[发明专利]基于FDA伪装欺骗的系统安全性能评估方法

说明书

本发明涉及无线通信的物理层信息安全技术。本发明公开了一种基于FDA伪装欺骗的系统安全性能评估方法，包括以下步骤：步骤1：以FDA天线的某一个阵元的载波为参考载频，其他阵元的载频为在参考阵元载频的基础上加入不同的频偏，然后通过FDA天线将携带信息的信号发射出去；步骤2：合法用户D根据信号发射机的特点设计其信号接收机，并对接收到的信号进行信息解调；步骤3：窃听用户E对其接收机接收到的信号进行判断，根据接收信号特征采用OFDM的信号处理方式，对接收信号进行信息解调；步骤4：根据步骤2和步骤3分别计算出合法用户和窃听用户的接收信噪比，然后计算系统的安全传输速率，以此来对系统安全性能进行评估。本发明保证了信息的安全传输。

技术领域

本发明涉及无线通信的物理层信息安全技术，特别涉及根据频控阵天线发射信号的特性，误导窃听用户的信息接收，增强系统的安全通信性能的技术，具体是基于FDA伪装欺骗的系统安全性能评估方法。

背景技术

无线传播信道的开放性使得传输的保密信息很容易被窃听者拦截。同时，移动终端持续增加的网络犯罪事件也暴露了无线通信网络巨大的信息安全隐患。因此，信息安全问题备受关注。

传统的加密技术只提供计算安全性，且严重依赖密钥的复杂程度，而一旦找到一种有效的方法来解决相应的数学问题，密钥就很容易被破解。

Wyner提出了wiretap信道模型，为物理层安全通信的研究奠定了基础。物理层安全通过充分利用无线信道的物理层特性来实现安全可靠的信息传输。目前，物理层安全已经成为无线通信和网络领域的研究热点。

近年来，定向调制(Directional Modulation,DM)作为物理层安全研究中一项新的技术，并越来越受到学术界和工业界的广泛关注。特别地，由带有移相器的天线阵元组成的相控阵天线(Phased Array,PA)，通过改变每个辐射天线阵元发出信号的相位来形成定向波束，将信息传输到期望的方向，以获得高增益。然而，相控阵的波束只与方向相关，而在距离上不起作用。故只能在方向维上带来系统安全。

频控阵天线(Frequency Diverse Array,FDA)是近年来提出的一种新体制的阵列天线技术。与传统的相控阵天线不同的是，频控阵通过在阵列中不同的天线阵元上附加很小的频偏，可使其波束图在远场成为随位置、角度和时间变化的函数。频控阵天线波束的这种特征产生许多新的功能，它能够形成与距离相关的发射波束，如图1a所示，克服了传统相控阵天线不能有效控制发射波束的距离指向问题，并具有很多独特的应用优势和广阔的发展应用前景。频控阵天线首先被运用在雷达领域，但这种距离和角度的依赖特性使其也能在无线物理层信息安全领域有很大的应用前景。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种基于FDA伪装欺骗的系统安全性能评估方法，对利用频控阵技术进行物理层信息加密的安全性评估方法。

为了实现上述目的，根据本发明具体实施方式的一个方面，提供了一种基于FDA伪装欺骗的系统安全性能评估方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：以FDA天线的某一个阵元的载波为参考载频，其他阵元的载频为在参考阵元载频的基础上加入不同的频偏，然后通过FDA天线将携带信息的信号发射出去；

步骤2：合法用户D根据信号发射机的特点设计其信号接收机，并对接收到的信号进行信息解调；

步骤3：窃听用户E对其接收机接收到的信号进行判断，根据接收信号特征采用OFDM的信号处理方式，对接收信号进行信息解调；

步骤4：根据步骤2和步骤3分别计算出合法用户和窃听用户的接收信噪比，然后计算系统的安全传输速率，以此来对系统安全性能进行评估。

进一步的，所述FDA天线为均匀线性FDA天线，且以天线阵列的第一个阵元作为参考阵元；这样，第n个天线阵元的发射信号表示为：