循環(huán)延遲分集系統(tǒng)中基于信道估計的物理層加密方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了循環(huán)延遲分集系統(tǒng)中基于信道估計的物理層加密方法。包括步驟：確定CDD信道估計中的均勻?qū)ьl位置與非均勻?qū)ьl位置；根據(jù)所述的均勻?qū)ьl位置與非均勻?qū)ьl位置，提取非均勻?qū)ьl位置信息作為密鑰分發(fā)給接收終端，在發(fā)送終端插入均勻和非均勻?qū)ьl；根據(jù)所述的密鑰，接收終端進(jìn)行均勻和非均勻?qū)ьl處的信道估計；根據(jù)所述均勻和非均勻?qū)ьl處的信道估計，獲取所有信道估計值與發(fā)送信息。本發(fā)明的方法有別于傳統(tǒng)的上層加密方法，無需使用冗長復(fù)雜的上層加密算法，大大降低了對計算量的要求；另一方面將物理層信道估計時使用的導(dǎo)頻位置作為密鑰，在周期頻率選擇性信道下，該加密算法不僅可以保證用戶會話的安全性，而且可以保證用戶的會話質(zhì)量。
【專利說明】循環(huán)延遲分集系統(tǒng)中基于信道估計的物理層加密方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無線通信系統(tǒng)信息傳輸安全【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種循環(huán)延遲分集系統(tǒng)中基于信道估計的物理層加密方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著無線通信網(wǎng)的發(fā)展，無線通信網(wǎng)中的信息安全隱患已經(jīng)成為迫切需要解決的問題之一。由于無線通信網(wǎng)采用無線廣播方式傳輸信號，傳輸媒介是開放性的，所以更易受到監(jiān)聽等安全威脅。傳統(tǒng)的保證無線信息安全的方式通?；谠谏蠈邮褂玫挠休^高計算需求的加密算法。
[0003]OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing,正交頻分復(fù)用)技術(shù)由于用于多重優(yōu)勢，被廣泛應(yīng)用在多種無線通信標(biāo)準(zhǔn)中，如IEEE802.16和LTE (Long TermEvolved,長期演進(jìn))。而Q)D (Cyclic Delay Diversity,循環(huán)延遲分集)技術(shù)作為ΜΙΜΟ(Multiple Input Multiple Output,多輸入多輸出)技術(shù)的一種,可以增加信道的頻率選擇性，同樣被廣泛應(yīng)用。
[0004]⑶D是向OFDM傳輸系統(tǒng)中引入空間分集的簡單方法。⑶D自身不產(chǎn)生分集增益，但是通過CDD可以產(chǎn)生PFS (Periodical Frequency Selective,周期頻率選擇性)信道，而且被授權(quán)的終端設(shè)備已知這些信息。在PFS信道中頻域信道響應(yīng)周期性變化，CDD-OFDM系統(tǒng)就是PFS信道的一個例子。
[0005]由于CDD系統(tǒng)的主要原理就是將發(fā)射端的數(shù)據(jù)信息在多個天線處采用不同的循環(huán)延遲之后再發(fā)射出去，如圖2所示。由于循環(huán)前綴位于循環(huán)延遲之后，所以CDD系統(tǒng)不會最大化信道時延。但是CDD導(dǎo)致在一個OFDM符號周期內(nèi)的頻率選擇性增強(qiáng)。CDD信道轉(zhuǎn)移函數(shù)可以表示為:
【權(quán)利要求】
1.一種循環(huán)延遲分集系統(tǒng)中基于信道估計的物理層加密方法，該方法包括以下步驟: 步驟1:確定CDD信道估計中的非均勻?qū)ьl位置與均勻?qū)ьl位置； 步驟2:根據(jù)所述的非均勻?qū)ьl位置和均勻?qū)ьl位置，提取非均勻?qū)ьl位置信息作為密鑰分發(fā)給接收終端，在發(fā)送終端插入均勻和非均勻?qū)ьl； 步驟3:根據(jù)所述的密鑰，接收終端進(jìn)行均勻和非均勻?qū)ьl處的信道估計； 步驟4:根據(jù)所述均勻和非均勻?qū)ьl處的信道估計，獲取所有信道估計值與發(fā)送信息。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟I進(jìn)一步包括:步驟11，選取周期性均勻?qū)ьl，使均勻?qū)ьl的位置不滿足二維奈奎斯特采樣，即TmaxAfL≥1/2，其中τ_為信道最大時延擴(kuò)展，Af為子載波間隔，L為均勻?qū)ьl間隔； 步驟12，隨機(jī)選取非均勻?qū)ьl的位置，使均勻?qū)ьl與非均勻?qū)ьl聯(lián)合后滿足系統(tǒng)信道估計的條件。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟2進(jìn)一步包括:提取均勻?qū)ьl與非均勻?qū)ьl的位置信息，在發(fā)送終端按照均勻?qū)ьl的插入規(guī)則插入均勻?qū)ьl，按照非均勻?qū)ьl的位置信息插入非均勻?qū)ьl，隱藏非均勻?qū)ьl的位置信息，并作為密鑰分發(fā)給接收終端。
4.如權(quán)利要求1所述的 方法，其特征在于，所述步驟2進(jìn)一步包括: 將非均勻?qū)ьl隱藏于發(fā)送信息之中，對發(fā)送信息經(jīng)過上變頻之后通過CDD系統(tǒng)的發(fā)射天線發(fā)送給接收終端。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟3進(jìn)一步包括: 根據(jù)所接收到的均勻?qū)ьl與非均勻?qū)ьl位置信息，利用所獲取的非均勻?qū)ьl密鑰信息，并聯(lián)合均勻?qū)ьl進(jìn)行信道估計，提取所有均勻?qū)ьl與非均勻?qū)ьl處的信道參數(shù)信息。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述信道估計進(jìn)一步包括: 根據(jù)接收到的發(fā)送信息與均勻?qū)ьl和非均勻?qū)ьl的位置信息，利用最小二乘法或線性最小均方誤差算法進(jìn)行均勻?qū)ьl和非均勻?qū)ьl處的信道參數(shù)估計。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述步驟4進(jìn)一步包括: 根據(jù)所獲得的信道參數(shù)通過插值算法獲取其他位置的信道參數(shù)，并利用所有信道參數(shù)根據(jù)接收信息獲取發(fā)送信息。
【文檔編號】H04W12/02GK103607364SQ201310647893
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年12月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月4日
【發(fā)明者】孫松林, 冉天天, 陸月明, 景曉軍 申請人:北京郵電大學(xué)