一种基于扰分多址的隐蔽通信方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108566260A(43)申请公布日2018.09.21(21)申请号201810100894.X(22)申请日2018.02.01(71)申请人西安电子科技大学地址710071陕西省西安市太白南路2号西安电子科技大学(72)发明人刘明骞贾鹤鸣张俊林(74)专利代理机构西安长和专利代理有限公司61227代理人黄伟洪(51)Int.Cl.H04K1/00(2006.01)H04K3/00(2006.01)H04L1/00(2006.01)权利要求书4页说明书11页附图1页(54)发明名称一种基于扰分多址的隐蔽通信方法(57)摘要本发明属于数字信息传输技术领域，公开了一种基于扰分多址的隐蔽通信方法，在所传输的电磁范围内对非合作信号进行检测，当检测出非合作信号存在时，并对信号进行信号个数估计；针对非合作信号进行干扰温度的测量，干扰温度测量涉及时频联合域非合作信号的参数的估计以及调制方式的识别；在所测量的干扰温度门限以下，以扰分多址的方式实现多信号的隐蔽通信传输，并在接收端以盲源分离技术现实多信号的分离。本发明从时频联合域和人工智能角度出发，利用扰分多址技术，能够为保密信息巧妙地将它隐藏于通信环境之中，使得第三方很难发现该信息的存在，就可以使之避免被干扰和攻击，从而实现隐蔽通信。CN108566260ACN108566260A权利要求书1/4页1.一种基于扰分多址的隐蔽通信方法，其特征在于，所述基于扰分多址的隐蔽通信方法在所传输的电磁范围内对非合作信号进行检测，当检测出非合作信号存在时，并对信号进行信号个数估计；针对非合作信号进行干扰温度的测量，干扰温度测量涉及时频联合域非合作信号的参数的估计以及调制方式的识别；在所测量的干扰温度门限以下，以扰分多址的方式实现多信号的隐蔽通信传输，并在接收端以盲源分离技术现实多信号的分离。2.如权利要求1所述的基于扰分多址的隐蔽通信方法，其特征在于，所述非合作信号的检测及信号个数估计方法具体包括以下步骤：(1)基于广义互质采样的信号检测；(2)基于扩展Shannon熵的非合作信号个数估计。3.如权利要求2所述的基于扰分多址的隐蔽通信方法，其特征在于，所述步骤(1)用两个天线分别接收信号X(t)，并分别进行采样，时间间隔分别是MTs和NTs，M和N均为质数，Ts是奈奎斯特采样频率，其中一路表示为x1[n1]＝x[Mn1]＝X[Mn1Ts]，另外一路表示为x2[n2]＝x[Nn2]＝X(Nn2T)s，n1和n2分别为两个采样点数，其取值范围是0≤n1≤2N-1，0≤n2≤M-1；对这两路采样信号进行相关，并构造如下形式的时域相关矩阵Rest为：相关矩阵中分量表示为：其中，L表示采样的周期数，k是相关后数据的延迟变量k＝Mn1-Nn2；在得到信号的时域相关矩阵Rest后，采用MUSIC空间谱估计算法将信号的时域信息转化为频域信息来估计信号的频率值，利用信号方向向量与噪声子空间的正交性来构成空间扫描谱，进行全域搜索谱峰，搜索出最大谱峰并与判决门限比较，若谱峰值大于判决门限，则信号存在；若谱峰值大于判决门限，则信号存在。4.如权利要求2所述的基于扰分多址的隐蔽通信方法，其特征在于，所述步骤(2)扩展Shannon熵函数定义为：其中，为归一化四阶循环累积量幅度谱；扩展Shannon熵函数突出了归一化四阶循环累积量幅度谱中较大谱凸出程度的幅值并且削弱较小谱凸出程度的成分；在[fmin(i),fmax(i)]内检测最大的离散谱峰，统计最大的离散谱峰的个数，并将最大的离散谱峰的个数作为非合作信号的个数。5.如权利要求1所述的基于扰分多址的隐蔽通信方法，其特征在于，所述非合作信号的干扰温度测量具体包括以下步骤：(1)基于L范数的时频域重叠信号的载频估计；(2)基于能量算子幅度谱的时频域重叠信号的带宽估计；2CN108566260A权利要求书2/4页(3)基于模方谱的时频域重叠信号的功率估计；(4)基于深度学习的非合作信号的调制方式识别。6.如权利要求5所述的基于扰分多址的隐蔽通信方法，其特征在于，所述步骤(1)基于L范数的时频域重叠信号的载频估计原理为：时频重叠信号的循环共变谱表示为：其中，fc是载波频率频率，ε为循环频率，T为码元周期，γx(t+τ)是信号的分散系数，Q(f)为成型脉冲函数的傅里叶变换；首先对循环共变谱的离散谱线进行采用基于L范数的优化过程的预处理，尽量抑制由噪声导致的谱线干扰，从而使谱线呈现稀疏特性；然后选择某一长度的窗口，通过计算窗口内点的强度的标准差自适应地设置该窗口的局部阈值，将强度小于阈值的点置零，在大于阈值的谱线上搜索谱线的局部极大值；最后，以该极大值为中心向两侧继续检测窗口的其它谱线，从而检测出完整的谱线信息。