[发明专利]一种基于媒介调制的物理层安全传输方法

权利要求书

1.一种基于媒介调制的物理层安全传输方法，其特征在于，该方法基于一个三节点的网络系统，分别是源节点、目的节点和窃听节点，源节点配备单根天线和R_m个射频反射镜，源节点能够通过控制射频反射镜的开关状态来改变射频特性从而生成个独立的端对端无线信道，目的节点配备N_r根天线，窃听节点配备N_e根天线，符号调制方式为M-QAM调制；源节点与目的节点之间直接进行通信，在此过程中，窃听节点尝试窃听源节点向目的节点发送的信息，并进行解码；该方法具体包括以下步骤：

1)在每次传输开始的时候，源节点和目的节点依次发送训练序列，这样源节点和目的节点都能够估计到源-目的节点的信道状态信息；

2)为了达到安全传输的目的，源节点根据估计到的信道状态信息对所有信道状态信息进行二范数平方值大小排序，排序后的信道编号依次为

3)根据排序后的信道状态信息，源节点选择发送信道并对待发送的符号进行编码；在传输开始的时候，源节点将待发送比特数据进行编码，编码包括如下步骤：

301)系统每次发送R_m+log₂(M)比特数据，对第1位到第R_m位数据，根据二进制到十进制的映射关系，选择排序后序号为d的信道传输待发送符号，M为调制阶数；

302)若符号部分不承载信息，则待发送符号为1；若符号部分承载信息，则对得到的信道序号进行判断，若则对第R_m+1位到第R_m+log₂(M)位数据采用M-QAM调制方式进行调制，得到待发送的符号x；若则对第R_m+1位到第R_m+log₂(M)位数据采用与上面星座完全相反的M-QAM调制方式进行调制，得到待发送的符号x，其中完全相反的星座定义为：分别来自两个星座的相同符号所对应的比特逐位相反；

4)源节点用选择的发送信道传输编码后的待发送符号；

5)目的节点在接收到信号后根据估计到的源-目的节点的信道状态信息进行解调得到原始比特。

2.根据权利要求1所述的一种基于媒介调制的物理层安全传输方法，其特征在于，步骤5)中，目的节点在接收到信号后根据估计到的源-目的节点的信道状态信息进行解调得到原始比特，具体如下：

501)目的节点收到的信号为：

式中，n_b是均值为零，方差为σ²的复高斯白噪声；

由于目的节点已有源节点-目的节点之间的信道状态信息h_i,d，i∈{1,...,N_r}，因此目的节点的最大似然译码器写成：

502)窃听节点接收到的信号为：

其中，g_i,d表示源节点到窃听节点的第i根天线之间的第d个信道，服从均值为零方差为σ²的复高斯分布，n_e是均值为零，方差为σ²的复高斯白噪声；由于窃听节点只知道自己的本地信道信息，并且在源-目的节点与源-窃听节点的信道相互独立，窃听节点只能对所有源天线的可能性进行穷举，进行如下的译码操作：

由于窃听节点不知道合法信道的排序信息，所以不能对信道承载的比特进行解码，即使窃听节点对接收符号进行了解码，由于星座的设计，其并不能知道源节点的对应符号比特。