CN114338200A - 一种宽带自适应调制信道估计信噪比信息加密方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种宽带自适应调制信道估计信噪比信息加密方法，涉及宽带无线专网通信技术领域，为解决现有加密方法多为基于网络安全的加密手段，本质上属于信源加密，即基于IP的无线专网通信领域应用中，数据多是基于IP的图像、语音和数据信息，大多数加密都是在图像、语音和数据的IP传输接口协议中进行加密，如常规的AES方式加密，较容易被截获和破解的问题。基带包括若干个子载波，若干个子载波根据信道评估机制算法，若干个子载波均得出SNR(信噪比)信息，若干个子载波信噪比信息进行对称分组加密后发给发送端，若干个子载波中分为控制信道和数据信道，且发送时间不同，每组控制信道和数据信道为两种调制编码策略。
Description
技术领域
本发明涉及宽带无线专网通信技术领域，具体为一种宽带自适应调制信道估计信噪比信息加密方法。
背景技术
宽带无线专网通信领域主流技术是基于TDD-OFDM物理层调制方式的自组网技术，数据接口绝大多数都是基于IP的以太网接口，即视频语音压缩后为IP接口，加密手段多为音视频信源加密或网络安全加密等手段，标准IP接口数据较易被截获和破解；如果复杂度高的加密手段存在技术实现复杂，占用资源多，满足不了宽带无线专网通信高吞吐量、实时性的要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种宽带自适应调制信道估计信噪比信息加密方法，以解决上述背景技术中提出现有加密方法多为软件加密其弊端在于硬件上存在漏洞，易导致数据在传输过程泄露的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种宽带自适应调制信道估计信噪比信息加密方法，包括基带，所述基带包括若干个子载波，若干个所述子载波根据信道评估机制算法，若干个所述子载波均得出SNR(信噪比)信息，若干个所述子载波信噪比信息进行对称分组加密后发给发送端，若干个所述子载波中分为控制信道和数据信道，且发送时间不同，每组所述控制信道和数据信道为两种调制编码策略。
通过采用上述技术方案，在一定频段内每个子载波根据信道评估机制计算SNR(信噪比)，将信噪比信息加密后传给对端，对端接收SNR(信噪比)信息并解密得到原始的SNR信息，根据原始的SNR信息计算得出每个子载波的调制方式，数据信道以在一定的误码率约束条件下获得最大限度的数据吞吐量和频谱利用率为目的。
进一步地，所述基带采用OFDM调制方式，若干个所述控制信道采用最低阶的固定BPSK调制方式，若干个所述控制信道中FEC(前向纠错编码)采用级联编码，所述级联编码包括外码RS编码、外交织、内码卷积编码、内交织。
通过采用上述技术方案，基于OFDM可以根据每个子载波进行匹配对应的调制方式，控制信道采用最低阶的固定BPSK调制方式，且FEC(前向纠错编码)采用级联编码可内码编码效率1/2；结合重传机制可以满足低信噪比环境下可靠传输和抗强突发干扰和随机干扰，实现控制信道信息的高可靠传输。
进一步地，若干个所述子载波SNR(信噪比)信息采用SM4进行加密，所述SM4为对称分组加密算法，若干个所述子载波对立为对端，所述对端均以秘钥进行解密。
通过采用上述技术方案，将SNR信息数据进行SM4对称分组加密传输，对端用同样的密钥解密，实现保密通信。
进一步地，所述对端根据收到的加密信噪比信息解密后得到当前的信道估计信息，若干个所述子载波调制后完成发送。
通过采用上述技术方案，因为应用在无线远距离室外传输环境，SNR信息约束在0-30db之内，步进1DB取整数进行加密或解密以减少传输的信息量提高效率。
进一步地，所述对称分组加密SM4算法的数据分组长度为128比特，且秘钥长度也为128比特，所述对称分组加密SM4算法采用32轮迭代结构，每轮使用一个秘钥。
通过采用上述技术方案，基于对称分组加密SM4可有效的对数据进行加密。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、该宽带自适应调制信道估计信噪比信息加密方法，OFDM自适应调制方式在传输有效数据前会发送信道评估帧，评估帧为伪随机序列数据，对端接收端采用OFDM信道估计算法计算出每个接收的子载波的信噪比，将计算得出的每个子载波信噪比信息进行加密得到每个子载波加密的信噪比信息表，通过控制信道将该表格传输到发送端，在一个信道估计周期时间内，发送端在该信道估计周期内以该表格的信噪比信息为依据，对应相应的子载波不同的调制方式，在保证一定的误码率的基础上，获得最大的数据吞吐量和频谱利用率。
2、该宽带自适应调制信道估计信噪比信息加密方法，通过将该表格以对称国密加密算法(SM4)传输给对端，对端以约定的密钥解密，可大大减少加密的数据量，满足无线专网通信领域的高吞吐量、实时性的要求的前提下比传输基于IP网络安全的加密方式更高的安全性和保密性。
3、该宽带自适应调制信道估计信噪比信息加密方法，通过将控制信道和数据信道采用不同的调制编码策略，可具有两点优势，一是获得最大限度的数据吞吐量和频谱利用率为目的，如实时视频传输应用，二是可以满足低信噪比环境下可靠传输和抗强突发干扰和随机干扰，实现控制信道信息的高可靠传输，对加密文件的传输上起到重要作用。
附图说明
图1为本发明的收信道估计计算得出的每个子载波的SNR(信噪比)和BPC的映射关系图；
图2为本发明的OFDM调制解调原理框图；
图3为本发明的自适应调制系统原理框图；
图4为本发明的对称加密体系框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种宽带自适应调制信道估计信噪比信息加密方法，本发明提供如下技术方案：
如图1-4所示，包括：
基带物理层OFDM自适应调制方式，在一定频段内每个子载波根据信道评估机制计算SNR(信噪比)，将信噪比信息加密后传给对端，对端接收SNR(信噪比)信息并解密得到原始的SNR信息，根据原始的SNR信息计算得出每个子载波的调制方式，针对每个子载波中控制信道和数据信道采用不同的调制编码策略，数据信道以在一定的误码率约束条件下获得最大限度的数据吞吐量和频谱利用率为目的，而控制信道采用最低阶的固定BPSK调制方式，FEC(前向纠错编码)采用级联编码，级联编码包括外码RS编码、外交织、内码卷积编码、内交织，编码效率1/2，结合重传机制，实现控制信道信息的高可靠传输；
控制信道发送时间在数据信道前，且事先发送并建立协议，随后发送数据信息；
将SNR信息数据进行SM4对称分组加密传输，对端用同样的密钥解密，实现保密通信；
对称分组加密SM4算法的数据分组长度为128比特，且秘钥长度也为128比特，所述对称分组加密SM4算法采用32轮迭代结构，每轮使用一个秘钥；
因为应用在无线远距离室外传输环境，SNR信息约束在0-30db之内，步进1DB取整数进行加密或解密以减少传输的信息量提高效率。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
Claims (5)
1.一种宽带自适应调制信道估计信噪比信息加密方法，其特征在于：包括基带，所述基带包括若干个子载波，若干个所述子载波根据信道评估机制算法，若干个所述子载波均得出SNR(信噪比)信息，若干个所述子载波信噪比信息进行对称分组加密后发给发送端，若干个所述子载波中分为控制信道和数据信道，且发送时间不同，每组所述控制信道和数据信道为两种调制编码策略。
2.根据权利要求1所述的一种宽带自适应调制信道估计信噪比信息加密方法，其特征在于：所述基带采用OFDM调制方式，若干个所述控制信道采用最低阶的固定BPSK调制方式，若干个所述控制信道中FEC(前向纠错编码)采用级联编码，所述级联编码包括外码RS编码、外交织、内码卷积编码、内交织。
3.根据权利要求1所述的一种宽带自适应调制信道估计信噪比信息加密方法，其特征在于：若干个所述子载波SNR(信噪比)信息采用SM4进行加密，所述SM4为对称分组加密算法，若干个所述子载波对立为对端，所述对端均以秘钥进行解密。
4.根据权利要求3所述的一种宽带自适应调制信道估计信噪比信息加密方法，其特征在于：所述对端根据收到的加密信噪比信息解密后得到当前的信道估计信息，若干个所述子载波调制后完成发送。
5.根据权利要求1所述的一种宽带自适应调制信道估计信噪比信息加密方法，其特征在于：所述对称分组加密SM4算法的数据分组长度为128比特，且秘钥长度也为128比特，所述对称分组加密SM4算法采用32轮迭代结构，每轮使用一个秘钥。
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