利索能及
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专利号: 2019113751957
申请人: 电子科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-12-01
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.可对抗任意多个协作窃听者的多用户物理层安全通信方法,其特征在于,每个合法接收者向合法发送者确定其使用的接收天线数目和所需要的发送符号流数,其中每个合法接收者的天线数目和符号流数可以不同,且每个合法接收者的符号流数、天线数和调制方式可灵活调整;所述方法包括以下步骤:S1:合法发送者Alice与多个合法接收者Bob进行通信确认;

S2:合法发送者Alice随机生成对应多个Bob的密钥,对机密比特加密后的密文比特流调制成待发送的符号;并将对应N个Bob的密钥比特映射为密钥符号,每个密钥符号对应一种激活各Bob不同接收天线的矢量;

S3:计算密钥符号对应各Bob激活矢量的预编码,利用N个Bob的预编码矩阵广播加密后的调制符号;

S4:合法接收者Bob独立测量每根激活天线的接收信号强度,估计天线矢量,逆映射得到密钥符号和密钥比特,依次解调加密后的调制符号,得到加密后的比特;

S5:每个合法接收者Bob将自己观测到的密钥比特异或解调后的密文比特,得到机密比特信息;

S6:重复步骤S2至步骤S5;

所述步骤S2包括如下步骤:

S21:Alice随机生成N个MS比特密钥比特bk=(bk,1,bk,2,...,bk,N),并利用bk异或机密信息b=(b1,b2,...,bN)如下:S22:Alice将加密后的密文比特流bs=(bs,1,bs,2,...,bs,N)调制成待发送的符号s=(s1,..,sN);

S23:Alice确定每个密钥符号对应激活在每个Bob的不同接收天线K={0,1,2,...,Nk‑

1},所有可能的天线组合用矢量E进行表示;

S24:Alice将密钥比特bk一一映射成密钥符号K=(K1,K2,..,KN)∈K;

S25:根据K的值,选择E中的不同列E(:,K+1)作为发送不同Bob的预编码的选择基准。

2.根据权利要求1所述的可对抗任意多个协作窃听者的多用户物理层安全通信方法,其特征在于,所述步骤S1包括:

S11:每个Bob向Alice确定其需要的接收天线数量NB和Alice同时传输的调制符号流数N,其中1≤N≤NB‑1,使得:MS=log2(NK);

S12:Alice将二进制比特信源信息b=(b1,b2,...,bN)分为N份分别对应发送给每个Bob的机密比特信息,其中每份bi,i=1,2,...,N均包含比特;

所述MS为多个Bob所用的调制方式的星座信号阶数。

3.根据权利要求1所述的可对抗任意多个协作窃听者的多用户物理层安全通信方法,其特征在于,所述步骤S3包括如下步骤:S31:计算备选预编码空间W;

S32:根据每个Bob的接收天线数目,将W对应的列划分为相应的空间W(Ki),其中,Ki分别对应为Bobi对应的密钥符号选择空间范围;

S33:对每一个Bob,选择其W(Ki)中对应e=E(:,K+1)中非零的列数为W(e);

W(ei)=W(Ki)E(:,K+1);

S34:将每个W(ei)合并为W(e)=[W(e1),....,W(eN)];

S35:利用W(e)预编码矩阵发送符号s=(s1,..,sN)。

4.根据权利要求1所述的可对抗任意多个协作窃听者的多用户物理层安全通信方法,其特征在于,所述步骤S4包括如下步骤:S41:每个Bob接收到信号 后直接测量每根天线的信号加噪声2

强度:αi=|yi|,i=1,2,...NB;

S42:选择出其中最大的一个或多个αi,根据其下标得到每个Bob各自的观测的ei;

S43:根据ei得到观测到的密钥符号Ki和密钥比特S44:每个Bob在观测到的ei中N个非零元素对应的天线序号上独立解调加密后的调制符号 并得到密文比特

5.根据权利要求1所述的可对抗任意多个协作窃听者的多用户物理层安全通信方法,其特征在于,每个合法接收者Bob将自己观测到的密钥比特 异或加密后的比特 得到最终Alice广播传输给每个Bob的机密比特信息: