[发明专利]一种基于多维星座旋转的物理层加密方法

说明书

本发明属于无线网络通信领域，具体涉及一种基于多维星座旋转的物理层加密方法，包括主要步骤为：(S1)合法的通信节点双方相互发送探测信号，提取等效信道相位；(S2)发送端将串行的码元序列映射到N维空间上的坐标点上，并将星座点坐标转换为极坐标形式；利用等效信道相位作为密钥，对极坐标形式的星座点进行加密；(S3)将加密后的星座点进行I/Q变换和IDFT变换，再经并串处理后用于向接收端发送；(S4)接收端解密数据信息，将解密后的数据信息转换为笛卡尔坐标系下的星座点坐标集合；(S5)根据最小距离判决法进行解映射，根据发送端的S中星座点与每b比特的N维映射关系进行解调，恢复出发送端发送的二进制数据信号。

技术领域

本发明属于无线网络通信领域，具体涉及一种基于多维星座旋转的物理层加密方法。

背景技术

当前无线通信的应用需求急剧增加，无线网络用户数量持续增加，无线网络应用范围也在不断扩大，人们对无线通信安全性的担忧也日益增加。随着计算机运算能力的发展，传统的在网络层通过公钥或私钥体制利用计算复杂度增强通信安全性的加密方法将面临挑战。因此在物理层保障信息传输的安全性成为目前的研究热点。

物理层安全技术将无线信道的本质传输特性转化成用于维护传输的安全性的方法得到了国内外的广泛关注。作为上层加密方法的一种补充和替代，物理层安全技术利用信道的差异性、互易性和随机性等特征在底层提高无线通信系统的安全性。物理层安全的原理就在于利用信道的噪声和多径特性的不确定性来加密发送信息，使得窃听者获得发送信号的信息量趋向于零。

目前物理层安全的研究方向主要分为三类：基于编码类研究方法的物理层安全编码技术、加密纠错码技术，基于信号处理类研究方法的多输入多输出(Multiple-InputMultiple-Output，简称MIMO)波束成形物理层安全技术、人工噪声物理层安全技术、天线选择物理层安全技术以及协同通信场景下的物理层安全技术等，基于密钥生成类研究方法的无线信道的密钥提取技术^[1]。

相比传统的上层加密机制，在物理层提供安全性的动机在于它对网络的影响最小，具有低延迟、低开销等优点，可作为上层加密方案的补充，以增强无线通信的安全性。合法通信双方利用无线信道的互易性、随机性和空时唯一性提取密钥，在信号编码调制层次设计物理层加密传输机制，实现对物理层信号的保护。