專利名稱：一種提高無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)隱蔽性的通信方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種可以提高無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)安 全性的通信方法。
背景技術(shù)：
隨著微機(jī)電系統(tǒng)(Micro-Electro-Mechanism System, MEMS)、片上系統(tǒng)(System on Chip, SOC)、無(wú)線通信和低功耗嵌入式技術(shù)的飛速發(fā)展，孕育出無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò) (Wireless Sensor Networks, WSN)，并以其低功耗、低成本、分布式和自組織的特點(diǎn)帶來(lái)了 信息感知的一場(chǎng)變革。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)就是由部署在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)大量的廉價(jià)微型傳感器節(jié) 點(diǎn)組成，通過(guò)無(wú)線通信方式形成的一個(gè)多跳自組織網(wǎng)絡(luò)。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)出于安全的考慮，需要提高其信息在空間傳播的隱蔽性目前大多 數(shù)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全研究主要集中在物理層高效加密算法、數(shù)據(jù)鏈路層抗DOS (Denial of Service)攻擊的安全MAC (Media Access Control)協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)層的路由安全協(xié)議、以及 應(yīng)用層的密鑰管理和安全組播等方面。上述的方法雖然可以有效地提高系統(tǒng)的安全性，但是它提高隱蔽性的方法都是對(duì) 傳輸信號(hào)進(jìn)行加密，竊聽節(jié)點(diǎn)仍然可以接收到這些信號(hào)，只要獲得相應(yīng)的加密或解密算法， 仍然可以竊聽這些信號(hào)，因此仍然存在安全隱患。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了提高無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的通信過(guò)程的安全性，提出了一種提高 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)隱蔽性的通信方法，該方法利用時(shí)間反演技術(shù)(TimeReversal，TR)的時(shí)空 聚焦特性，通過(guò)提高鏈路節(jié)點(diǎn)的隱蔽性，防止非法竊聽，從而提高了通信安全性。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是一種提高無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)隱蔽性的通 信方法，應(yīng)用于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，所述無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)包括至少一個(gè)鏈路節(jié)點(diǎn)和至少一個(gè) 普通節(jié)點(diǎn)，其特征在于，包括步驟步驟1 鏈路節(jié)點(diǎn)向普通節(jié)點(diǎn)發(fā)送一個(gè)原始沖擊信號(hào)s (t)；步驟2 普通節(jié)點(diǎn)接收經(jīng)過(guò)多徑影響后到達(dá)的多徑?jīng)_擊信號(hào)s' (t)，將多徑?jīng)_擊 信號(hào)s' (t)與原始沖擊信號(hào)s (t)通過(guò)Clean算法進(jìn)行比較計(jì)算得到表示鏈路節(jié)點(diǎn)和普通 節(jié)點(diǎn)之間路徑特性的信道沖擊響應(yīng)參數(shù)hn(t)，其中η為普通節(jié)點(diǎn)數(shù)量；步驟3 普通節(jié)點(diǎn)將接收到的多徑?jīng)_擊信號(hào)s' (t)存儲(chǔ)到其自身的存儲(chǔ)器中， 普通節(jié)點(diǎn)對(duì)多徑?jīng)_擊信號(hào)S⑴=<0 乂⑴做時(shí)間反演處理，得到時(shí)間反演多徑?jīng)_擊信號(hào) p{.-t) = s{-t) hn{-t)·,步驟4 普通節(jié)點(diǎn)將其自身傳感裝置采集到的傳感信息i(t)與反演多徑?jīng)_擊信 號(hào)s' (-t)進(jìn)行卷積得到普通節(jié)點(diǎn)的時(shí)間反演發(fā)送信號(hào)r ( )=沿)05(-0并發(fā)送回鏈路節(jié) 占.步驟5:鏈路節(jié)點(diǎn)接收經(jīng)過(guò)多徑影響后到達(dá)的多徑時(shí)間反演接收信號(hào)r{t) = i{t) s{-t) hS-t) hn(t)',步驟6:鏈路節(jié)點(diǎn)從多徑時(shí)間反演接收信號(hào)r' (t)中提取傳感信息i(t)，將多徑時(shí)間反演接收信號(hào)r' (t)與原始沖擊信號(hào)s(t)進(jìn)行卷積操作后進(jìn)行求和運(yùn)算，得到最終 多徑時(shí)間反演接收信號(hào)耶) = 明 [沖㈧(-0 /^)]，由此R(t)就是i(t) 與兩個(gè)自相關(guān)函數(shù)對(duì)-0]與隊(duì)(-0 弋⑴]卷積的結(jié)果，由于兩個(gè)自相關(guān)函數(shù)近似于 沖擊函數(shù)，因此，從時(shí)間上對(duì)與[乂乂(0]進(jìn)行求和結(jié)果為1，因此R⑴就 是i (t)在接收端處的再現(xiàn)，通過(guò)上述操作，就得到傳感信息i (t)。本發(fā)明的有益效果由于采用本發(fā)明的技術(shù)方案后，各個(gè)傳感器所記錄的信道響 應(yīng)已充分考慮了不同路徑所引入的空間相位延遲、以及非均勻介質(zhì)所帶來(lái)的影響，所以，來(lái) 自周邊各個(gè)傳感器的信號(hào)除了能夠在空間上匯聚于一點(diǎn)之外，而且還可以實(shí)現(xiàn)在同一時(shí)刻 到達(dá)，即同時(shí)實(shí)現(xiàn)時(shí)間與空間上的聚焦。從而實(shí)現(xiàn)了時(shí)間反演技術(shù)的時(shí)空聚焦性。由于時(shí) 間反演技術(shù)的時(shí)空聚焦性決定了只有在很小的空間范圍內(nèi)、很窄的時(shí)間范圍內(nèi)，信號(hào)達(dá)到 最強(qiáng)，而超出其空間聚焦范圍和時(shí)間聚焦范圍，信號(hào)極其微弱。所以，時(shí)間反演技術(shù)的這種 時(shí)_空聚焦特性使得信號(hào)只有在鏈路節(jié)點(diǎn)處可以檢測(cè)出來(lái)，而在鏈路節(jié)點(diǎn)之外的其他地方 信號(hào)很難被檢測(cè)出來(lái)，因此，時(shí)間反演通信技術(shù)具有極好的安全保密傳輸特性。這也是區(qū)別 于傳統(tǒng)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全研究的一種新的方法。
圖1為鏈路節(jié)點(diǎn)向普通節(jié)點(diǎn)發(fā)送一個(gè)原始沖擊信號(hào)時(shí)的空間示意圖。圖2為普通節(jié)點(diǎn)向鏈路節(jié)點(diǎn)發(fā)送一個(gè)時(shí)間反演發(fā)送信號(hào)時(shí)的空間示意圖。圖3為鏈路節(jié)點(diǎn)的信號(hào)竊聽過(guò)程原理示意圖。圖4為本發(fā)明的二維仿真試驗(yàn)過(guò)程的空間示意圖。圖5是第I組仿真試驗(yàn)的檢測(cè)率的空間分布圖。圖6是第II組仿真試驗(yàn)的檢測(cè)率的空間分布圖。圖7是第III組仿真試驗(yàn)的檢測(cè)率的空間分布圖。圖8是第V組仿真試驗(yàn)的檢測(cè)率的空間分布圖。圖9是第VI組仿真試驗(yàn)的檢測(cè)率的空間分布圖。圖10是第ΥΠ組仿真試驗(yàn)的檢測(cè)率的空間分布圖。圖11是第I組仿真試驗(yàn)的檢測(cè)率的時(shí)間分布圖。圖12是第II組仿真試驗(yàn)的檢測(cè)率的時(shí)間分布圖。圖13是第III組仿真試驗(yàn)的檢測(cè)率的時(shí)間分布圖。圖14是第V組仿真試驗(yàn)的檢測(cè)率的時(shí)間分布圖。圖15是第VI組仿真試驗(yàn)的檢測(cè)率的時(shí)間分布圖。圖16是第ΥΠ組仿真試驗(yàn)的檢測(cè)率的時(shí)間分布圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明。 首先，對(duì)本發(fā)明的理論基礎(chǔ)做詳細(xì)的描述，如圖1和圖2所示，表示在一個(gè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，存在至少一個(gè)鏈路節(jié)點(diǎn)和至少一個(gè)普通節(jié)點(diǎn)，也存在至少一個(gè)竊聽節(jié)點(diǎn)。如果 不采用本發(fā)明的時(shí)間反演技術(shù)，鏈路節(jié)點(diǎn)向普通節(jié)點(diǎn)發(fā)送一個(gè)原始沖擊信號(hào)或普通節(jié)點(diǎn)向 鏈路節(jié)點(diǎn)發(fā)送一個(gè)時(shí)間反演發(fā)送信號(hào)的過(guò)程中，竊聽節(jié)點(diǎn)可以同等的接收到這些信號(hào)，只 要能夠獲得對(duì)這些信號(hào)的處理方法就可以將這些信號(hào)破解出來(lái)。普通節(jié)點(diǎn)、鏈路節(jié)點(diǎn)和竊聽節(jié)點(diǎn)的信號(hào)處理原理相同。如圖3所示，現(xiàn)以鏈路節(jié)點(diǎn) 為例對(duì)其過(guò)程作詳細(xì)說(shuō)明。首先，把鏈路節(jié)點(diǎn)的接收波形g(t) =r' (t)+n(t)，其中r' (t)為多徑時(shí)間反 演接收信號(hào)，n(t)為噪聲。將接收波形g(t)送入一個(gè)帶寬為W的帶通濾波器得到濾波后 的接收波形ζ (t)，然后在將ζ (t)送入一個(gè)平方器得到鏈路節(jié)點(diǎn)濾波后的接收波形的平方 ζ2 (t)，在通過(guò)一個(gè)積分時(shí)間為T 的積分器就得到鏈路節(jié)點(diǎn)接收波形能量V，將V與比較器的 門限能量Vt做比較，門限能量Vt在比較器中預(yù)先設(shè)定的一個(gè)參數(shù)。如果積分器的接收波形 能量V比門限能量Vt高就認(rèn)為存在有效信號(hào)，否則就認(rèn)為不存在有效信號(hào)。在本發(fā)明中， 用檢測(cè)率Pd來(lái)衡量節(jié)點(diǎn)正確接收信號(hào)的概率，用誤警率Pfa來(lái)衡量節(jié)點(diǎn)錯(cuò)誤接收信號(hào)的概 率，檢測(cè)率Pd和誤警率Pfa由信噪比SNR決定，信噪比SNR又由接收波形能量V決定。下面 對(duì)檢測(cè)率Pd、誤警率Pfa和信噪比SNR的理論推導(dǎo)過(guò)程作詳細(xì)描述。比較器的門限能量Vt的選擇要滿足誤警率Pfa的要求，將得到的Vt帶入公式(4) 這樣就得到了檢測(cè)率Pd與信噪比的關(guān)系。給定一個(gè)檢測(cè)率在不同的通信系統(tǒng)中對(duì)應(yīng)不同 的信噪比，得到的信噪比被認(rèn)為是衡量通信系統(tǒng)隱蔽性的比較感興趣的量。當(dāng)鏈路節(jié)點(diǎn)的接收波形g(t)中不存在有效信號(hào)時(shí)，只有功率譜密度(PSD，Power Spectral Density)單位頻帶內(nèi)的功率為N。/2 (N。為噪聲「作傅立葉變換后得到的一個(gè)常 量)的加性高斯白噪聲(AWGN，Additive White GaussianNoise)輸入到鏈路節(jié)點(diǎn)中，從統(tǒng) 計(jì)上而言這種噪聲是隨機(jī)無(wú)線噪聲，其特點(diǎn)是其通信信道上的信號(hào)分布在很寬的頻帶范圍 內(nèi)。把鏈路節(jié)點(diǎn)的接收波形能量V對(duì)功率隊(duì)/2做歸一化，這樣就得到了歸一化隨機(jī)變量Y =2V/N0, Y即為鏈路節(jié)點(diǎn)的信噪比SNR，則Y滿足自由度為ν = 2TW的χ 2分布，這里的T 為積分時(shí)間，W為濾波器的帶寬，此時(shí)Y的概率密度為
P (y) 二 -y(v-2)/2e-^/2 V>0PKy) 2W2Y(v y，少公式(1)
2公式⑴中，y為任意正實(shí)數(shù)，為參數(shù)為*伽瑪函數(shù)，其表達(dá)式為
Γ(^) = Γ^rdi ο繼職■馳龍g(t)神一+挪_、日 T 賄言糧E白勺辟
2 2 e2
送入到輻射計(jì)時(shí)，隨機(jī)變量Y服自由度為ν = 2TW，非中心參數(shù)為λ =觀/隊(duì)的非中心χ2 分布，此時(shí)Y的概率密度為ρ, (y):去《廣2) -_/2/(_2(^),片0公式⑵
λ A公式(2)中的/(v_2)/2(V^)是第一類(v_2)/2階修正貝塞爾(Bessel)函數(shù)。鏈路 節(jié)點(diǎn)的檢測(cè)率Pfa和誤警率Pd值，現(xiàn)在可以下面兩個(gè)積分式確定Pfa = P O)辦公式(3)
Pd = P ‘ O)辦公式(4)Vt為比較器的門限能量，比較器的接收波形能量V就和它進(jìn)行比較。鏈路節(jié)點(diǎn)要 接收到有效信號(hào)，則被接收的接收波形g(t)需要滿足一定的要求，其信噪比SNR和檢測(cè)率 Pd需要達(dá)到一定的閾值。普通節(jié)點(diǎn)和竊聽節(jié)點(diǎn)的的信號(hào)處理原理與鏈路節(jié)點(diǎn)相同，因此不再詳細(xì)描述。在上述理論基礎(chǔ)上，本發(fā)明提供的一種提高無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)隱蔽性的通信方法， 應(yīng)用于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，所述無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)包括至少一個(gè)鏈路節(jié)點(diǎn)和至少一個(gè)普通節(jié) 點(diǎn)，包括步驟步驟1 鏈路節(jié)點(diǎn)向普通節(jié)點(diǎn)發(fā)送一個(gè)原始沖擊信號(hào)s (t)；步驟2 普通節(jié)點(diǎn)接收經(jīng)過(guò)多徑影響后到達(dá)的多徑?jīng)_擊信號(hào)s' (t)，將多徑?jīng)_擊 信號(hào)s'(t)與原始沖擊信號(hào)s (t)通過(guò)Clean算法進(jìn)行比較計(jì)算得到表示鏈路節(jié)點(diǎn)和普通 節(jié)點(diǎn)之間路徑特性的信道沖擊響應(yīng)參數(shù)hn(t)，其中η為普通節(jié)點(diǎn)數(shù)量；clean算法(時(shí)域 去卷積算法)是一種對(duì)采樣數(shù)據(jù)去卷積的迭代算法，在本步驟中用于提取信道沖擊相應(yīng)參 數(shù)hn(t)，由于clean算法屬于現(xiàn)有技術(shù)，因此不再詳細(xì)論述。步驟3 普通節(jié)點(diǎn)將接收到的多徑?jīng)_擊信號(hào)s' (t)存儲(chǔ)到其自身的存儲(chǔ)器中， 普通節(jié)點(diǎn)對(duì)多徑?jīng)_擊信號(hào)^ (0=沖) 弋ω做時(shí)間反演處理，得到時(shí)間反演多徑?jīng)_擊信號(hào) p\-t)^s(-t) hn(-t)·,步驟4 普通節(jié)點(diǎn)將其自身傳感裝置采集到的傳感信息i(t)與反演多徑?jīng)_擊信 號(hào)s' (-t)進(jìn)行卷積得到普通節(jié)點(diǎn)的時(shí)間反演發(fā)送信號(hào)r (0 =吩)(8)5(-0并發(fā)送回鏈路節(jié)占.步驟5:鏈路節(jié)點(diǎn)接收經(jīng)過(guò)多徑影響后到達(dá)的多徑時(shí)間反演接收信號(hào) r(t) = i(t) s(-t)^hn(-t) hn(t)；步驟6:鏈路節(jié)點(diǎn)從多徑時(shí)間反演接收信號(hào)r' (t)中提取傳感信息i(t)，將多徑 時(shí)間反演接收信號(hào)r' (t)與原始沖擊信號(hào)s(t)進(jìn)行卷積操作后進(jìn)行求和運(yùn)算，得到最終 多徑時(shí)間反演接收信號(hào)邪) =[沖博^忡㈧㈠)0/^)]，由此R(t)就是i(t) 與兩個(gè)自相關(guān)函數(shù)[沖與[、(-0 弋⑴]卷積的結(jié)果，由于兩個(gè)自相關(guān)函數(shù)近似于 沖擊函數(shù)，因此，從時(shí)間上對(duì)[沖與[/u-o 弋ω]進(jìn)行求和結(jié)果為ι，因此R(t)就 是i (t)在接收端處的再現(xiàn)，通過(guò)上述操作，就得到傳感信息i (t)。下面，結(jié)合仿真試驗(yàn)對(duì)本發(fā)明所述的通信方法所具有的時(shí)空聚焦特性進(jìn)行說(shuō)明。 如圖4所示，本發(fā)明提供了一種二維仿真試驗(yàn)過(guò)程的空間示意圖。在本圖所示的實(shí)施例中， 二維仿真試驗(yàn)過(guò)程的空間的長(zhǎng)為6m，寬為3m。圖中，ε ,為相對(duì)介電常數(shù)，由于廣義介電常 數(shù)的復(fù)數(shù)表達(dá)由實(shí)部和虛部構(gòu)成，實(shí)部為材料的介電常數(shù)ε ρ虛部和電導(dǎo)率成正比，在仿 真試驗(yàn)中，當(dāng)電導(dǎo)率為無(wú)窮大時(shí)，實(shí)部即介電常數(shù)ε ^可以忽略，此時(shí)的廣義介電常數(shù)即為 電導(dǎo)率。PEC為完純金屬，其電導(dǎo)率為無(wú)窮大，因此廣義介電常數(shù)即為電導(dǎo)率，經(jīng)過(guò)測(cè)試，得 到墻體的相對(duì)介電常數(shù)\為9，桌子的相對(duì)介電常數(shù)\為2，凳子的相對(duì)介電常數(shù)、為 1. 3。圖中的圓點(diǎn)表示普通節(jié)點(diǎn)，菱形點(diǎn)表示鏈路節(jié)點(diǎn)。通過(guò)6組數(shù)值仿真實(shí)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行仿真，這6組實(shí)驗(yàn)分別為I .在如圖4所示仿真空間下去除墻體、桌子和凳子等所有障礙的情況下一個(gè)普通節(jié)點(diǎn)和一個(gè)鏈路節(jié)點(diǎn)“一對(duì)一”的按照本發(fā)明通信方法進(jìn)行通信；該組仿真試驗(yàn)下的檢測(cè) 率Pd的空間分布如圖5所示，時(shí)間分布如圖11所示。II .在如圖4所示仿真空間下一個(gè)普通節(jié)點(diǎn)與一個(gè)鏈路節(jié)點(diǎn)按照現(xiàn)有的通信方法 進(jìn)行通信；該組仿真試驗(yàn)下的檢測(cè)率Pd的空間分布如圖6所示，時(shí)間分布如圖12所示。III .在如圖4所示仿真空間下一個(gè)普通節(jié)點(diǎn)和一個(gè)鏈路節(jié)點(diǎn)“一對(duì)一”的按照上 述通信方法進(jìn)行通信；該組仿真試驗(yàn)下的檢測(cè)率Pd的空間分布如圖7所示，時(shí)間分布如圖 13所示。IV .在如圖4所示仿真空間下只保留兩個(gè)普通節(jié)點(diǎn)和一個(gè)鏈路節(jié)點(diǎn)的情況下按照 上述通信方法進(jìn)行通信；該組仿真試驗(yàn)下的檢測(cè)率Pd的空間分布如圖8所示，時(shí)間分布如 圖14所示。V .在如圖4所示仿真空間下只保留四個(gè)普通節(jié)點(diǎn)和一個(gè)鏈路節(jié)點(diǎn)的情況下按照 上述通信方法進(jìn)行通信；該組仿真試驗(yàn)下的檢測(cè)率Pd的空間分布如圖9所示，時(shí)間分布如 圖15所示。VI.在如圖4所示仿真空間下只保留八個(gè)普通節(jié)點(diǎn)和一個(gè)鏈路節(jié)點(diǎn)的情況下按照 上述通信方法進(jìn)行通信；檢測(cè)率Pd和誤警率Pfa由信噪比SNR決定該組仿真試驗(yàn)下的檢測(cè) 率Pd的空間分布如圖10所示，時(shí)間分布如圖16所示。通過(guò)上述6組仿真實(shí)驗(yàn)可以得到，當(dāng)鏈路節(jié)點(diǎn)接收到信號(hào)時(shí)的檢測(cè)率Pd的空間分 布，如圖5、6、7、8、9和10所示，圖中W和L軸分別代表長(zhǎng)和寬，單位為米，Pd軸為檢測(cè)率。 從圖中可以看出，在保證鏈路節(jié)點(diǎn)能接收到信號(hào)的情況下，引入時(shí)間反演技術(shù)的本發(fā)明的 通信方法如圖5、7、8、9和10所示的檢測(cè)率pd的空間分布與采用現(xiàn)有通信方法如圖6所示 相比，本發(fā)明的通信方法對(duì)信號(hào)的安全傳輸有較大的影響。在采用現(xiàn)有的通信方法情況下， 當(dāng)鏈路節(jié)點(diǎn)接收到有效信號(hào)的時(shí)候，在空間其他的許多地方也同樣能夠檢測(cè)到有效信號(hào)的 存在，如果在這些位置放置竊聽節(jié)點(diǎn)，就很容易接收到這些有效信號(hào)，這樣就不利于信息的 安全傳輸。當(dāng)采用引入時(shí)間反演技術(shù)后的本發(fā)明的通信方法，情況就大不一樣了，只有鏈路 節(jié)點(diǎn)周圍很窄的范圍內(nèi)能夠檢測(cè)到有效信號(hào)的存在，而超出這個(gè)范圍信號(hào)就很微弱，因此 就檢測(cè)不到有效信號(hào)的存在，這樣就降低了信號(hào)在空間傳播時(shí)被非法檢測(cè)的概率，提高了 信息的安全傳輸。說(shuō)明了時(shí)間反演技術(shù)的空間聚焦特性能夠提高無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的信息安 全。下面通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步分析檢測(cè)率pd的時(shí)間分布，如圖11、12、13、14、15和16 所示。在采用現(xiàn)有的通信方法情況下，如圖12所示，信號(hào)在發(fā)射初期一直到仿真結(jié)束這 段時(shí)間里有效信號(hào)都是可以被檢測(cè)出來(lái)的，而采用時(shí)間反演技術(shù)的本發(fā)明的通信方法如圖 11、13、14、15和16所示，隨著普通結(jié)點(diǎn)數(shù)量的增加能夠接收到信號(hào)的時(shí)間在減少，當(dāng)普通 結(jié)點(diǎn)數(shù)量達(dá)到一定值后從圖16可以看出，信號(hào)在整個(gè)傳輸過(guò)程中，有效信號(hào)只有在時(shí)間反 演聚焦時(shí)刻才可以被探測(cè)出來(lái)，而在其它時(shí)間里信號(hào)是很難被檢測(cè)出來(lái)的。從而，說(shuō)明了采 用時(shí)間反演技術(shù)的本發(fā)明的通信方法具有時(shí)間聚焦性，這樣就降低了信號(hào)在時(shí)間上被非法 截取的概率，提高了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的信息在時(shí)間傳播的安全性。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會(huì)意識(shí)到，這里所述的實(shí)施例是為了幫助讀者理解本發(fā) 明的原理，應(yīng)被理解為本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于這樣的特別陳述和實(shí)施例。本領(lǐng)域的 普通技術(shù)人員可以根據(jù)本發(fā)明公開的這些技術(shù)啟示做出各種不脫離本發(fā)明實(shí)質(zhì)的其它各種具體變形和組合， 這些變形和組合仍然在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種提高無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)隱蔽性的通信方法，應(yīng)用于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，所述無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)包括至少一個(gè)鏈路節(jié)點(diǎn)和至少一個(gè)普通節(jié)點(diǎn)，其特征在于，包括步驟步驟1鏈路節(jié)點(diǎn)向普通節(jié)點(diǎn)發(fā)送一個(gè)原始沖擊信號(hào)s(t)；步驟2普通節(jié)點(diǎn)接收經(jīng)過(guò)多徑影響后到達(dá)的多徑?jīng)_擊信號(hào)s′(t)，將多徑?jīng)_擊信號(hào)s′(t)與原始沖擊信號(hào)s(t)通過(guò)Clean算法進(jìn)行比較計(jì)算得到表示鏈路節(jié)點(diǎn)和普通節(jié)點(diǎn)之間路徑特性的信道沖擊響應(yīng)參數(shù)hn(t)，其中n為普通節(jié)點(diǎn)數(shù)量；步驟3普通節(jié)點(diǎn)將接收到的多徑?jīng)_擊信號(hào)s′(t)存儲(chǔ)到其自身的存儲(chǔ)器中，普通節(jié)點(diǎn)對(duì)多徑?jīng)_擊信號(hào)做時(shí)間反演處理，得到時(shí)間反演多徑?jīng)_擊信號(hào)步驟4普通節(jié)點(diǎn)將其自身傳感裝置采集到的傳感信息i(t)與反演多徑?jīng)_擊信號(hào)s′(-t)進(jìn)行卷積得到普通節(jié)點(diǎn)的時(shí)間反演發(fā)送信號(hào)并發(fā)送回鏈路節(jié)點(diǎn)；步驟5鏈路節(jié)點(diǎn)接收經(jīng)過(guò)多徑影響后到達(dá)的多徑時(shí)間反演接收信號(hào) <mrow><msup> <mi>r</mi> <mo>′</mo></msup><mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mi>i</mi><mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>)</mo></mrow><mo>⊗</mo><mi>s</mi><mrow> <mo>(</mo> <mo>-</mo> <mi>t</mi> <mo>)</mo></mrow><mo>⊗</mo><msub> <mi>h</mi> <mi>n</mi></msub><mrow> <mo>(</mo> <mo>-</mo> <mi>t</mi> <mo>)</mo></mrow><mo>⊗</mo><msub> <mi>h</mi> <mi>n</mi></msub><mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>)</mo></mrow><mo>;</mo> </mrow>步驟6鏈路節(jié)點(diǎn)從多徑時(shí)間反演接收信號(hào)r′(t)中提取傳感信息i(t)，將多徑時(shí)間反演接收信號(hào)r′(t)與原始沖擊信號(hào)s(t)進(jìn)行卷積操作后進(jìn)行求和運(yùn)算，得到最終多徑時(shí)間反演接收信號(hào)由此R(t)就是i(t)與兩個(gè)自相關(guān)函數(shù)卷積的結(jié)果，由于兩個(gè)自相關(guān)函數(shù)近似于沖擊函數(shù)，因此，從時(shí)間上對(duì)進(jìn)行求和結(jié)果為1，因此R(t)就是i(t)在接收端處的再現(xiàn)，通過(guò)上述操作，就得到傳感信息i(t)。FSA00000158461400011.tif,FSA00000158461400012.tif,FSA00000158461400013.tif,FSA00000158461400015.tif,FSA00000158461400016.tif,FSA00000158461400017.tif
全文摘要
本發(fā)明涉及一種提高無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)隱蔽性的通信方法。包括步驟1鏈路節(jié)點(diǎn)向普通節(jié)點(diǎn)發(fā)送一個(gè)原始沖擊信號(hào)；步驟2普通節(jié)點(diǎn)接收經(jīng)過(guò)多徑影響后到達(dá)的多徑?jīng)_擊信號(hào)，將多徑?jīng)_擊信號(hào)與原始沖擊信號(hào)通過(guò)Clean算法進(jìn)行比較計(jì)算得到表示鏈路節(jié)點(diǎn)和普通節(jié)點(diǎn)之間路徑特性的信道沖擊響應(yīng)參數(shù)；步驟3普通節(jié)點(diǎn)將接收到的多徑?jīng)_擊信號(hào)存儲(chǔ)到其自身的存儲(chǔ)器中，普通節(jié)點(diǎn)對(duì)多徑?jīng)_擊信號(hào)做時(shí)間反演處理，得到時(shí)間反演多徑?jīng)_擊信號(hào)。本發(fā)明的有益效果是該方法利用時(shí)間反演技術(shù)的時(shí)空聚焦特性，通過(guò)提高鏈路節(jié)點(diǎn)的隱蔽性，防止非法竊聽，從而提高了通信安全性。
文檔編號(hào)H04W12/00GK101867921SQ20101019803
公開日2010年10月20日 申請(qǐng)日期2010年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月11日
發(fā)明者周治立, 張光旻, 李冰, 李德, 洪勁松, 王秉中 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)