[发明专利]一种信道自适应的噪声聚合无线安全传输方法

说明书

本发明公开了一种信道自适应的噪声聚合无线安全传输方法，包括：1)确定预设的数字调制方式下，最佳每组包个数Psubgt;group/subgt;与信噪比水平之间的关系Psubgt;group/subgt;＝f(SNR)；2)在当前时隙内，合法发送端Alice根据合法接收端Bob反馈的信噪比信息利用Psubgt;group/subgt;＝f(SNR)，计算所处信噪比水平下对应的最佳每组包个数m；3)根据计算得到的最佳每组包个数m，合法发送端Alice将待发送数据包分为若干组，并对各组内的数据包进行噪声聚合编码，再发送噪声聚合编码后的数据包，该方法能够在提高合法接收端较低信噪比下的接收质量为前提下，提高无线通信的安全性。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，涉及一种信道自适应的噪声聚合无线安全传输方法。

背景技术

在这个万物互联的时代，物联网的发展极大地促进了无线通信的应用，但同时也对无线通信的安全性提出了更高的要求。显而易见的是，由于开放信道环境和广播特性，无线通信面临被窃听的风险。与传统机制不同的是，物理层安全技术(PSL)依靠信道的独立衰落和随机特性，可以在不增加计算复杂度的情况下保证无线通信系统的安全性。在物理层安全技术系统中，噪声聚合方案采用简单的安全编码方法与自动反馈重传机制相结合，充分利用了无线信道中的固有噪声来降低功耗，是一种简单高效的安全传输方案。其基本思想是使用简单的异或操作配合自动反馈重传协议(ARQ)等效地降低窃听通道，从而实现安全传输。合法的接收方可以通过反馈链路发送ACK或NACK，告知发送方已成功接收或请求重传丢失或错误的数据包，但非法窃听者无法提供反馈。由于信道的独立衰落特性，噪声聚合方案可以等效地降低窃听信道的质量，从而达到安全传输的目的。

总的来说，噪声聚合技术将独立的数据包关联起来，并结合反馈重传(如ARQ协议)来实现安全的无线传输。现有的噪声聚合方案有两种:原始噪声聚合方案和联合误码扩散的噪声聚合方案。在原始的噪声聚集方案中，将待发送的等长度数据包分为奇数据包和偶数据包。奇数包不进行编码直接发送，而偶数包与对应的奇数包按位异或(bit-XOR)后发送。合法的接收方通过ARQ协议保证奇数包的正确接收，而窃听方不能。该方案奇数包没有进行编码并暴露在无线信道中，很容易被窃听和解密，因此带来的信噪比增益有限。而联合误码扩散的噪声聚合方案使得当前数据包需要与之前所有的奇数数据包一起解码。如果先前任何一个奇数包或当前包出现丢失或错误，数据将无法正确恢复。但由于该方案中数据包之间的强相关性，即使是合法的接收端也无法在经历信道深衰落时恢复原始数据。因此，现有的两种噪声聚合方案各有利弊。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种信道自适应的噪声聚合无线安全传输方法，该方法能够在提高合法接收端较低信噪比下的接收质量为前提下，提高无线通信的安全性。

为达到上述目的，本发明所述的信道自适应的噪声聚合无线安全传输方法包括：

1)确定预设的数字调制方式下，最佳每组包个数P_group与信噪比水平之间的关系P_group＝f(SNR)；

2)在当前时隙内，合法发送端Alice根据合法接收端Bob反馈的信噪比信息利用P_group＝f(SNR)，计算所处信噪比水平下对应的最佳每组包个数m；

3)根据计算得到的最佳每组包个数m，合法发送端Alice将待发送数据包分为若干组，并对各组内的数据包进行噪声聚合编码，再发送噪声聚合编码后的数据包；

还包括：

合法接收端对接收到的数据包进行解码，再利用反馈链路向合法发送端Alice发送ACK/NACK信息。

还包括：

合法发送端对合法接收端未接收到的在重传次数限制内的奇数包进行重新发送。