[发明专利]基于组合波束的保密可见光无线空间迫零方法

说明书

本发明涉及保密可见光无线通信方法技术领域，是一种基于组合波束的保密可见光无线空间迫零方法，在空间分布式或集中式可见光无线接入点配置下，对窃听用户的接收信号充分抑制，保障目标用户的保密可见光通信。本发明所述基于组合波束的保密可见光无线空间迫零方法将商用光源组合波束、多样接入点几何结构以及窃听接收信号空间迫零引入到可见光通信物理层安全技术中，综合考虑了商用固态光源波束的多样性、复杂性以及定向性，适用于多种应用场景，其既能兼容分布式接入点配置，也能用于单接入点可见光通信物理层应用场景，具备高度的配置灵活性和广泛适用性。

技术领域

本发明涉及保密可见光无线通信方法技术领域，是一种基于组合波束的保密可见光无线空间迫零方法。

背景技术

目前，保密可见光无线技术方案高度集中于布放分布式LED光源阵列的室内无线场景。在此类场景中，每个光源阵列作为一个可见光无线接入点。在此类场景的建模分析中，研究人员通常假设光源阵列具备全向空间辐射特性，遵从朗伯空间辐射模型。具体地，加拿大不列颠哥伦比亚大学的Ayman Mostafa的研究团队在公开发表的文献“Physical-Layer Security for Indoor Visible Light Communications”一文中，尝试将空间迫零方案引入到2×2组分布式朗伯光源阵列室内场景。必须指出，此类技术方案有显著的技术缺陷。一方面，此类方案仅仅考虑朗伯式的光源阵列配置。必须充分认识到可见光无线技术所涉及固态光源的首要基础性功能是为室内、室外、道路、车辆、隧道等不同场景提供定制化照明。为满足不同的定制照明需求，照明灯具厂商通常需要借助波束图样的二次配光设计。典型的二次配光设计方法包括在初始的固态光源上加装反射杯、自由曲面透镜等二次配光元件。一般来说，经过厂商二次配光的固态光源能够将大部分光功率投射到预设的照明区域，上述定制光源的波束特性通常是非朗伯的，与传统朗伯光波有着截然不同的空间辐射特性。另一方面，此类方案仅仅适用于分布式阵列式可见光无线接入点配置，无法适用于广泛存在的仅具备单一可见光无线接入点的室内场景。为克服上述挑战，本案提出了一类基于商用光源组合波束的可见光无线接入点设计方案，以支持空间迫零方法在多样化室内保密可见光无线覆盖场景的应用。

新兴可见光无线技术是在点亮的商用固态光源基础上通过驱动电路加载无线数据信号，固态光源(如LED)在直流偏置点亮基础上发出可见光无线信号，从而为用户同时提供照明与无线覆盖。较之于传统RF技术，凭借光波视线传播且无法穿透不透明表面的物理特性，此类可见光无线技术能够展现出更高的安全性表现。在单用户个人房间场景，可认为可见光无线链路是理想安全的。然而，在教室、会议室、图书馆等公共区域，可见光信号的信息安全性无法得到保障。分层的网络架构表明通信网络应该在全部网络层进行安全防护，其中也应该包括物理层安全的防护。因此，面向可见光无线技术的物理层安全技术具备显著的技术潜力。

传统基于单一朗伯光源波束的固态商用光源阵列，由于在波束配置上的局限性，在同一用户方位仅能提供近似或相等强度的可见光信号覆盖。因此，必须借助空间分布式光源阵列才能在同一用户位置提供差异化多路光信号重叠覆盖，从而为面向保密可见光通信的空间迫零方法提供所需的链路配置基础。一旦应用场景不具备上述分布式可见光接入点配置基础，进而就无法为同一用户位置提供所需的差异化重叠覆盖，空间迫零方法则无法正常运行，也就无法将窃听用户处的可见光覆盖强制迫零。

发明内容

本发明提供了一种基于组合波束的保密可见光无线空间迫零方法，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有保密可见光无线空间迫零技术仅能用于配置分布式可见光接入点的应用场景的问题。

本发明的技术方案是通过以下措施来实现的：一种基于组合波束的保密可见光无线空间迫零方法，包括下述步骤：