[发明专利]一种增强的物理层安全通信系统及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及通信系统技术领域，特别的，涉及一种增强的物理层安全通信系统及其方法。

背景技术

随着无线通信系统的蓬勃发展，其通信安全问题受到越来越多的关注。无线通信系统由于其通信介质的开放性，使得任何用户都可以接收到无线信道中的所有信号。恶意的无线窃听可以导致信息（如通话信息、身份信息、位置信息、数据信息以及移动站与网络控制中心之间的信令信息等）泄露。移动用户的身份信息和位置信息的泄露可以导致移动用户被无线跟踪。

为了增强无线通信系统的安全性，相关研究机构提出各种在物理层实现安全通信的方法。例如：IEEE学术期刊SignalProcessingLetter在2015年8月发表的学术论文SecureRelayandJammerSelectionforPhysicalLayerSecurity中提出节点选择技术。节点选择则通过一定的选择准则对中继节点(或者源节点、目标节点)进行选择，以使得合法链路的有效信噪比最大化。

基于节点选择的物理层安全通信方法，提供了可度量的安全通信评估与实现方法，但也存在明显的缺点：选择过程中当最优节点信噪比仍然较低时，通信过程依然进行，而此时安全容量较低或者为零。这种场景下主链路中的发射节点的功率实际上并没有发挥有效安全传输的作用，而是被浪费。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种增强的物理层安全通信系统及其方法，本发明通过对接收端信道质量的估计值与预定义的门限值的对比以及反馈，获得链路开启或者关闭的状态信息，自适应地进行链路开关切换，可有效减少无用功率的浪费，提高有用功率的占比，在不影响原有通信体制的条件下，提升系统安全容量。实现了发射功率的有效利用，提高了系统安全容量。

本发明的目的是通过以下技术方案实现：一种增强的物理层安全通信系统，其特征在于：包括

信号质量估计模块，负责对接收端接收信号的瞬时信道质量进行估计；

反馈模块，负责将瞬时信道质量估计值从接收端反馈到发射端；

信号质量门限生成模块，负责产生信道质量门限值；

比较器，负责对瞬时信道质量与信道质量门限值进行比较；

发射开关，负责对射频模块进行开关控制；

射频模块，负责将完整的物理层信号进行中频处理并完成射频调制，通过天线发射到无线信道中；

其中，所述信号质量估计模块的输出端与反馈模块相连，所述反馈模块和信号质量门限生成模块均与比较器相连，所述比较器的输出端与发射开关相连，所述发射开关的输出端和射频模块相连。

一种增强的物理层安全通信方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、由信号质量门限生成模块提供预先定义好的门限值；

S2、在接收端由信号质量估计模块对接收端的瞬时信道质量进行估计，并通过反馈模块向发射端进行反馈；

S3、在发送端对上述步骤S1、S2得到的瞬时信道质量与门限值进行比较，如果瞬时信道质量大于门限值，则通过发射开关打开射频模块，使其正常工作；否则将关闭射频模块。

上述的一种增强的物理层安全通信方法，其特征在于：所述步骤S2中瞬时信道质量可通过接收信号的瞬时功率或者瞬时信噪比等指标进行测量，也可以是多个指标的组合，也可以是单次估计，也可以根据若干次估计值进行加权平均。

上述的一种增强的物理层安全通信方法，其特征在于，包括以下步骤：所述步骤S2中反馈模块向发射端进行反馈可通过专用反馈信道进行，也可与正常数据一起传输到发射端。

上述的一种增强的物理层安全通信方法，其特征在于：所述步骤S1中的门限值可采用信道的瞬时功率或者瞬时信噪比等指标，也可以是多个指标的组合，也可以是经预先定义的固定值。

本发明的有益效果是：本发明通过对接收端信道质量的估计值与预定义的门限值的对比和反馈，获得链路开启或者关闭的状态信息，自适应进行简单的链路切换，可有效减少无用功率的浪费，提高有用功率的占比，在不影响原有通信体制的条件下，提升系统安全容量。实现了发射功率的有效利用，提高了系统安全容量。

附图说明

图1显示了本发明的系统总体结构框图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

如图1所示，一种增强的物理层安全通信系统，其特征在于：包括