[发明专利]用于物理上受保护的友好射频通信并用于干扰敌对射频通信的射频通信和干扰设备及方法

说明书

公开了一种射频通信和干扰设备，被配置为用于物理上受保护的友好射频通信并用于干扰敌对射频通信，所述射频通信和干扰设备包括：天线布置，具有用于发送传出信号的发送部分和用于接收传入信号的接收部分；接收器设备，被配置为从在接收频带中经由天线布置的接收部分接收的传入信号中提取传入信息信号；干扰生成器，被配置为生成用于干扰至少一个干扰频带的至少一个干扰信号，其中干扰信号经由发送部分作为传出信号中的一个被发送，其中所述至少一个干扰频带包括接收频带；以及自干扰消除设备，被配置为消除至少在接收频带中经由接收部分接收的传入信号中的所述至少一个干扰信号的部分。

本发明涉及与敌对射频通信的干扰相结合的物理上受保护的友好射频通信。

对于医学应用，在参考文献[1]中提出了一种所谓的“屏蔽”设备，其作为植入的医疗设备与外部窃听者之间的屏障来操作。该系统仍使用加密算法，该算法不完全依靠物理保密通信方法。

参考文献[2]的作者研究了在存在被动窃听者的情况下从源节点到目的地节点的单向链路的物理安全性。作者既没有在存在多个敌对方(论文中仅限于被动窃听者)的情况下也没有在维持两个友好对等体之间的双向物理上受保护链路的情况下解决干扰系统的操作或方案。

根据论文作者，文献[3]中提出的工作已经考虑了单个集中式干扰源节点(基站)。作为干扰信号源的基站依靠其多天线配置将物理保密性引入两个单向链路(即，上行链路和下行链路)。这些链路在地理位置上并没有被共同定位，它们分别指向两个不同的友好终端。上行链路和下行链路共享与干扰信号相同的频带，但是，干扰信号是波束形成的。因此，干扰覆盖范围仅限于周围环境的子空间。这种方法的物理保密性受到窃听者到终端位置的相对位置的影响。

关于中继场景中的物理层安全性，文献[4]中的作者研究了单向中继场景中的两种情况：频谱资源节约型的两跳全双工操作，以及其中物理保密性是主要关注点的与干扰相关联的时分两跳。后一种情况描述了时间连续的两跳协议，其中，在第一跳中，中继节点通过发送干扰信号来保护自身，该干扰信号拒绝窃听者解码源并发发送的信号。在第二跳中，中继将源信号转发到其目的地节点，而源节点充当友好干扰器。由于该机制依靠将发送划分为两个连续的时隙，因此遭受发送中断的困扰。

本发明的目的是提供一种用于物理上受保护的友好射频通信并用于干扰敌对射频通信的改进概念。

在第一方面，本发明提供了一种被配置为用于物理上受保护的友好射频通信并用于干扰敌对射频通信的射频通信和干扰设备，该射频通信和干扰设备包括：

天线布置，具有用于发送传出信号的发送部分和用于接收传入信号的接收部分；

接收器设备，被配置为从在接收频带中经由天线布置的接收部分接收的传入信号中提取传入信息信号；

干扰生成器，被配置为生成用于干扰至少一个干扰频带的至少一个干扰信号，其中该干扰信号经由发送部分作为传出信号中的一个被发送，其中所述至少一个干扰频带包括接收频带；以及

自干扰消除设备，被配置为消除至少在接收频带中经由接收部分接收的传入信号中的至少一个干扰信号的部分。

术语“射频通信”是指经由空气波的各种通信，诸如语音通信或数据通信。术语“信息信号”是指任何有意义的信号。术语“物理上受保护的”是指通过相应射频通信系统的物理层来保证安全的那种类型的通信。特别地，它是指其中通过干扰来防止潜在窃听者接收和解码有意义的发送的射频通信系统。此类通信系统提供安全的通信，而无需加密、速记式加密或其它用于保护有意义的发送的已知技术。术语“干扰”是指主动发送无线电波，其覆盖潜在窃听者的接收器处的有意义的发送。

自干扰消除是一种消除在通信设备进行发送时泄漏到通信设备的接收器设备中的“不需要的”能量的技术。消除的结果是，接收器从其发送器接收到的噪声明显更少或没有，从而使其可以自由地干净地接收外部信号。使用自干扰消除技术的通信设备可以在相同频率上同时进行发送和接收。根据本发明，自干扰消除被用于使接收器设备能够在存在干扰信号的情况下提取信息信号，这将在下面更详细地描述。