CN113543125B - 一种5g阵列天线的加密传输方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种5G阵列天线的加密传输方法，采用的阵列天线使用稀疏阵排布，有效降低了部署成本，将传输信息拆分为小段信号，同时根据纠错码选择不同的加密方式加密，整合加密信号与时间戳组成加密信号，当天线接收到加密信号后，能够通过时间戳和纠错码判断信号是否遭受干扰，再根据纠错序列号的位置选用第一解码式或第二解码方式解码，保证信号传输的安全性。

Description

一种5G阵列天线的加密传输方法

技术领域

本发明涉及天线领域，特别是涉及一种5G阵列天线的加密传输方法。

背景技术

天线在通信、广播、电视、雷达和导航等无线电系统中被广泛的应用，起到了传播无线电波的作用，是有效地辐射和接受无线电波必不可少的装置。阵列天线是一类由不少于两个天线单元规则或随机排列并通过适当激励获得预定辐射特性的特殊天线。就目前天线通信知识和技术的迅速发展，以及国际上对天线的诸多研究方向的提出，都促使了新型天线的诞生。阵列天线就是研究的一种方向，所谓阵列天线不是简单的将天线排成我们所熟悉的阵列的样子，而是它的构成是阵列形式的。5G 基站天线采用的大规模MIMO阵列可以有效地提高通信容量，同时结合多波束技术，实现信号的有效覆盖。但较小间距的阵列单元，造成了较强的同频耦合干扰，导致天线阵列的失配、方向图畸变、单元间隔离度恶化，且5G天线部署的成本较高，给现阶段的天线部署都带来了极高的难度，而且天线的信号在传输过程中，会因为干扰而产生畸变，降低信号的质量，而且在特殊信号传递时，信号传输的安全性得不到保障。

例如，一种在中国专利文献上公开的“智能天线”，其公告号CN105453511A，包括壳体，所述壳体支撑：全向天线阵列；多个收发器，与所述天线阵列电连接；格式转换和升压设备，电连接在多个收发器和网络端口之间，所述格式转换和升压设备包括复用/解复用电路，所述复用/解复用电路用于将从所述多个收发器至所述网络端口的多个USB信号编码并将从所述网络端口至所述多个收发器的多个USB信号解码。然而由于该天线仅仅通过收发结构来保证信号的解压和加密，无法判断外界干扰是否影响信号的传输，同时也无法保证信号传输的安全性。

发明内容

本发明主要针对现有天线设备成本高、信号传输安全性低的问题；提供了一种加密传输的5G阵列天线，通过稀疏阵列降低部署成本，通过卷积或时域转换对信号进行加密，通过整合时间戳和纠错码进行传输校验，确保传输过程的安全性。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种5G阵列天线的加密传输方法，采用的阵列天线使用稀疏阵排布，天线间采用加密传输的方式传输信号，加密传输方法包括以下步骤：

步骤s1、将包含天线所要传输的完整信息的信号拆分为信息量相同的不同小段信号，依次编写序列号；

步骤s2、不同小段信号绑定一位纠错码，根据纠错码的区别，不同的小段信号采用卷积变换或时域变换转化为新的小段信号；

步骤s3、新的小段信号与信号的序列号通过数模转换，分别转化为二进制的信息码与位置码，将位置码与信息码依次结合为全信息码；

步骤s4、将与不同小段信号绑定的纠错码随机插入到全信息码中，组成加密码；另有一时间戳与不同的加密码匹配，加密码与其对应的时间戳依次组合成加密信号；

步骤s5、天线将整合好的加密信号变为电磁波信号，通过电磁波在空气中的传播，将信号传输到接收端，根据信号内容判断信号在传输过程中是否受到干扰；

步骤s6、确认信号未受到干扰，根据时间戳确定纠错码位置；根据纠错码的位置来选用不同方式进行解码，解码后得到原始的小段信号；根据序列码整合小段信号，得到所传输的完整信号内容。

该方案通过稀疏阵列降低部署成本，通过卷积或时域转换对信号进行加密，通过整合时间戳和纠错码进行传输校验，确保传输过程的安全性。

作为优选，步骤s4时间戳换算后的时间为一准确的时间信号，时间信号的年、月、日、小时数与分钟数为当前信号发送的准确时间，时间信号的秒数根据纠错码的位置和奇偶决定。根据当前时间对信号进行加密，在接收端接收到信号后，同样可根据时间来判断信号是否遭受干扰，判断方法简单快捷。

作为优选，步骤s4所述时间戳换算后的时间秒数即为纠错码所在位，所述时间信号的秒数取值范围为0到7，去除纠错码后的信号即为真正包含信息的信号，当秒数超出范围时，即可认为信号错误。

作为优选，所述时间戳换算后得到的时间信号的秒数为奇数时，纠错码为1；所述时间戳换算后得到的时间信号的秒数为偶数时，纠错码为0。信号接收端可以通过纠错码与时间戳秒数的对比判断信号传输过程中是否出现干扰，保证信号的准确性。

作为优选，步骤s5所述天线接收端接收到电磁波后，判断信号传输过程中是否受到干扰的步骤如下：

步骤s51、先将电磁波转化为十六位的加密信号；

步骤s52、分离十六位加密信号最后八位的时间戳，将时间戳转换为年、月、日、时、分、秒，根据年、月、日、时、分信息初步判断加密信号在传输过程中是否遭遇干扰；

步骤s53、确认年、月、日、时、分完整且正确后，根据时间信号的秒数位判断纠错码所在的位置，并根据秒数位的数字再次判断加密信号在传输过程中是否遭遇干扰。

作为优选，存在第一解码方式和第二解码方式；纠错码在0位到3位之间，所述加密信号采用第一解码方式解码；纠错码在4位到7位之间，所述加密信号采用第二解码方式解码。双重解码方式保证信号传输的安全性。

作为优选，所述第一解码方式为反卷积运算，所述第二解码方式为反时域运算，与加密方式对应，普遍通用，简单快捷。

本发明的有益效果是：

1.通过稀疏阵阵列，用较少的阵元获得较大的阵列孔径，保证在获得较好的测向精度和较高的测向分辨率同时，便于在有限的空间中搭配小规模的接收系统和信号处理系统，降低设备成本、优化结构设计、精简散热系统。

2.整合时间戳和纠错码对信号进行加密，在接收方解密根据时间戳来判断信号的正确与否，保证了天线传输信号的安全性和准确性。

具体实施方式

应理解，实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

下面通过实施例，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

一种5G阵列天线的加密传输方法，采用的阵列天线使用稀疏阵排布，天线间采用加密传输的方式传输信号，加密传输方法包括以下步骤：

步骤s1、拆分信号

将包含天线所要传输的完整信息的信号拆分为信息量相同的不同小段信号，依次编写序列号。

步骤s2、信号加密

为信息量相同的不同小段信号设置一位不同的纠错码，纠错码是0或1，根据纠错码的区别，将不同的小段信号通过卷积变换或时域变换转化为新的小段信号，该信号即为加密后的信号；

步骤s3、数模转换

新的小段信号通过数模转换，将模拟信号转化为四位二进制信息码，将小段的序列号转变为三位二进制的位置码，位置码与信息码整合为七位全信息码，全信息码的前三位为位置码，后四位为信息码；

步骤s4、整合加密信号

将一位的纠错码随机插入七位的全信息码中，纠错码与全信息码整合组成八位加密码；

另有一八位时间戳与相对应的加密码匹配，时间戳换算后的时间为一准确的时间信号，时间信号的年、月、日、小时数与分钟数为当前信号发送的准确时间，而时间信号的秒数则根据纠错码的位置和奇偶决定；

所述时间戳换算后得到的时间信号的秒数的取值范围为0到7，时间戳换算后的时间秒数即为纠错码所在位。

所述时间戳换算后得到的时间信号的秒数为奇数时，纠错码为1；所述时间戳换算后得到的时间信号的秒数为偶数时，纠错码为0。所述时间戳换算后得到的时间信号的秒数的取值范围为0到7。

将纠错码、全信息码结合的八位加密码，与其对应的八位时间戳整合成一十六位加密信号，所述加密信号的前八位为加密码，后八位为时间戳；

步骤s5、传输并接受信号，同时判断信号是否遭遇干扰

天线将整合好的加密信号变为电磁波信号，通过电磁波在空气中的传播，将信号传输到接收端，天线接收端接收到电磁波后，先将电磁波转化为十六位的加密信号；

分离十六位加密信号最后八位的时间戳，将时间戳转换为年、月、日、时、分、秒，根据年、月、日、时、分信息初步判断加密信号在传输过程中是否遭遇干扰；

确认年、月、日、时、分完整且正确后，根据时间信号的秒数位判断纠错码所在的位置，并根据秒数位的数字再次判断加密信号在传输过程中是否遭遇干扰；

步骤s6、解码与信号排序

确认信号未受到干扰，则将根据时间戳所得到的纠错码提出前八位，剩余的七位信号即为最初所传输的包含小段信息的加密后的全信息码；

存在第一解码方式和第二解码方式，根据纠错码的位置判断最初所采用的加密方式，纠错码在0位到3位之间，所述加密信号采用第一解码方式解码；纠错码在4位到7位之间，所述加密信号采用第二解码方式解码。

根据加密方式选用第一解码方式或者第二解码方式进行解码，得到原始的小段信号；所述第一解码方式为反卷积运算，所述第二解码方式为反时域运算。

根据全信息码前三位的位置码得到原始的小段信号的序列号，根据序列号的先后顺序排列整合，得到最终信号内容，完成信号的加密传输。

Claims (7)

1.一种5G阵列天线的加密传输方法，其特征在于：采用的阵列天线使用稀疏阵排布，天线间采用加密传输的方式传输信号，加密传输方法包括以下步骤：

步骤s1、将包含天线所要传输的完整信息的信号拆分为信息量相同的不同小段信号，依次编写序列号；

步骤s2、不同小段信号绑定一位纠错码，根据纠错码的区别，不同的小段信号采用卷积变换或时域变换转化为新的小段信号；

步骤s3、新的小段信号与信号的序列号通过数模转换，分别转化为二进制的信息码与位置码，将位置码与信息码依次结合为全信息码；

步骤s4、将与不同小段信号绑定的纠错码随机插入到全信息码中，组成加密码；另有一时间戳与不同的加密码匹配，加密码与其对应的时间戳依次组合成加密信号；

步骤s5、天线将整合好的加密信号变为电磁波信号，通过电磁波在空气中的传播，将信号传输到接收端，根据信号内容判断信号在传输过程中是否受到干扰；

步骤s6、确认信号未受到干扰，根据时间戳确定纠错码位置；根据纠错码的位置来选用不同方式进行解码，解码后得到原始的小段信号；根据序列码整合小段信号，得到所传输的完整信号内容。

2.根据权利要求1所述的一种5G阵列天线的加密传输方法，其特征在于：步骤s4时间戳换算后的时间为一准确的时间信号，时间信号的年、月、日、小时数与分钟数为当前信号发送的准确时间，时间信号的秒数根据纠错码的位置和奇偶决定。

3.根据权利要求2所述的一种5G阵列天线的加密传输方法，其特征在于：步骤s4所述时间戳换算后的时间秒数即为纠错码所在位，所述时间信号的秒数取值范围为0到7。

4.根据权利要求2所述的一种5G阵列天线的加密传输方法，其特征在于：所述时间戳换算后得到的时间信号的秒数为奇数时，纠错码为1；所述时间戳换算后得到的时间信号的秒数为偶数时，纠错码为0。

5.根据权利要求1所述的一种5G阵列天线的加密传输方法，其特征在于：步骤s5所述天线接收端接收到电磁波后，判断信号传输过程中是否受到干扰的步骤如下：

步骤s51、先将电磁波转化为十六位的加密信号；

步骤s52、分离十六位加密信号最后八位的时间戳，将时间戳转换为年、月、日、时、分、秒，根据年、月、日、时、分信息初步判断加密信号在传输过程中是否遭遇干扰；

步骤s53、确认年、月、日、时、分完整且正确后，根据时间信号的秒数位判断纠错码所在的位置，并根据秒数位的数字再次判断加密信号在传输过程中是否遭遇干扰。

6.根据权利要求1所述的一种5G阵列天线的加密传输方法，其特征在于：存在第一解码方式和第二解码方式；纠错码在0位到3位之间，所述加密信号采用第一解码方式解码；纠错码在4位到7位之间，所述加密信号采用第二解码方式解码。

7.根据权利要求6所述的一种5G阵列天线的加密传输方法，其特征在于：所述第一解码方式为反卷积运算，所述第二解码方式为反时域运算。