[发明专利]无线通信网络联合信号反馈与人工噪声物理层安全通信方法

摘要

本发明公开了一种无线通信网络联合信号反馈与人工噪声物理层安全通信方法，包括：第一阶段，发送端将需要保密的信息发给合法接收端。第二阶段，合法接收端收到信息后，在接收的信息里混杂一定量的人工噪声，并将混合后的信号反馈给发送端。第三阶段，发送端将反馈回来的信号发送给接收端，合法接收端由于已知第二阶段的人工噪声，所以它能将人工噪声消除，而偷听端不能将其消除，因而性能会受到人工噪声的削减，从而实现发送端和接收端之间的安全通信。在该方案中合法的通信设备上没有天线优势，没有外部帮助者，没有偷听端的任何信道信息，便可保证合法设备之间的安全通信，本发明在通信安全方面具备优越性。

主权项

1.一种无线通信网络联合信号反馈与人工噪声物理层安全通信方法，其特征在于，包括下述步骤：第一阶段，发送端使用信道反转技术，在需要保密的信息s中混杂带有方差为的人工噪声w₁，发送第一阶段信号x_a1，保证发送信号满足第一阶段功率限制合法接收端接收到第一阶段信息并相应的接收到第一阶段信干噪比偷听端接收到包括需要保密的信息s和混杂带有方差为人工噪声w₁的第一阶段信息偷听端并接收到相应的第一阶段接收信干噪比第二阶段，合法接收端也采用信道反转技术，向发送端反馈信号x_b，这个反馈信号是基于合法接收端接收到的第一阶段信息在反馈信号中包括需要保密的信息s、混杂带有方差为的人工噪声w₁，以及混杂一定量的带有方差为的高斯人工噪声w₂，保证反馈信号满足第二阶段功率限制并将混合后的信号反馈给发送端；发送端接收在第二阶段反馈信号y_a，发送端可以把带有方差为的人工噪声w₁消掉；偷听端收到在第二阶段信号y_e2，偷听端不能把带有的人工噪声w₁消掉；偷听端接收到相应的第二阶段接收信干噪比γ_e2；第三阶段，发送端依然使用信道反转技术，发送在反馈信号中包括需要保密的信息s、带有方差为的高斯人工噪声w₂，以及混杂有方差为高斯人工噪声w₃的信号保证发送信号满足功率限制合法接收端收到第二阶段信号接收端可以把w₂消掉；合法接收端接收到相应的第二阶段接收信干噪比偷听端接收第三阶段信号偷听端不能把w₂消掉，w₂对偷听端造成足够大的损害；偷听端接相应的第三阶段接收信干噪比γ_e3；通过引入额外的第一阶段方差为的高斯人工噪声w₁、第二阶段方差为的高斯人工噪声w₂和第三阶段方差为高斯人工噪声w₃，并同时保证第二阶段反馈信号满足第二阶段功率限制以及第一阶段和第三阶段发送信号满足第一阶段功率限制且要使得进而该功率限制应均大于设定的功率阈值p₀，使得和小于功率限制小于功率限制从而实现发送端和接收端之间的安全通信；所述第一阶段中，当信道系数|h_AB|²大于截断门限γ₀时,发送端使用信道反转技术发送信号:x_a1＝(s+w₁)/h_AB其中，s是需要保密的信息，w₁是第一阶段混杂的高斯人工噪声，它的均值为0，方差为h_AB是发送端到接收端的信道；发送端的功率限制s和w₁的方差必须满足其中，为需要保密的信息的方差，P_a为发送端瞬时的发送功率限制，为求取1/|h_AB|²的平均值，其中p(x)是信道系数|h_AB|²的概率密度函数。