一种抗截获的相移键控方法转让专利
申请号 : CN202011216441.7
文献号 : CN112311801B
文献日 : 2021-07-09
发明人 : 杨帅鑫 , 焦利彬 , 吴朝武 , 肖悦
申请人 : 电子科技大学 , 中国电子科技集团公司第五十四研究所
摘要 :
本发明属于无线通信技术领域，具体的说是涉及一种抗截获的相移键控方法。在所提方案中，信息被隐藏在星座图中，但其具有传统PSK的星座特征，所以能误导窃听者进行常规PSK解调。从仿真结果看出，新型PSK方案相比传统PSK方案，在略微降低误码性能的同时，大幅增加了窃听者的解调误码率，且正确解调和窃听解调的性能差异会随着信噪比增大显著增大。
权利要求 :
1.一种抗截获的相移键控方法，该方法用于SISO和MIMO系统，假设发送端发送L比特信息，传输中采用M‑PSK调制方式，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：将发送端发送的L比特信息分为K＝L/log2M组，其中M表示星座图点数；
步骤2：对传输比特进行M‑PSK调制：对于第k组信息比特，k＝1，2，...，K，对应的M‑PSK调制符号为sk＝Aexp(j2πmk/M)其中，A代表幅值，mk∈{0，1，2，...，M‑1}；
旋转相位为
δk＝2π(mk‑mk‑1)/M发送符号为
xk＝skexp(jδk)得到传输序列x；
步骤3：接收信号序列为其中，hk表示信道增益，n是噪声矩阵；
接收端对M‑PSK调制符号进行检测：其中， 代表M‑PSK星座点集合；
步骤4：恢复发射比特信息：…
其中 表示符号 的相位，且根据所得的K个相位索引值m，求其对应的二进制表示，就能得到发送比特。
说明书 :
一种抗截获的相移键控方法
技术领域
[0001] 本发明属于无线通信技术领域，涉及相移键控(Phase Shift Keying，PSK)技术，更具体的说是涉及一种将信息隐藏在星座图中从而抗截获的调制方法。
背景技术
[0002] 相移键控(Phase Shift Keying，PSK)是一种用载波相位表示输入信号信息的调制技术。移相键控分为绝对移相和相对移相两种。以未调载波的相位作为基准的相位调制
叫做绝对移相。以二进制调相为例，取码元为“1”时，调制后载波与未调载波同相；取码元为
“0”时，调制后载波与未调载波反相；“1”和“0”时调制后载波相位差180°。
叫做绝对移相。以二进制调相为例，取码元为“1”时，调制后载波与未调载波同相；取码元为
“0”时，调制后载波与未调载波反相；“1”和“0”时调制后载波相位差180°。
[0003] 近年来，研究人员已经研究了二进制对称信道、加性高斯白噪声信道、离散无记忆信道的隐藏通信方案。同时研究人员在积极探索能确保高隐藏率的条件，并提出了很多新
的研究方案。基本策略是利用噪声、信道和通信时间的不确定性干扰窃听者检测。此外，研
究人员还相继提出了带中继的隐蔽通信方案，并研究了AWGN信道中有限块长的隐藏通信。
的研究方案。基本策略是利用噪声、信道和通信时间的不确定性干扰窃听者检测。此外，研
究人员还相继提出了带中继的隐蔽通信方案，并研究了AWGN信道中有限块长的隐藏通信。
发明内容
[0004] 本发明的目的在于，针对上述问题，基于传统的相移键控(Phase Shift Keying)技术，提出一种抗截获的调制方案——隐藏信息嵌入PSK(Covert Information Embedded
Phase Shift Keying,CIE‑PSK)，本发明的方法保留了传统相移键控的典型特征，但携带信
息被隐藏在了星座映射规则中。在星座图不变的情况下，传统截获方难以意识到映射关系
改变，采用传统相移键控解调方式将得到错误的信息。
Phase Shift Keying,CIE‑PSK)，本发明的方法保留了传统相移键控的典型特征，但携带信
息被隐藏在了星座映射规则中。在星座图不变的情况下，传统截获方难以意识到映射关系
改变，采用传统相移键控解调方式将得到错误的信息。
[0005] 本发明的技术方案是：
[0006] 一种抗截获的相移键控方法，包括以下步骤：
[0007] 假设发送端发送L比特信息，传输中采用M‑PSK调制方式，信息比特被分为K＝L/log2M组。具体有如下几个步骤：
[0008] 步骤1：将发送端发送的L比特信息分为K＝L/log2M组，其中M表示星座图点数；
[0009] 步骤2：对传输比特进行M‑PSK调制：
[0010] 对于第k组信息比特，k＝1,2,...,K，其对应的传统M‑PSK调制符号为
[0011] sk＝Aexp(j2πmk/M)
[0012] 其中，A代表幅值，mk为第k组信息比特对应的十进制数，mk∈{0,1,2,...,M‑1}。
[0013] 旋转相位为
[0014] δk＝2π(mk‑mk‑1)/M
[0015] 发送符号为
[0016] xk＝skexp(jδk)
[0017] 步骤3：接收信号序列为
[0018]
[0019] 其中，hk表示信道增益，n是噪声矩阵。
[0020] 接收端对M‑PSK调制符号进行检测：
[0021]
[0022] 其中， 代表M‑PSK星座点集合。
[0023] 该步骤也可采用迫零或最小均方误差检测：
[0024]
[0025] 其中，Q(·)表示PSK解调函数。
[0026] 步骤4：恢复发射比特信息：
[0027] ①
[0028] ②
[0029] …
[0030] ③
[0031] 其中 表示符号 的相位，且
[0032] 根据所得的K个相位索引值m和索引‑比特对应关系，就能得到发送比特。
[0033] 本发明提出了嵌入隐藏信息的新型PSK调制方案。在所提方案中，信息被隐藏在星座图中，但其具有传统PSK的星座特征，所以能误导窃听者进行常规PSK解调。从仿真结果看
出，新型PSK方案相比传统PSK方案，在略微降低误码性能的同时，大幅增加了窃听者的解调
误码率，且正确解调和窃听解调的性能差异会随着信噪比增大显著增大，达到了抗截获的
目的。
出，新型PSK方案相比传统PSK方案，在略微降低误码性能的同时，大幅增加了窃听者的解调
误码率，且正确解调和窃听解调的性能差异会随着信噪比增大显著增大，达到了抗截获的
目的。
附图说明
[0034] 图1CIE‑PSK系统框图；
[0035] 图2不同收发天线数下，CIE‑PSK和PSK系统性能对比示意图。其中，SNR是信噪比，BER是误比特率，Nt为发射天线数，Nr为接收天线数，CIE‑PSK代表隐藏信息嵌入PSK。
具体实施方式
[0036] 下面结合附图和实施例，详细描述本发明的技术方案：
[0037] 以L＝8，QPSK调制为例，假设[0,0]T，[0,1]T，[1,0]T，[1,1]T对应的QPSK调制符号T
分别为1,j,‑1,‑j。假设发射端发射的信息比特为[0 0 1 0 1 0 1 1]。
分别为1,j,‑1,‑j。假设发射端发射的信息比特为[0 0 1 0 1 0 1 1]。
[0038] 具体有如下几个步骤：
[0039] 步骤1：将发送端发送的8比特信息分为4组。
[0040] 步骤2：对传输比特进行QPSK调制：
[0041] 第一个比特块[0 0]T对应的PSK调制符号为s1＝1，相位为0，发送符号为x1＝1。第T
二个比特块[1 0]对应的PSK调制符号为s2＝‑1，相位为π，发送符号为x2＝(‑1)×exp(π‑0)
T
＝1。第三个比特块[1 0]对应的PSK调制符号为s3＝‑1，相位为π，发送符号为x3＝(‑1)×
T
exp(π‑π)＝‑1。第四个比特块[1 1]对应的PSK调制符号为s4＝‑j，相位为 发送符号为
T
故传输序列为x＝[1 1‑1 1]。
二个比特块[1 0]对应的PSK调制符号为s2＝‑1，相位为π，发送符号为x2＝(‑1)×exp(π‑0)
T
＝1。第三个比特块[1 0]对应的PSK调制符号为s3＝‑1，相位为π，发送符号为x3＝(‑1)×
T
exp(π‑π)＝‑1。第四个比特块[1 1]对应的PSK调制符号为s4＝‑j，相位为 发送符号为
T
故传输序列为x＝[1 1‑1 1]。
[0042] 步骤3：接收信号序列为
[0043]
[0044] 其中，hk表示信道增益，n是噪声矩阵。
[0045] 接收端对QPSK调制符号进行检测：
[0046]
[0047] 其中， 代表QPSK星座点集合。
[0048] 该步骤也可采用迫零或最小均方误差检测：
[0049]
[0050] 其中，Q(·)表示PSK解调函数。
[0051] 步骤4：恢复发射比特信息：
[0052] ①
[0053] ②
[0054] ③
[0055] ④
[0056] 根据所得的K个相位索引值m，求其对应的二进制表示，就能得到发送比特。