[發(fā)明專利]一種基于隨機噪聲調(diào)制的隱蔽通信系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810305109.4
• 申請日: 2018-04-08
• 公開（公告）號: CN108632255B
• 公開（公告）日: 2020-08-07
• 發(fā)明（設計）人: 王亢;周國民;李國軍;董齊芬
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江警察學院
• 主分類號: H04L29/06
• 分類號: H04L29/06;H04L1/20;H04L25/02
• 代理公司: 杭州斯可睿專利事務所有限公司 33241
• 代理人: 王利強

1.一種基于隨機噪聲調(diào)制的隱蔽通信系統(tǒng)，其特征在于：所述系統(tǒng)包括：

隱蔽發(fā)射機，用于以宿主通信數(shù)據(jù)為產(chǎn)生隱蔽系統(tǒng)中的高斯白噪聲發(fā)生器的種子，產(chǎn)生噪聲序列n₁、n₂；n₁、n₂構(gòu)成聯(lián)合正態(tài)分布噪聲w，其相關(guān)系數(shù)由隱蔽比特c來調(diào)制；隨機噪聲w疊加到傳統(tǒng)數(shù)字發(fā)射機數(shù)字調(diào)制的輸出，進入到上采樣與根升余弦濾波器，再發(fā)射到信道中去；

隱蔽接收機，用于隱蔽系統(tǒng)接收端的同步、信道估計和隨機噪聲w的恢復，均借助宿主系統(tǒng)來完成；借助宿主系統(tǒng)的數(shù)據(jù)作為高斯噪聲發(fā)生器的種子，生成本地高斯白噪聲借助宿主系統(tǒng)得到隨機噪聲w的估計然后與做相關(guān)，再經(jīng)過硬判決，恢復出隱蔽系統(tǒng)；

在所述的隱蔽發(fā)射機中，噪聲序列n₁、n₂，聯(lián)合正態(tài)分布噪聲的相關(guān)系數(shù)由隱蔽比特c來調(diào)制，過程如下：

隱蔽系統(tǒng)的聯(lián)合正態(tài)分布噪聲為：

其中，c為隱蔽系統(tǒng)的信息比特；w(t)與n₁(t)之間的相關(guān)系數(shù)由隱蔽比特c來調(diào)制，假定發(fā)送比特‘0’時，相關(guān)系數(shù)為ρ，發(fā)送比特為‘1’時，相關(guān)系數(shù)為-ρ；噪聲序列n₁(t)、n₂(t)是相互獨立的，均服從的正態(tài)分布隨機過程；

調(diào)制之后的隨機噪聲w，線性疊加到宿主發(fā)射機已調(diào)符號上；

所述宿主系統(tǒng)為傳統(tǒng)數(shù)字通信系統(tǒng)，發(fā)射和接收處理過程如下：

宿主系統(tǒng)采用的碼率為2/3、約束長度向量為[5,4]以及碼生成矩陣為[23,35,0；0,5,13]的卷積碼來糾正信道產(chǎn)生的錯碼；在接收端采用Viterbi算法進行信道譯碼；采用格雷編碼的16QAM進行數(shù)字調(diào)制和解調(diào)；采用滾降系數(shù)為0.25和4倍上采樣/下采樣的根升余弦濾波器，來實現(xiàn)脈沖成形和匹配濾波；

所述隱蔽接收機中，傳統(tǒng)接收機經(jīng)過數(shù)字解調(diào)之后，再經(jīng)過數(shù)字調(diào)制，獲得了發(fā)射調(diào)制符號的估計再從接收信號中減去得到隱蔽發(fā)射機聯(lián)合正態(tài)分布隨機噪聲的估計高斯白噪聲發(fā)生器種子來源于全部或者預先約定的部分宿主通信數(shù)據(jù)產(chǎn)生噪聲與輸入到相關(guān)器，得到相關(guān)系數(shù)的估計再經(jīng)過硬判決，恢復成隱蔽比特

2.如權(quán)利要求1所述的一種基于隨機噪聲調(diào)制的隱蔽通信系統(tǒng)，其特征在于：所述隱蔽接收機中，理論誤碼率的推導過程如下：

設定隱蔽系統(tǒng)發(fā)送的比特為‘0’，則接收機對聯(lián)合正態(tài)分布噪聲的估計包含信道引入的信道噪聲和宿主已調(diào)符號錯誤引入的調(diào)制噪聲，把調(diào)制噪聲歸入到信道噪聲中去，兩者之和記為n(t)，假定宿主系統(tǒng)經(jīng)過信道糾錯譯碼之后，收發(fā)雙方的數(shù)據(jù)是相同的，則隱蔽系統(tǒng)接收機能夠生成與發(fā)射機一致的高斯白噪聲n₁(t)，假定n₁(t)、n₂(t)、n(t)都是高斯白噪聲，因此其離散之后的采樣值{n_1,kn_2,k,…,n_k,k,k＝1,2,…,N}是相互獨立的；

設隱蔽系統(tǒng)的信噪比γ為隱蔽系統(tǒng)的噪聲功率與信道噪聲功率之比，也即

式中，E[]為期望，令相關(guān)器的輸出為

式中N為一個隱蔽比特持續(xù)時間內(nèi)的離散采樣的個數(shù)，雖然u不是高斯的，但根據(jù)中心極限定理，u收斂于高斯分布，其均值為

方差為：

因此，假定隱蔽比特‘0’、‘1’是等概率的，則其誤碼率為：

式中補誤差函數(shù)定義為