[發明專利]基于多參數分數傅里葉變換和星座圖加擾的保密通信方法

有效

• 申請號: 201410022837.6
• 申請日: 2014-01-17
• 公開（公告）號: CN103746804B
• 公開（公告）日: 2017-01-18
• 發明（設計）人: 沙學軍;房宵杰;梅林;王焜;李勇
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: H04L9/28
• 分類號: H04L9/28
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所23109
• 代理人: 張宏威

技術領域

本發明涉及保密通信領域。

背景技術

隨著計算機技術和通信技術的飛速發展，信息的傳輸和交換在人們的日常生活中已經無處不在，而實際通信系統特別是在軍事應用中不可避免的存在敵對方或干擾方。在這種環境中，通信雙方需要考慮的一個問題是通信信息的保密性。

在傳統的信號抗截獲技術中技術最為成熟、應用最為廣泛的就是直擴、跳頻、跳時和混沌擴頻等方式。其中直擴和混沌擴頻的主要出發點都是將信號的發射功率放在更寬的頻帶上，降低信號的功率譜密度，使得信號能夠淹沒在噪聲中，達到抗截獲的目的；跳時和跳頻則是通過一定的算法靈活分配信號占用的時隙或者頻帶，當非合作接收機不能獲知信號占用時隙或者頻帶規律的時候，截獲發生困難。然而近年來針對直接序列擴頻技術的截獲手段已經取得了較大的提高，這些傳統保密方式已經遠遠不能滿足實際需求。本發明申請人的一項申請號為“200810136939.5”，發明名稱為“基于多參數四項加權分數傅立葉變換的通信加密和解密方法”的專利申請公開了一種基于多參數四項加權分數傅立葉變換的通信加密方法。在該方法中通過選取適當的變換參數QPSK經“星座分裂”后會表現出16QAM信號的形式。然而在實際使用中，當多參數四項加權分數傅立葉變換的變換參數選取保證QPSK可以分裂成為16QAM信號的形式時，此時的星座分裂是具有特定分裂規律的圖1所示。圖中以相同編號標識的星座點是由原始QPSK星座圖的同一點分裂而得到的。因此當通信過程中的非合作接收機通過枚舉等方式獲知了多參數四項加權分數傅立葉變換的星座映射方式時，通信過程中的信息安全性同樣要受到嚴重的影響。

申請號為200810136939.5、名稱為：《基于多參數四項加權分數傅立葉變換的通信加密和解密方法》中提出了一種可以干擾非合作接收機，使非合作接收機對接收信號的調制方式產生混淆的保密方法（如將QPSK信號進行多參數四項加權分數傅立葉變換后會呈現出16QAM調制方式類似的星座圖）。但是由于其變換的局限性，變換后的信號在星座圖在結構上具有固定的映射關系，因此為了在保證繼承“基于多參數四項加權分數傅立葉變換通信加密和解密方法”中提到的“星座分裂”造成的非接收機接收信號調制方式判決混淆的性質，并進一步加強信息的安全性能，提出本發明。

發明內容

本發明是為了提高現有方法在通信過程中的信息安全性能，從而提供一種基于多參數分數傅里葉變換和星座圖加擾的保密通信方法。

基于多參數分數傅里葉變換和星座圖加擾的保密通信方法，它由以下步驟實現：

它的信號發射方法：

步驟一、將數據源信號進行數字基帶映射，獲得調制后的長度為N的QPSK信號；N為正數；

步驟二、將步驟一獲得的長度為N為QPSK信號進行串/并轉換，獲得并行數據；

步驟三、將步驟二獲得的并行數據以變換參數NV，MV和α進行N點多參數加權分數傅里葉變換，獲得N點變換后的數據；

步驟四、對步驟三獲得的N點變換后的數據以隨機擾動相位進行星座圖加擾處理，獲得加擾后序列；

步驟五、對步驟四獲得的加擾后序列添加循環前綴，并進行并/串轉換、數/模轉換和上變頻處理后發射至信道；

它的信號接收方法：

步驟六、接收端將接收到的信號進行下變頻、模/數轉換、串/并轉換后，移除循環前綴，獲得處理后的接收信號；

步驟七、將步驟六獲得的處理后的接收信號以隨機擾動相位進行星座圖解擾處理，獲得解擾后的序列；

步驟八、將步驟七獲得的解擾后的序列以變換參數NV，MV和-α進行N點多參數加權分數傅里葉變換，獲得N點變換后的數據；

步驟九、將步驟八獲得的N點變換后的數據進行并/串轉換，獲得串行數據；

步驟十、將步驟九獲得的串行數據進行數字基帶解映射，獲得原始數據源信號；

步驟七中隨機擾動相位與步驟四中的隨機擾動相位相反。

步驟三中的變換參數NV，MV和α采用變換參數產生模塊產生。

步驟四中隨機擾動相位采用隨機擾動相位產生模塊產生。

步驟七中隨機擾動相位采用隨機擾動相位產生模塊產生。

步驟八中的變換參數NV，MV和-α采用變換參數產生模塊產生。

步驟四和步驟七中所述隨機擾動相位產生模塊產生隨機擾動相位的方法是：