本发明专利技术公开了一种基于物理层的跨层安全通信系统及其方法，其特征在于,包括上层加扰模块和与上层加扰模块输出端连接的旋转序列生成模块，旋转序列生成模块输出端连接乘法器，乘法器输入端还连接有数据生成模块，乘法器输出端与加法器连接，加法器输入端还连接导频生成模块，加法器连接射频模块。本发明专利技术实现简单，无需信道状态信息，只需要通过上层加扰模块输出简单的加扰序列参数，在物理层信号中形成有效的序列变换；同时，该方法不需要复杂的矩阵运算或者多元方程计算，只对数据部分进行加扰运算，使得窃听链路等效链路为不可估计信道；保留原有的导频部分，使得在不影响合法链路信噪比条件下，提升系统安全容量。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及通信安全
，尤其是涉及。
技术介绍
随着无线通信系统的蓬勃发展，其通信安全问题受到越来越多的关注。无线通信系统由于其通信介质的开放性，使得任何用户都可以接收到无线信道中的所有信号。恶意的无线窃听可以导致信息(如通话信息、身份信息、位置信息、数据信息以及移动站与网络控制中心之间的信令信息等)泄露。移动用户的身份信息和位置信息的泄露可以导致移动用户被无线跟踪。为了增强无线通信系统的安全性，相关研究机构提出各种在物理层实现安全通信的方法。例如:IEEE学术杂志Transact1ns on Wireless Communicat1ns中刊载论文Secure MISO Wiretap Channels With Mult1-Antenna Passive Eavesdropper ArtificialNoise vs.Artificial Fast Fading就详细分析了两种经典的物理层安全通信方法:人式干扰(Artificial Noise, AN)与人工快衰落技术(Artificial Fast Fading, AFF)。其中AN技术是在多天线条件下，利用发射机的空间冗余度发射人工噪声信号。此人工噪声信号与合法链路信道空间正交，故不会干扰合法链路的信号质量；但会对窃听信道产生有效干扰，达到降低窃听信道信噪比，提升系统安全容量。AFF技术则利用波束成形技术，将合法链路等效信道强制置为1，而利用波束成形向量的冗余度，快速变换的冗余系数，使得窃听链路的等效信道变为快衰落信道；这种人工快衰落技术使得窃听信道难于跟踪准确的衰落系数，降低了窃听信道的信噪比，达到提升系统安全的效果。以上物理层安全通信方法，提供了可度量的安全通信评估与实现方法，但也存在明显的缺点:传统的物理层安全通信技术都需要准确的信道先验知识或者需要接收端反馈信道状态信息，且一般都需要进行复杂的数学运算，特别是矩阵运算，计算量较大，对实时通信系统的运算能力要求较高。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供，本专利技术实现简单，无需信道状态信息，只需要通过上层加扰模块输出简单的加扰序列参数，在物理层信号中形成有效的序列变换；同时，该方法不需要复杂的矩阵运算或者多元方程计算，只对数据部分进行加扰运算，使得窃听链路等效链路为不可估计信道；保留原有的导频部分，使得在不影响合法链路信噪比条件下，提升系统安全容量。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是:一种基于物理层的跨层安全通信系统，其特征在于，包括上层加扰模块、旋转序列生成模块、数据生成模块、导频生成模块、乘法器、加法器和射频模块，所述上层加扰模块输出端连接有旋转序列生成模块，所述旋转序列生成模块输出端连接乘法器，所述乘法器输入端还连接有数据生成模块，所述乘法器输出端与加法器连接，所述加法器输入端还连接导频生成模块，所述加法器连接射频丰旲块。上述的一种基于物理层的跨层安全通信系统，其特征在于，所述上层加扰模块输出的持续时间单位为无线帧，启动时间点设置为任意无线帧号。上述的一种基于物理层的跨层安全通信系统，其特征在于，所述旋转序列生成模块生成的相位旋转序列由一系列幅值为1，相位线性变化的复数构成。—种基于物理层的跨层安全通信方法，其特征在于，包括以下步骤: 51、上层加扰模块输出加扰序列的初始相偏、相偏步进、持续时间、启动时间点这些命令参数到旋转序列生成模块； 52、旋转序列生成模块生成相位旋转序列； 53、数据生成模块将上层协议需要发送的数据转化为物理层协议需要的格式，并输出到乘法器； 54、乘法器将数据生成模块输出的数据流与旋转序列生成模块输出的相位旋转序列相乘，将数据部分进行加扰； 55、导频生成模块按照物理层协议标准生成相应的导频部分，提供给接收机进行信道估计，恢复出原始数据流； 56、加法器将导频生成模块输出的导频信号与乘法器输出的加扰数据信号进行叠加，形成完整的物理层信号； 57、射频模块将完整的物理层信号进行中频处理并完成射频调制，通过天线发射到无线信道中。上述的一种基于物理层的跨层安全通信方法，其特征在于，所述步骤S2的旋转序列生成模块生成相位旋转序列的方法为简单线性相位序列，具体包括:相位旋转序列的初始相位由上层加扰模块输出的初始相偏决定；每经过一个无线帧，相位旋转序列系数的相位增加值由上层加扰模块(2)输出的相偏步进决定。上述的一种基于物理层的跨层安全通信方法，其特征在于，所述步骤S2的旋转序列生成模块生成相位旋转序列的方法为高次函数生成序列，具体包括:相位旋转序列系数的相位增加值由相偏步进的高次函数决定，高次函数的具体系数可由发射机与接收机协商决定。上述的一种基于物理层的跨层安全通信方法，其特征在于，所述步骤S2的旋转序列生成模块生成相位旋转序列的方法为离线生成序列，具体包括:发射机和接收机离线生成若干个候选相位旋转序列，此时初始相位字段即为从候选相位旋转序列中选中的序列编号；相偏步进则表示为选中相位旋转序列中每次系数增加的数目，选中相位旋转序列在持续时间周期内循环使用。 本专利技术与现有技术相比的技术优点是: 1、本专利技术实现简单，无需信道状态信息，只需要通过上层加扰模块输出简单的加扰序列参数，在物理层信号中形成有效的序列变换； 2、本专利技术不需要复杂的矩阵运算或者多元方程计算，只对数据部分进行加扰运算，使得窃听链路等效链路为不可估计信道； 3、本专利技术保留原有的导频部分，使得在不影响合法链路信噪比条件下，提升系统安全容量。下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。【附图说明】图1为本专利技术的系统总体结构框图。【具体实施方式】如图1所示，一种基于物理层的跨层安全通信系统，其特征在于，包括上层加扰模块1、旋转序列生成模块2、数据生成模块3、导频生成模块4、乘法器5、加法器6和射频模块7，所述上层加扰模块I输出端连接有旋转序列生成模块2，所述旋转序列生成模块2输出端连接乘法器5，所述乘法器5输入端还连接有数据生成模块3，所述乘法器5输出端与加法器6连接，所述加法器6输入端还连接导频生成模块4，所述加法器6连接射频模块7。<当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于物理层的跨层安全通信系统，其特征在于,包括上层加扰模块（1）、旋转序列生成模块（2）、数据生成模块（3）、导频生成模块（4）、乘法器（5）、加法器（6）和射频模块（7），所述上层加扰模块（1）输出端连接有旋转序列生成模块（2），所述旋转序列生成模块（2）输出端连接乘法器（5），所述乘法器（5）输入端还连接有数据生成模块（3），所述乘法器（5）输出端与加法器（6）连接，所述加法器（6）输入端还连接导频生成模块（4），所述加法器（6）连接射频模块（7）。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：邓单，
申请(专利权)人：广州番禺职业技术学院，
类型：发明
国别省市：广东;44
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