CN105050078A - 一种增强的物理层安全通信系统及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种增强的物理层安全通信系统及其方法，其特征在于：包括信号质量估计模块，负责对接收端接收信号的瞬时信道质量进行估计；反馈模块，负责将瞬时信道质量估计值从接收端反馈到发射端；信号质量门限生成模块，负责产生信道质量门限值；比较器，负责对瞬时信道质量与信道质量门限值进行比较；发射开关，负责对射频模块进行开关控制；射频模块，负责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；其中，信号质量估计模块的输出端与反馈模块相连，反馈模块和信号质量门限生成模块均与比较器相连，比较器的输出端与发射开关相连，发射开关的输出端和射频模块相连。本发明效率较高，安全可靠，安全容量高。

Description

一种增强的物理层安全通信系统及其方法
技术领域
本发明涉及通信系统技术领域，特别的，涉及一种增强的物理层安全通信系统及其方法。
背景技术
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学术期刊SignalProcessingLetter在2015年8月发表的学术论文SecureRelayandJammerSelectionforPhysicalLayerSecurity中提出节点选择技术。节点选择则通过一定的选择准则对中继节点(或者源节点、目标节点)进行选择，以使得合法链路的有效信噪比最大化。
基于节点选择的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：选择过程中当最优节点信噪比仍然较低时，通信过程依然进行，而此时安全容量较低或者为零。这种场景下主链路中的发射节点的功率实际上并没有发挥有效安全传输的作用，而是被浪费。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种增强的物理层安全通信系统及其方法，本发明通过对接收端信道质量的估计值与预定义的门限值的对比以及反馈，获得链路开启或者关闭的状态信息，自适应地进行链路开关切换，可有效减少无用功率的浪费，提高有用功率的占比，在不影响原有通信体制的条件下，提升系统安全容量。实现了发射功率的有效利用，提高了系统安全容量。
本发明的目的是通过以下技术方案实现：一种增强的物理层安全通信系统，其特征在于：包括
信号质量估计模块，负责对接收端接收信号的瞬时信道质量进行估计；
反馈模块，负责将瞬时信道质量估计值从接收端反馈到发射端；
信号质量门限生成模块，负责产生信道质量门限值；
比较器，负责对瞬时信道质量与信道质量门限值进行比较；
发射开关，负责对射频模块进行开关控制；
射频模块，负责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；
其中，所述信号质量估计模块的输出端与反馈模块相连，所述反馈模块和信号质量门限生成模块均与比较器相连，所述比较器的输出端与发射开关相连，所述发射开关的输出端和射频模块相连。
一种增强的物理层安全通信方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、由信号质量门限生成模块提供预先定义好的门限值；
S2、在接收端由信号质量估计模块对接收端的瞬时信道质量进行估计，并通过反馈模块向发射端进行反馈；
S3、在发送端对上述步骤S1、S2得到的瞬时信道质量与门限值进行比较，如果瞬时信道质量大于门限值，则通过发射开关打开射频模块，使其正常工作；否则将关闭射频模块。
上述的一种增强的物理层安全通信方法，其特征在于：所述步骤S2中瞬时信道质量可通过接收信号的瞬时功率或者瞬时信噪比等指标进行测量，也可以是多个指标的组合，也可以是单次估计，也可以根据若干次估计值进行加权平均。
上述的一种增强的物理层安全通信方法，其特征在于，包括以下步骤：所述步骤S2中反馈模块向发射端进行反馈可通过专用反馈信道进行，也可与正常数据一起传输到发射端。
上述的一种增强的物理层安全通信方法，其特征在于：所述步骤S1中的门限值可采用信道的瞬时功率或者瞬时信噪比等指标，也可以是多个指标的组合，也可以是经预先定义的固定值。
本发明的有益效果是：本发明通过对接收端信道质量的估计值与预定义的门限值的对比和反馈，获得链路开启或者关闭的状态信息，自适应进行简单的链路切换，可有效减少无用功率的浪费，提高有用功率的占比，在不影响原有通信体制的条件下，提升系统安全容量。实现了发射功率的有效利用，提高了系统安全容量。
附图说明
图1显示了本发明的系统总体结构框图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
如图1所示，一种增强的物理层安全通信系统，其特征在于：包括
信号质量估计模块1，负责对接收端接收信号的瞬时信道质量进行估计；
反馈模块2，负责将瞬时信道质量估计值从接收端反馈到发射端；
信号质量门限生成模块3，负责产生信道质量门限值；
比较器4，负责对瞬时信道质量与信道质量门限值进行比较；
发射开关5，负责对射频模块进行开关控制；
射频模块6，负责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；
其中，所述信号质量估计模块1的输出端与反馈模块2相连，所述反馈模块2和信号质量门限生成模块3均与比较器4相连，所述比较器4的输出端与发射开关5相连，所述发射开关5的输出端和射频模块6相连。
一种增强的物理层安全通信方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、由信号质量门限生成模块3提供预先定义好的门限值；
S2、在接收端由信号质量估计模块1对接收端的瞬时信道质量进行估计，并通过反馈模块2向发射端进行反馈；
S3、在发送端对上述步骤S1、S2得到的瞬时信道质量与门限值进行比较，如果瞬时信道质量大于门限值，则通过发射开关5打开射频模块6，使其正常工作；否则将关闭射频模块6。
本实施例中，所述步骤S2中瞬时信道质量可通过接收信号的瞬时功率或者瞬时信噪比等指标进行测量，也可以是多个指标的组合，也可以是单次估计，也可以根据若干次估计值进行加权平均。
本实施例中，所述步骤S2中反馈模块2向发射端进行反馈可通过专用反馈信道进行，也可与正常数据一起传输到发射端。
本实施例中，所述步骤S1中的门限值可采用信道的瞬时功率或者瞬时信噪比等指标，也可以是多个指标的组合，也可以是经预先定义的固定值。
本实施例的安全通信系统通过预定义的门限值对发射链路进行实时控制，当主链路的信道质量低于门限值时，关闭发射链路，节约功率；当主链路的信道质量高于门限值时，正常开启发射链路，物理层信号进行中频处理并完成射频调制后，通过天线发射到无线信道中。通过实时的链路控制，可减少无用的传输功率浪费，有助于将有限功率用于有效安全传输中，从而提高系统的安全容量。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (5)

1.一种增强的物理层安全通信系统，其特征在于：包括
信号质量估计模块（1），负责对接收端接收信号的瞬时信道质量进行估计；
反馈模块（2），负责将瞬时信道质量估计值从接收端反馈到发射端；
信号质量门限生成模块（3），负责产生信道质量门限值；
比较器（4），负责对瞬时信道质量与信道质量门限值进行比较；
发射开关（5），负责对射频模块进行开关控制；
射频模块（6），负责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；
其中，所述信号质量估计模块（1）的输出端与反馈模块（2）相连，所述反馈模块（2）和信号质量门限生成模块（3）均与比较器（4）相连，所述比较器（4）的输出端与发射开关（5）相连，所述发射开关（5）的输出端和射频模块（6）相连。
2.根据权利要求1所述的一种增强的物理层安全通信方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、由信号质量门限生成模块（3）提供预先定义好的门限值；
S2、在接收端由信号质量估计模块（1）对接收端的瞬时信道质量进行估计，并通过反馈模块（2）向发射端进行反馈；
S3、在发送端对上述步骤S1、S2得到的瞬时信道质量与门限值进行比较，如果瞬时信道质量大于门限值，则通过发射开关（5）打开射频模块（6），使其正常工作；否则将关闭射频模块（6）。
3.根据权利要求2所述的一种增强的物理层安全通信方法，其特征在于：所述步骤S2中瞬时信道质量可通过接收信号的瞬时功率或者瞬时信噪比等指标进行测量，也可以是多个指标的组合，也可以是单次估计，也可以根据若干次估计值进行加权平均。
4.根据权利要求2所述的一种增强的物理层安全通信方法，其特征在于，包括以下步骤：所述步骤S2中反馈模块（2）向发射端进行反馈可通过专用反馈信道进行，也可与正常数据一起传输到发射端。
5.根据权利要求2所述的一种增强的物理层安全通信方法，其特征在于：所述步骤S1中的门限值可采用信道的瞬时功率或者瞬时信噪比等指标，也可以是多个指标的组合，也可以是经预先定义的固定值。
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Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101094511A (zh) * 2006-06-23 2007-12-26 华为技术有限公司 一种在随机接入过程中发送接入前缀的方法及装置
WO2010053850A1 (en) * 2008-11-10 2010-05-14 Qualcomm Incorporated Communications decision methods and apparatus
CN101801032A (zh) * 2009-12-31 2010-08-11 中兴通讯股份有限公司 室内接入方法及通信系统
CN201947449U (zh) * 2011-04-07 2011-08-24 中国移动通信集团公司 一种移动终端
CN102891745A (zh) * 2012-10-19 2013-01-23 华为技术有限公司 网络设备及其识别终端异常的方法
CN103249112A (zh) * 2012-02-09 2013-08-14 中国移动通信集团公司 一种用户接入控制方法、装置及路由器
CN103997736A (zh) * 2013-07-31 2014-08-20 华为技术有限公司 无线通信系统中用于检测窃听者的方法
CN104412643A (zh) * 2012-07-02 2015-03-11 阿尔卡特朗讯 用于在基站收发器处确定用于移动站收发器的关于一系列具有减少或者暂停的传输的帧的测量配置的装置、方法和计算机程序产品
CN104509006A (zh) * 2012-06-01 2015-04-08 瑞典爱立信有限公司 数据发送控制

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101094511A (zh) * 2006-06-23 2007-12-26 华为技术有限公司 一种在随机接入过程中发送接入前缀的方法及装置
WO2010053850A1 (en) * 2008-11-10 2010-05-14 Qualcomm Incorporated Communications decision methods and apparatus
CN101801032A (zh) * 2009-12-31 2010-08-11 中兴通讯股份有限公司 室内接入方法及通信系统
CN201947449U (zh) * 2011-04-07 2011-08-24 中国移动通信集团公司 一种移动终端
CN103249112A (zh) * 2012-02-09 2013-08-14 中国移动通信集团公司 一种用户接入控制方法、装置及路由器
CN104509006A (zh) * 2012-06-01 2015-04-08 瑞典爱立信有限公司 数据发送控制
CN104412643A (zh) * 2012-07-02 2015-03-11 阿尔卡特朗讯 用于在基站收发器处确定用于移动站收发器的关于一系列具有减少或者暂停的传输的帧的测量配置的装置、方法和计算机程序产品
CN102891745A (zh) * 2012-10-19 2013-01-23 华为技术有限公司 网络设备及其识别终端异常的方法
CN103997736A (zh) * 2013-07-31 2014-08-20 华为技术有限公司 无线通信系统中用于检测窃听者的方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
叶银洁: "《WCDMA系统工程手册》", 30 September 2006 *
孙增义等: "《水情自动测报技术基础及其应用》", 31 December 1999 *

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