[发明专利]基于最大化窃听方误码率的人工噪声生成方法

说明书

本发明属于通信抗干扰技术领域，涉及一种基于最大化窃听方误码率的人工噪声生成方法。本发明提出了添加人工噪声的GSM‑MIMO系统中一种基于最大化窃听方误码率的人工噪声生成算法。该算法通过最大化干扰GSM‑MIMO系统的窃听方欲解调出的信号为人工噪声的生成准则，寻找人工噪声的最佳逼近解，在保证原发送信号向量不受影响的前提下，有效实现了对窃听方的误码率性能的干扰。相比于传统的人工噪声系统，既在合法接收方产生了一定的性能增益，又大大恶化了窃听方的性能，使得系统的安全性进一步提升。

技术领域

本发明属于通信抗干扰技术领域，涉及一种基于最大化窃听方误码率的人工噪声生成方法。

背景技术

MIMO系统的基本原理是在无线通信传输系统的收发设备上均采用多根天线进行数据的发送传输与接收，使空间成为一种可以提高系统性能的资源，通过对传输空间的自由度进行了挖掘形成空间并行传输通道，从而实现高的通信容量和频谱利用率。相比传统的SISO系统，MIMO系统通过对空间自由度的充分利用，可以带来额外的分集，复用和波束成型增益。

出于提升频谱效率的目的，GSM作为一种新型的MIMO技术而提出，其在每个时隙激活多于1根发射天线用以传输更多的符号，保留了SM的主要优势。因此，GSM采用的策略是选择天线组合，并在每根天线上传输不同的符号，进而提升了整体的频谱效率。GSM拥有接收方解调复杂度低的优势，但同时也有向窃听方泄露信息的风险。人工噪声技术作为一个新型的物理层技术而提出可以较好地提升空间调制的安全性。但是传统的人工噪声采取的生成方式为独立的高斯白噪声，不仅造成了发射功率的浪费，而且对窃听方的干扰程度不尽理想。

发明内容

针对传统人工噪声系统的对窃听方干扰程度不尽理想的问题，本发明提出一种基于最大化窃听方误码率的人工噪声生成方法。

为更好地对本发明进行说明，先介绍本发明技术方案所用到的术语和系统结构。

MIMO：MIMO技术指在发射端和接收端分别使用多个发射天线和接收天线，使信号通过发射端与接收端的多个天线传送和接收，从而改善通信质量。

AN：人工噪声技术指人为在发送信号向量中添加不影响合法接受方解调的噪声，使窃听方受到人为添加的噪声的干扰，从而提高安全性的物理层技术。

图1所示为本发明添加最大化窃听方误码率的人工噪声的GSM-MIMO系统框图：

发射机结构大致分为如下几步：

步骤1：确定要选择的系统的参数，即确定发射天线个数N_t，激活天线个数N_a，接收天线个数N_r，调制方式。

步骤2：对发射信号比特进行广义空间调制，得到发送信号向量。利用信道信息和发送信号向量计算生成的人工噪声，并与发送信号向量相加，然后发射信号，接收端再进行检测。

本发明采用的技术方案为：

初始化

GSM-MIMO系统中，发送天线，激活天线，合法方接收天线和窃听方接收天线的数目分别为N_t，N_a，N_r和N_e，且考虑到人工噪声的生成条件，有N_aN_r。发送信号向量表示为则合法方接收信号向量和窃听方接收信号分别为

y＝HS_i+u，

z＝GS_i+v。