一种变功率的安全通信方法

摘要

本发明公开了一种变功率的安全通信方法，在扩频技术不再具备用户所要求的安全性的基础上，本发明利用发射机在不同时刻以双方协定的发送功率矩阵对信息序列中的待发送信息进行发送，可以通过仅通信双方已知的、保密的发送时刻与发送功率矩阵来实现安全通信，具有良好的安全性能，并且可以与扩频技术兼容。

权利要求

1.一种变功率的安全通信方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)第一时刻，上行链路发送端以不同功率发送含有两个符号的信息序列；第一时刻表示为t1，信息序列表示为y1，则y1＝ax1+bx2，其中，x1、x2是分别是信息序列中的待发送信息，a、b分别是t1时刻信息x1、x2的发送幅度；

2)第二时刻，上行链路发送端以不同于第一时刻的发送功率再次发送第一时刻的含有两个符号的信息序列；第二时刻表示为t2，信息序列表示为y2，则y2＝cx1+dx2，其中，x1、x2是分别是信息序列中的待发送信息，c、d分别是t2时刻信息x1、x2的发送幅度；

3)发射端根据已知的时刻信息以大于等于2的发送次数发射信息，发射信息经过通信物理信道后，接收端采样次数应与发射端发送次数保持一致，所述的采样次数定义为变功率速率；其中，变功率安全通信方法的基本约束： 功率安全通信方法的约束条件：变功率速率表示为Rv，则，Rv≥mRb，其中m＝2,3，Rb为符号速率，m

与之相对，直接序列扩频中的码片速率表示为Rc，Rc≥nRb,n＝2‑1,m＝2,3,...；

4)接收端根据已知的功率矩阵对两次接收到的信息进行解调，经过判决后，得到信息序列中的二元信息：式中， 分别是估计的接收信息，根据已知功率矩阵，可求解、判决得出信息序列中的待发送信息的估计值 和

说明书

一种变功率的安全通信方法

技术领域

[0001] 本发明属于无线通信技术领域，具体涉及一种变功率的安全通信方法。

背景技术

[0002] 现阶段的扩频技术，尤其是直接序列扩频技术已经不再具备用户要求的安全性，易于被敌方针对扩频码的设计漏洞而采取循环自相关技术等方式进行截获与破译。由于敌方现有的截获技术大多利用了扩频码的平稳特性，因此为了提高通信的安全性，采用具有非平稳特性的扩频码是一种可行的方案，然而非平稳信号的同步问题难以解决。为了实现非平稳信号的同步，提出了一种基于大信号遮蔽的隐蔽信号通信技术，该技术通过降低隐蔽信号的信干比(SINR)，诱导敌方截获我方的大信号，从而达到“隐蔽”的效果。大信号遮蔽技术的优势在于可以便于我方设计非平稳的扩频码，并利用大信号实现信号检测和同步。

[0003] 然而，大信号遮蔽的隐蔽信号通信方法有三个问题：第一，大信号将会暴露我方通信接收方，在一些需要隐藏我方位置的情形下不具有普适性；第二，敌方是否被我方大信号“诱导”作为不确定因素影响技术安全；第三，一旦敌方具有针对非平稳信号的新型截获技术，非平稳特扩频码将不再具备安全性。因此，扩频只是实现通信安全一种途径，不可迷信于仅依靠扩频码的设计便能实现安全通信。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于提供一种变功率安全通信方法。该方法无需经过扩频便能实现数学上非常安全的通信，是一种同时、同频、同端的通信方法，且与扩频技是兼容。

[0005] 本发明具体通过以下技术方案实现：

[0006] 一种变功率的安全通信方法，包括以下步骤：

[0007] 1)第一时刻，上行链路发送端以不同功率发送含有两个符号的信息序列；

[0008] 2)第二时刻，上行链路发送端以不同于第一时刻的发送功率再次发送第一时刻的含有两个符号的信息序列；

[0009] 3)发射端端根据已知的时刻信息以大于等于2的发送次数发射信息，发射信息经过通信物理信道后，接收端采样次数应与发射端发送次数保持一致，所述的采样次数定义为变功率速率；

[0010] 4)接收端根据已知的功率矩阵对两次接收到的信息进行解调，经过判决后，得到信息序列中的二元信息。

[0011] 进一步的，步骤(1)中第一时刻表示为t1，信息序列表示为y1，则y1＝ax1+bx2；

[0012] 其中，x1、x2是分别是信息序列中的待发送信息，a、b分别是t1时刻信息x1、x2的发送幅度。

[0013] 进一步的，步骤(2)中第二时刻表示为t2，信息序列表示为y2，则y2＝cx1+dx2；

[0014] 其中，x1、x2是分别是信息序列中的待发送信息，c、d分别是t2时刻信息x1、x2的发送幅度。

[0015] 可以得到变功率安全通信方法的基本约束：

[0016]

[0017] 为了与传统通信进行性能比较，需要保证变功率时噪声不会被放大，因此有变功率安全通信方法的约束条件：

[0018]

[0019] 进一步的，步骤(3)中所述的变功率速率表示为Rv，则，Rv≥mRb，其中m＝2,3，Rb为m符号速率，与之相对，直接序列扩频中的码片速率表示为Rc，Rc≥nRb,n＝2‑1,m＝2,3,...。

[0020] 由于真实环境中的高斯白噪声是无法避免的，因此接收端的接收信息y1`、y2`：

[0021]

[0022] 由于噪声的影响，我们需要用y1'‑n1，y2'‑n2来解出x1，x2。显然，这在一个比特时是无法做到的。为了对抗噪声，变功率安全通信方法要求发射端、接收端的变功率速率必须大于等于2，使得噪声足够小。

[0023] 进一步的，在步骤(4)中，当步骤(3)使噪声足够小，则：

[0024]

[0025] 式中， 分别是估计的接收信息，根据已知功率矩阵，可求解、判决得出信息序列中的待发送信息的估计值 和

[0026] 本发明的有益效果为：

[0027] 本发明是一种变功率通信方法，由于独立于传统扩频通信技术，因此解决了扩频技术不再具备用户所要求的安全性的问题，提升了系统的抗截获性能，同时减少了扩频技术中因为使用扩频码所引入的复杂度，提高了系统的保密性与安全性。

附图说明

[0028] 图1是本发明技术的数学模型；

[0029] 图2是本发明技术的发射端模型；

[0030] 图3是本发明技术的接收端模型。

具体实施方式

[0031] 下面将结合本发明具体的实施例，对本发明技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0032] 如图1所示，本实施例提供一种结合了BPSK调制技术的变功率通信方法，包括以下步骤，

[0033] S1：如图2所示，变功率通信的发射框图。假设有信息符号序列{Xk},k＝1,2,3,4，我们考虑将每两个待发送信息符号看为一组，通过已知变功率矩阵得到相应的{Yk},k＝1,2,3,4。

[0034] 本实施例中，0.2s时，发送端以功率0.09发送用户1的待发送信息x1＝1，以功率0.49发送用户2的待发送信息x2＝‑1，因此，进入信道的信息可以表示为：

[0035] y1＝0.3‑0.7＝‑0.4；

[0036] 由于发送端与接收端已约定好发送时刻为0.2s，因此，接收端可接收到信息：

[0037] y1'＝‑0.4+n1；

[0038] 变功率通信的接收机设计模型如图3所示，考虑变功率通信与BPSK调制相结合的情况。相比传统BPSK调制仅需单一星座图即可通过解调判决得到相应的x1、x2，由于引入了变功率矩阵，因此接收端需在得到两时刻VP‑BPSK星座图后，通过变功率矩阵求解、判决，才能得到x1、x2。应注意，变功率通信是通过载波的幅度变化实现的，不应将其看作某一种调制方式。

[0039] S2：0.5s时，发送端以功率0.36发送用户1的待发送信息x1＝1，以功率0.16发送用户2的待发送信息x2＝‑1，因此，进入信道的信息可以表示为：

[0040] y2＝0.6‑0.4＝0.2；

[0041] 由于发送端与接收端已约定好发送时刻维0.5s，因此，接收端可接收到信息：

[0042] y2'＝0.2+n2；

[0043] S3：当接收端获得S1和S2中所述的两时刻的接收信息y1'和y2'后，通过变功率速率Rv＝2对接收信息进行采样，使得噪声尽可能小，得到估计的接收信息：

[0044]

[0045] S4：由于发射端与接收端协定了变功率矩阵：

[0046]

[0047] 经过矩阵逆变换：

[0048]

[0049] 通过求解、判决得到：

[0050]

[0051] 因此获得了用户1与用户2发送信息。

[0052] 尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。