[发明专利]基于物理层认证的URLLC系统的性能评估方法及系统

说明书

本公开描述一种基于物理层认证的URLLC系统的性能评估方法，其包括：发射端向接收端发射帧，帧包括导频信号、认证信号和信息信号，认证信号叠加在信息信号上，信息信号由初始信号进行信道编码和调制获得，基于信息信号、哈希函数和密钥获得认证信号；接收端基于帧计算帧差错概率，进而计算数据传输的解码概率，接收端基于帧和假设检验条件获得虚警概率，进而获得平均虚警概率，基于内曼‑皮尔逊理论，设置平均虚警概率等于虚警概率的上限，获得最优阈值，基于最优阈值获得检测概率，基于检测概率获得平均检测概率；当解码概率和平均检测概率满足系统要求时，帧通过认证，接收端基于解码概率和平均检测概率获得吞吐量，以评估URLLC系统的性能。

技术领域

本公开涉及URLLC通信技术领域，具体地涉及一种基于物理层认证的URLLC系统的性能评估方法及系统。

背景技术

现有的大多数无线网络通常专注于以人为中心的通信、延迟容忍内容和可靠性水平从而无法提供超高可靠性和低延迟。另外在诸如增强和虚拟现实、工业控制、自动驾驶或飞行、机器人和触觉互联网的领域中设想了无线通信的新用途，例如第五代(5G)无线接入。作为回应，预计新版本的移动蜂窝网络将支持具有严格延迟要求和可靠性的超可靠低延迟通信(Ultra Reliable Low Latency Communications，URLLC)场景。

在现有的URLLC领域中，其安全性通常通过上层的传统密码技术来实现，然而，对于安全的URLLC的实现通常考虑两个问题。其一是效率问题，这是由于在验证发射机之前，不可避免地要在上层和物理层(PHY)中完成各种耗时的任务。其二是兼容性问题，这是由于不同制造商生产的无线设备各不相同，并且因为在上层缺乏对不同数字语言和通信过程的理解，阻碍了URLLC的大规模连接。然而，在PHY层的各种无线设备的机制是相似的。

发明内容

本公开是为了解决上述现有问题而完成的，其目的在于提供一种能够在异构共存环境中快速进行认证的基于物理层认证的URLLC系统的性能评估方法及系统。

为此，本公开第一方面提供了一种基于物理层认证的URLLC系统的性能评估方法，是包括发射端和接收端的基于物理层认证基于URLLC系统的性能评估方法，其特征在于，包括：所述发射端向所述接收端发射帧，所述帧包括导频信号、认证信号和信息信号，所述认证信号叠加在所述信息信号上，所述信息信号由初始信号进行信道编码和调制获得，基于所述信息信号、哈希函数和密钥获得所述认证信号；所述接收端基于所述帧计算帧差错概率，基于所述帧差错概率获得数据传输的解码概率，所述接收端基于所述帧和假设检验条件获得虚警概率，计算所述虚警概率的期望进而获得平均虚警概率，基于Neyman–Pearson(内曼-皮尔逊)理论，设置所述平均虚警概率等于虚警概率的上限，获得最优阈值，基于所述最优阈值获得检测概率，基于所述检测概率获得平均检测概率；并且当所述解码概率和所述平均检测概率满足系统要求时，所述帧通过认证，所述接收端基于所述解码概率和所述平均检测概率获得吞吐量，以评估URLLC系统的性能。

在本公开中，发射端向接收端发射具有导频信号、认证信号和信息信号的帧，认证信号叠加在信息信号上，信息信号由初始信号进行信道编码和调制获得，基于信息信号、哈希函数和密钥获得认证信号；接收端基于帧计算帧差错概率，进而获得数据传输的解码概率；接收端基于帧和假设检验条件获得虚警概率，计算虚警概率的期望进而获得平均虚警概率，基于Neyman–Pearson(内曼-皮尔逊)理论，当平均虚警概率小于或等于虚警概率的上限时，获得最优阈值，基于最优阈值获得检测概率，进而获得平均检测概率；并且当解码概率和平均检测概率满足系统要求时，帧通过认证，接收端基于解码概率和平均检测概率获得吞吐量，以评估URLLC系统的性能。由此，能够在异构共存环境中快速进行认证。