[發明專利]一種基于雙向時域波形混疊的高安全通信技術

有效

• 申請號: 201310312442.5
• 申請日: 2013-07-24
• 公開（公告）號: CN103428124A
• 公開（公告）日: 2013-12-04
• 發明（設計）人: 王明;李立忠;廖燦輝;萬堅;鄭輝;程建
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍總參謀部第五十七研究所
• 主分類號: H04L25/02
• 分類號: H04L25/02;H04L25/03
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于通信技術領域的安全通信方向，涉及混合信號傳輸及波形重構抵消技術，可應用于強調信息傳輸安全的多種通信場合。

背景技術

通信的基本方式是：發送設備將待傳送的信息經過調制后在物理信道中發送，接收設備從相應信道中接收信號并解調恢復出原始的發送信息。在涉及國家軍事、政治、經濟等重要場合，保密通信十分重要。當前通信領域，加強通信安全的主要手段是信源加密和信道抗截獲技術。信源加密就是在信道編碼之前利用加密算法對傳輸的信號進行加密處理，接收端在解調信號以后，必須利用對應的解密規則對信號解密才能獲得原始信息，目前大部分保密通信系統均采用該手段。但這種保密手段以數學理論為基礎，理論上是可以破解的，隨著計算機計算能力的發展，尤其是量子計算機的發展，大大降低了密碼破譯的周期。信道抗截獲技術就是采用一定的技術手段隱藏信道傳輸過程中的信號特征，提高信號的抗檢測、抗定位及抗截獲能力，如擴頻、跳頻、成對載波多址技術等。

信道抗截獲技術近年來得到廣泛應用，截獲技術也同樣發展迅速。擴頻、跳頻技術具有較強的抗檢測及抗截獲能力，但采用非線性檢測算法，仍能有效檢測到信號，如高階累積量、混沌陣子等方法，在不知道偽隨機碼的情況下，依然可以檢測出傳統擴頻、跳頻信號。信號被檢測出之后，極有可能被定位和截獲。因為對于一般的擴頻、跳頻信號，利用高性能計算機，可以分析出擴頻碼和跳頻圖案，從而對信號進行解調。換言之，傳統的基于擴頻/跳頻的抗截獲技術存在通信安全隱患。

1997年由Mark?D.Dankberg等人提出了成對載波多址技術(PCMA)，該技術應用于衛星通信，利用通信終端上行信號在時頻空域均發生混疊，難以被分離解調的特點，達到抗截獲的目的。在這種通信方式中，相互通信的兩個終端使用相同的上、下行鏈路進行通信，發射的信號經衛星轉發后在時/頻域完全重疊；通信雙方在本地存儲有發射信號樣本，接收到混合信號后可將本地干擾信號去除，分離出對方發送的信號，保證正常通信。而對于截獲方而言，由于不具備任何一方信號樣本，無法將混合信號分離，從而使得這種方式具有很強的抗截獲性能。但是，對于PCMA技術而言，其上行信號為單路信號，不具備抗截獲性能；組成下行混合信號的兩個信號由不同的終端發送，且需要借助一個透明的轉發器進行信號混疊，使得整個技術方案的應用場合受到限制，且實現過程復雜、設備昂貴。

為進一步加強通信的安全性，本發明提供一種基于雙向時域波形混疊的高安全通信技術，該技術利用通信雙方已有的本地信號對對方信號進行混疊與掩蓋，實現對通信全程的保密處理，目前未見有關該技術的專利申明。

發明內容

本發明提供一種基于雙向時域波形混疊傳輸來提高信道傳輸安全性的方法。本發明通信全過程采用混合信號通信，非合作方很難從混合信號中分離出有用信號，保證了通信的信息安全。該方法的基本思想在于充分利用通信雙方已有的本地信號對對方信號進行混疊與掩蓋。通信雙方均發送及接收混合信號，雙方在接收并分離出對方信號后，分別與本地信號進行混疊后再發送出去。接收到混合信號后，合作方可利用本地信號采用波形重構抵消方法分離出對方信號，完成正常通信，而非合作方法不知曉任何一方的信號樣本，無法分離混合信號，保證了信息傳輸安全性。

本發明的技術實現方案如下：

基于雙向時域波形混疊的高安全通信技術，首先將原始信息調制成發送波形，與動態偽裝波形送入到波形混疊模塊中，在時域上對兩個信號波形進行混疊，即對原始波形進行偽裝和隱藏后，再送入信道中傳輸。通信步驟包括：

步驟1：發送方接收對方傳輸的信號并解調譯碼得到對方發送信息，并由該信息重構偽裝波形S₁。

步驟2：發送方根據待發送信息生成發送波形S₂，并將該波形與步驟1得到的偽裝波形送入混疊模塊，使得兩個信號在時/頻域發生混疊，得到混疊信號S_1，2，再將混疊信號送入信道傳輸。

步驟3：接收方接收混疊信號之后，首先根據本地保存的已發送信息和同步估計的時延，信道特性重構偽裝波形S₁，并從接收波形中去除該波形，從而恢復發送端的原始波形S₂，再進行解調譯碼，獲取有用信息。

在步驟3中，接收端的混合信號經過時延和信道畸變，引入了信道噪聲和碼間串擾等，為獲取傳輸信息，首先需要對混合信號進行分離，得到對方的原始傳輸波形。該步驟中需要進行同步處理和信道參數估計，并根據同步參數重構偽裝波形及進行波形消除。

附圖說明