一种基于射频水印信号的隐蔽信息传递方法技术

本发明专利技术公开了一种基于射频水印信号的隐蔽信息传递方法，包括水印嵌入、信号解调和水印提取；根据预设的水印嵌入比在CPFSK基带信号的相位上叠加水印信号并将叠加产生的信号调制后发射；对接收到的CPFSK射频信号进行载频降低获得基带信号，通过对基带信号进行相位展开并采样得到相邻码元之间的相位差，根据该相位差判决获得载体码元；根据预设的水印嵌入比对相位差的绝对值求几何平均值，获得相位差均值，根据相位差均值判决获得水印码元；本发明专利技术提供的这种方法通过物理载体信号与物理水印信号相位的直接叠加，实现了在不影响载体信号正常解调的情况下，利用水印信号来传递隐蔽信息。

Covert information transmission method based on radio frequency watermark signal

The invention discloses a method for transmitting radio frequency watermark signal based on hidden information, including the watermark embedding, watermark extraction and signal demodulation; according to watermark embedding preset than superimposed on the phase of CPFSK baseband signal watermark signal and modulation signal generated by emission of CPFSK; the received RF signal to obtain baseband frequency decrease through the signal phase of the baseband signal and sampling phase difference between adjacent symbols, according to the phase difference of judge vector symbols; according to the absolute value of the watermark embedding ratio preset phase difference to calculate the geometric mean value of phase difference is obtained according to the mean, mean phase difference judgement watermark symbol; this method provided by the invention through the direct superposition of physical carrier signal and physical watermark signal phase, achieved without affecting the normal vector of signal demodulation In this case, the watermark signal is used to transmit the hidden information.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于射频水印
，更具体地，涉及一种基于射频水印信号的隐蔽信息传递方法。
技术介绍
以数字水印技术作为代表的信息隐藏技术已经得到了长足发展，而随着计算机性能的增强，基于软件的信息隐藏技术在暴力破解算法面前显得越来越脆弱；因此，开辟新的信息隐藏技术很有必要。传统的数字水印技术主要以多媒体信号作为信息载体，而无法应用到更加底层的物理信号；而射频水印将水印技术引入射频通信中。射频水印技术作为一种新型的信息隐藏手段，在物理层信号中加入水印信息，无法使用传统的软件方式破解，增加了信息隐藏方法的多样性。连续相位频移键控(Continuous-phasefrequency-shiftkeying，CPFSK)是通信中常用的一种调制方式，该方式调制的信号具有包络恒定、相位连续的特性，其频谱利用率较高，具有广泛的应用。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种基于射频水印信号的隐蔽信息传递方法，其目的在于通过物理载体信号与物理水印信号相位的直接叠加，在不影响载体信号正常解调的情况下，利用水印信号来传递隐蔽信息。为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种基于射频水印信号的隐蔽信息传递方法，包括如下步骤：(1)水印嵌入：根据预设的水印嵌入比在CPFSK基带信号的相位上叠加水印信号，并将叠加产生的信号调制后发射；(2)信号解调：将接收到的CPFSK射频信号的载频降低到零中频，获得基带信号；通过对基带信号进行相位展开并采样得到相邻码元之间的相位差，根据该相位差判决获得载体码元的各个比特；(3)水印提取：根据预设的水印嵌入比对上述相位差的绝对值求几何平均值，获得相位差均值，根据该相位差均值判决获得水印码元。优选地，上述基于射频水印信号的隐蔽信息传递方法，其水印嵌入方法包括以下子步骤：(1.1)生成CPFSK基带信号s(t)；(1.2)以上述CPFSK基带信号s(t)作为载体信号，根据预设的水印嵌入比在载体信号的相位上叠加水印信号；设水印嵌入比为W，则在W个比特的载体码元中嵌入1个比特的水印信号；(1.3)将叠加获得的基带信号sw(t)调制到指定载频上形成CPFSK射频信号，将该CPFSK射频信号通过天线发射。优选地，上述基于射频水印信号的隐蔽信息传递方法，其信号解调方法包括以下子步骤：(2.1)将接收到的CPFSK射频信号的载频降低到零中频，获得基带信号sw(t)；(2.2)对基带信号sw(t)进行相位展开，并对展开得到的信号φw(t)进行定时采样；通过一个码元采样一个点，得到信号码元相位φw(nT)；(2.3)根据信号码元相位φw(nT)计算相邻码元之间的相位差Δφw(n)，并通过将相位差与第一判决门限进行比较得到载体码元的各个比特。优选地，上述基于射频水印信号的隐蔽信息传递方法，其水印提取方法包括以下子步骤：(3.1)通过对所述相位差Δφw(n)取绝对值得到|Δφw(n)|；根据预设的水印嵌入比对相位差绝对值求几何平均值，获得相位差均值D；(3.2)通过将所述相位差均值D与第二判决门限进行比较得到水印码元。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：本专利技术所提供的基于射频水印信号的隐蔽信息传递方法，通过在CPFSK调制信号中嵌入水印信息实现特定信息的隐蔽传输；与发射方无约定的CPFSK接收机只能接收到原始CPFSK信号，无法察觉到水印信号；与发射方约定的特定CPFSK接收机既能够接收原始CPFSK信号，又能够检测到嵌入的水印信号，从而实现了特定信息的隐蔽传输。附图说明图1是实施例中的水印嵌入比W的示意图；图2是实施例中嵌入射频水印前、后的CPFSK信号相位比对示意图；图3是实施例中射频水印嵌入方法示意图；图4是实施例中射频水印提取方法示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。本专利技术提供的基于射频水印信号的隐蔽信息传递方法包括水印嵌入、信号解调和水印提取；以下结合实施例进行说明。实施例中，水印嵌入方法包括以下子步骤：(1.1)生成载体信号：在CPFSK调制中，载体CPFSK信号s(t)＝ejφ(t)；其中，j是虚数单位，φ(t)是载体CPFSK信号的相位；当nT≤t≤(n+1)T时，第n个码元的载波相位其中，an＝±1为载体码元的第n个比特，T是载体码元周期，h为CPFSK的调制指数；在本实例中T＝0.001s，h＝1/2。(1.2)实施例中的水印嵌入比为W如图1所示，在W个载体码元中嵌入1个比特的水印；本实施例中W＝4；在其他具体的应用中可通过调整水印嵌入比来调整水印可靠性；为可增强水印的可靠性，可增大W值；当nT≤t≤(n+1)T时，嵌入了水印信号的载体相位其中，d＝±1为水印码元，ρ为水印信号强度；为保证水印的隐蔽性，ρ＜＜h；因此有h+ρd＞0；在本实施例中，ρ＝0.1，在其他具体的应用中可通过调整ρ值来调整水印的隐蔽性；为了增强水印的隐蔽性，可减小ρ值。本实施例中，水印嵌入前、后的信号相位对比如图2所示，从该图可以看出相位存在明显变化，是因为本实例中，ρ＝0.1时水印嵌入强度很大；在其他的具体应用中，可将ρ的取值降低至0.001，ρ的取值降低后嵌入的水印引起的相位畸变非常小，几乎不会被察觉。嵌入了水印的基带信号其中，j指的是虚数，φw(t)是嵌入了水印以后的CPFSK信号相位。(1.3)将嵌入了水印的基带信号调制并发射；调制得到信号其中，fc是载波频率，在本实施例中fc＝92MHz；上述的整个水印嵌入流程如图3所示。本实施例中，信号解调与水印提取的流程如图4所示，该图中包括载体码元解调与水印比特解调，提取出载体码元解调结果和水印码元原始数据。在本实施例中，CPFSK载体信号解调方法包括以下步骤：(2.1)通过混频器将接收到的CPFSK信号的载频降低到零中频，得到基带信号sw(t)；(2.2)对基带sw(t)进行相位展开得到φw(t)，并进行定时采样，即一个码元采样一个点，得到采样后的信号码元相位；第n个信号码元的相位(2.3)根据步骤(2.2)得到的信号码元相位计算相邻码元之相位差，将相位差与第一判决门限比较，得到载体码元的各个比特；其过程如下：相位差Δφw(n)＝φw((n+1)T)-φw(nT)＝(h+ρd)πan；将相位差与第一判决门限比较得到载体码元的各个比特的判决规则为：本实施例中，水印提取方法包括以下步骤：(3.1)将步骤(2.3)得到的相位差Δφw(n)取绝对值，并根据水印嵌入比W对相位差绝对值求几何平均值，获得相位差均值(3.2)将相位差均值D与第二判决门限进行比较，得到水印码元；将相位差均值D与第二判决门限进行比较得到水印码元的判决规则为：需要说明的是，CPFSK信号的解调方法有很多种，本实施例中只是列举了一种解调方案；由于本专利技术所提供的方法中，水印与码元可以分开解调，水印解调的过程不必依赖载体码元解调的结果；因此本领域的技术人员可以任意选择其他的解调方案，对水印的提取性能没本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于射频水印信号的隐蔽信息传递方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)水印嵌入：根据预设的水印嵌入比在CPFSK基带信号的相位上叠加水印信号，并将叠加产生的信号调制后发射；(2)信号解调：将接收到的CPFSK射频信号的载频降低到零中频，获得基带信号；通过对所述基带信号进行相位展开并采样得到相邻码元之间的相位差，根据所述相位差判决获得载体码元的各个比特；(3)水印提取：根据所述水印嵌入比对所述相位差的绝对值求几何平均值，获得相位差均值，根据所述相位差均值判决获得水印码元。

【技术特征摘要】
1.一种基于射频水印信号的隐蔽信息传递方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)水印嵌入：根据预设的水印嵌入比在CPFSK基带信号的相位上叠加水印信号，并将叠加产生的信号调制后发射；(2)信号解调：将接收到的CPFSK射频信号的载频降低到零中频，获得基带信号；通过对所述基带信号进行相位展开并采样得到相邻码元之间的相位差，根据所述相位差判决获得载体码元的各个比特；(3)水印提取：根据所述水印嵌入比对所述相位差的绝对值求几何平均值，获得相位差均值，根据所述相位差均值判决获得水印码元。2.如权利要求1所述的隐蔽信息传递方法，其特征在于，所述水印嵌入的步骤包括如下子步骤：(1.1)生成CPFSK基带信号s(t)；(1.2)以所述CPFSK基带信号s(t)作为载体信号，根据预设的水印嵌入比在载体信号的相位上叠加水印信号；(1.3)将叠加获得的基带信号sw(t)调制到指定载频上形成CPFSK射频信号，将所述CPFSK射频信号通过天线发射。3.如权利要求1或2所述的隐蔽信息传递方法，其特征在于，所述信号解调的步骤包括如下子步骤：(2.1)将接收到的...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐争光，袁文静，卢天琪，黄本雄，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42