[发明专利]一种基于正交时频空方向调制安全通信方法

说明书

本发明提供了一种基于正交时频空方向调制安全通信方法，为了解决高质量无线通信安全问题，公众需求无处不在的无线网络，并且在不受限制的情况下要求有线体验。本发明提供一种基于OTFS方向调制方法，通过方向调制结合OTFS，实现时变，多径，高多普勒信道安全通信，达到更好的低截获概率性能，基于方向调制人工噪声方向调制，在最小发送功率情况，实现安全通信。

技术领域

本发明涉及一种多天线阵列的方向调制，适用于利用正交时频空(OTFS)结合方向调制进行无线安全通信。

背景技术

传统的无线通信都是将基带信号上变频到射频，经放大器激励到发射天线实现数子无线通信。但由于无线通信收发系统和无线传输信道具有一定的开放性，如果窃听接收机有足够的灵敏度，那么也可以解调出保密信息,从而无法保证通信信息在传输过程中的私密性和安全性问题。为了实现无线安全通信，需要在保障合法接收机能够解调出保密信息前提下,降低窃听接收机的信噪比,增强其低截获(LPI)概率的能力。

当前基于相控阵的方向调制技术能够实现方向上的保密通信，即在合法接收机方向达到很高信噪比，同时在其他方向信噪比很低。因而广泛应用于方向调制保密通信中。在实际应用中，方向调制结合OTFS，利用多天线增益方向性，不仅为用户提供高质量的服务，同时也保证信息安全传输。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种基于正交时频空方向调制安全通信方法。为了解决高质量无线通信安全问题，公众需求无处不在的无线网络，并且在不受限制的情况下要求有线体验。这将需要先进的干扰抑制技术才能实现。本发明所要解决的技术问题是提供一种基于OTFS方向调制方法。保证更高质量的物理层无线安全通信。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤：

步骤1：假设k个合法接收机，对应输入符号消息为b_k，k＝1,2,…,K；

步骤2：每块数据包含L×R×M bits符号消息，其中，L表示子载波个数、R表示每个子载波符号数，M为符号映射得到M-PSK阶数，经串并转换，得到调制离散符号x_k[l,r],其中，l为行，r为列，l∈[1,2,...,L]，r∈[1,2,...,R]；

步骤3：定义离散ISFFT变换：

将调制离散符号经离散辛傅里叶变换；

步骤4：经Heisenberg变换；

步骤5：假设发射端是一个由N阵元构成的均匀线阵，发送基带信号表示为其中，T_AN(t)为人工噪声投影矩阵，z为人工噪声矢量，满足独立同分布的高斯复随机变量，w_k(t)为波束形成器；

步骤6：发射端已知合法接收机位置，合法接收机相对于发送站角度分别为θ_k,k∈[1,2,...K]；

步骤7：定义位于θ_k的导向矢量为：

其中，c表示光速，d表示发射阵列天线间距，f_c为载波频率；

步骤8：优化波束形成器，优化问题表述为：

其中，ζ_k是合法用户k的需求信噪比，为信道噪声方差；

步骤9：步骤8的优化问题转为：

其中，和

步骤10：定义合法用户导向矩阵为：

步骤11：对所有合法用户的优化问题转化为：