[發明專利]基于alpha穩定分布隨機過程偏斜度參數的隱蔽通信方法

有效

• 申請號: 202010083698.3
• 申請日: 2020-02-10
• 公開（公告）號: CN111246463B
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發明（設計）人: 徐志江;金文兵;程文鋒
• 申請（專利權）人: 浙江機電職業技術學院
• 主分類號: H04W12/03
• 分類號: H04W12/03;H04W12/02
• 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alpha穩定分布隨機過程偏斜度參數的隱蔽通信方法，其特征在于：所述方法包括隱蔽通信系統發送端的信息隱藏處理與隱蔽通信系統接收端的信息恢復處理；

所述隱蔽通信系統發送端的信息隱藏處理包括以下步驟：

1-1：用穩定分布噪聲發生器產生服從特征指數為α、偏斜度為β的alpha穩定分布的隨機分布序列，記為S(α,β)，在一個比特周期T_b內有生成N個獨立同分布的隨機序列，記為{X_k,k＝1,…,N}；

1-2：隱蔽比特b，通過曼切斯特編碼，在每個比特周期的中間時刻，也即T_b/2處，發生跳變；如果b＝1，從低電平跳變到高電平；如果b＝0，從高電平跳變到電平低，單雙極性變換，把單極性的‘0’、‘1’，分別變換到雙極性的‘-1’、‘+1’；

1-3：穩定分布噪聲發生器輸出的隨機序列，與單雙極性變換的‘-1’相乘之后，改變了偏斜度的極性，也即得到的是S(α,-β)分布的隨機序列；與‘+1’相乘，仍然是S(α,β)分布的隨機序列；

因此，如果隱蔽比特b＝0，則前半個比特周期的隨機序列s₀＝{-X_k,k＝1,…,N/2}是服從S(α,-β)分布的隨機序列，后半個比特周期的隨機序列s₁＝{X_k,k＝N/2,…,N}是服從S(α,β)分布的隨機序列；反之，如果隱蔽比特b＝1，則前半個比特周期的隨機序列s₀＝{X_k,k＝1,…,N/2}是服從S(α,β)分布的隨機序列，后半個比特周期的隨機序列s₁＝{X_k,k＝N/2,…,N}是服從S(α,-β)分布的隨機序列；

所述隱蔽通信系統接收端的信息恢復處理包括以下步驟：

2-1：在已經同步的情況下，接收端在一個比特周期T_b收到的N個隨機序列，經過解復用后，把這N個隨機序列分成2個長度為N/2，即r＝[r₀,r₁]；再對作r₁×(-1)處理，使得前后半個比特周期的偏斜度符號相同；再經過復用，把這2個長度為N/2的隨機序列合并成一個長度為N的隨機序列，記為

在理想信道下，也即信道沒有衰減、延時和噪聲的情況下，顯然有

2-2：從長度為N的隨機序列中，估計出偏斜度這個參數的估計值偏斜度估計值為

2-3：采用硬判決，得到隱蔽比特的估計硬判決的規則是：

2.如權利要求1所述的一種基于alpha穩定分布隨機過程偏斜度參數的隱蔽通信方法，其特征在于：偏斜度估計值的概率密度函數為

式中，在此基礎上，通過Mathematica數學工具軟件，經過數值積分，得到該估計器為近似無偏估計，當特征指數α趨向于1或2時，方差變大，估計器的性能惡化。

3.如權利要求2所述的一種基于alpha穩定分布隨機過程偏斜度參數的隱蔽通信方法，其特征在于：當隱蔽比特‘0’、‘1’等概率時，理想信道下的誤比特率ρ為

該公式指出了誤比特率與特征指數α、偏斜度β和樣本數N之間的關系。

4.如權利要求3所述的一種基于alpha穩定分布隨機過程偏斜度參數的隱蔽通信方法，其特征在于：在加性白高斯噪聲信道下，定義散度比為

式中γ是alpha穩定分布的散度，是高斯噪聲功率，隨著散度比的增大，誤比特率降低，但存在誤比特率平臺，當散度比趨于無窮時，誤比特率平臺值即為理想信道時的誤比特率。