安全到达接收方而不被非法第三方窃听。

正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)是一种无线环境下的高速传输技术。无线信道的频率响应曲线大多是非平坦的，而OFDM技术的主要思想就是在频域内将给定信道分成许多正交子信道，在每个子信道上使用一个子载波进行调制，并且各子载波并行传输，这样，尽管总的信道是非平坦的，即具有频率选择性，但是每个子信道是相对平坦的，并且在每个子信道上进行的是窄带传输，信号带宽小于信道的相应带宽，因此就可以大大消除信号波形间的干扰。OFDM技术的最大优点是能对抗频率选择性衰落或窄带干扰。在OFDM系统中各个子信道的载波相互正交，于是他们的频谱是相互重叠的，这样不但减小了子载波间的相互干扰，同时又提高了频谱利用率。

在OFDM等技术保证系统的有效性的同时，如何提高系统的安全性能是一个很现实而有意义的问题。无线信道的开放性也使得信息安全问题变得越来越突出。传统的有线通信通常使用数据加密等方法来保障通信安全，尽管这些方法在无线通信中仍然可行，但它们都没有完全弥补由无线信道的开放性所造成的安全漏洞。

为了提高物理层安全通信的安全容量，Goel在2008年提出可以在发送端同时发送信息和噪声，也就是在发送信息的同时发送人造噪声来干扰非法的接收者。这种方法能够有效地抑制窃听者接收到的信噪比，使得系统的安全容量大大增强。

但是，目前此方法大都用在多天线系统中，利用发送端具有多个空间自由度的特征，可以达到同时发送信息和噪声的目的。随着OFDM系统的广泛使用，需要在没有多天线的情况下依然加入人造噪声来提高系统安全性，而目前还没有提出一种在没有多天线的情况下有效加入人造噪声的方法。

总之，本领域技术人员需要迫切解决的一个技术问题就是：如何能够在没有多天线的情况下有效地加入人造噪声，以提高OFDM系统的安全性。

发明内容

本申请所要解决的技术问题是提供一种正交频分复用系统中时域人造噪声的设计方法和系统，能够在没有多天线的情况下有效地加入人造噪声，提高OFDM系统的安全性。

为了解决上述问题，本申请公开了一种正交频分复用系统中时域人造噪声的设计方法，包括：

获取系统的子载波个数N和循环前缀的长度N_CP，其中，N和N_CP为自然数；

依据所述子载波个数N和循环前缀的长度N_CP生成发送端的发送信息；

确定加入发送信息中的噪声；

将所述发送信息与所述噪声相加，生成混合信号；

对所述混合信号进行串并变换，将变换后的信号发送出去。

优选的，所述依据子载波个数N和循环前缀的长度N_CP生成发送端的发送信息，包括以下子步骤：

将发送端产生的信息流中每N个符号确定为一个信息块；

对每个信息块进行傅里叶反变换；

将变换后的信息块加入长度为N_CP的循环前缀，生成发送端的发送信息。

优选的，所述确定加入发送信息中的噪声，包括以下子步骤：

依据合法接收端的无线信道矩阵和去循环前缀矩阵获取等价信道；

将所述等价信道进行奇异值分解，确定其右零空间矩阵；

依据高斯随机分布计算长度为N_CP的随机数；

将所述右零空间矩阵和所述随机数相乘，确定加入发送信息中的噪声。

优选的，所述高斯随机分布的均值为0，自相关矩阵为其中，Q_d为共轭对称矩阵。

优选的，所述等价信道的大小为N×(N+N_cp)，所述右零空间矩阵的大小为(N+N_cp)×N_cp。

另一方面，本申请还公开了一种正交频分复用系统中时域人造噪声的设计系统，包括：

获取模块，用于获取系统的子载波个数N和循环前缀的长度N_CP，其中，N和N_CP为自然数；

生成模块，用于依据所述子载波个数N和循环前缀的长度N_CP生成发送端的发送信息；