一种多天线无线隐蔽通信协同优化方法技术

本发明专利技术公开了通讯工程技术领域的一种多天线无线隐蔽通信协同优化方法，包括如下步骤：S1、建立通信协作式的数学模型，其中，通信模式包括广播式通信和中继式通信；S2、采集通信协作下的隐蔽通道容量最高时的发送放多天线功率系数；S3、估算目标通信场景的信道情况；S4、采集估算的信道系数，并根据非凸问题对应的算法查询最优解决策略；S5、将最优解决策略结合至脏星座隐蔽通讯处理验证隐蔽通讯效果，本发明专利技术隐蔽通信协同优化处理能够使隐蔽信息隐蔽性强且可靠性高等优点。隐蔽性强且可靠性高等优点。隐蔽性强且可靠性高等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种多天线无线隐蔽通信协同优化方法


[0001]本专利技术涉及通讯工程
，特别是涉及一种多天线无线隐蔽通信协同优化方法。

技术介绍

[0002]随着5G和6G通信技术的不断进步，基于多天线广播信道的无线隐蔽通信的研究成为必要。低检测概率(LPD)通信，也称为隐蔽通信，是军事通信的重中之重。由于无线电的可达性，窃听者可以截获无线通信信号并试图获取通信内容，这对通信的安全构成了极大的威胁。为了保护通过无线链路传输的信息，不仅要求对手无法获取通信内容，还要求其无法判断是否有通信行为。
[0003]（1）为了提高隐蔽通信系统的隐蔽性，Cek提出了一种方法将隐蔽信息编码为具有偏斜α稳定分布的人工随机信号（Cek, M.E. Covert communication using skewed α
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stable distributions. Electronics Letters, 2015. 51, 116
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118.）；接收方在不同的时刻调整相位以恢复这些随机信号，其中只有接收方具有正确的相位调整顺序；为了提高不可检测性，Kitano 提出了一种新的隐蔽通信系统，将秘密信息嵌入到直接序列扩频编码的填充码字中（Kitano, T., H. Iwai, and H. Sasaoka, A wireless Steganography technique by embedding DS
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SS signal in digital mobile communication systems. Science Engineering Review of Doshisha University, 2011. 52: p. 127
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134.），也称为无线隐写术。为了进一步提高残差信号的随机性和不可检测性，Cao提出了一种将隐蔽消息模块化为人工噪声的方法（Cao, P., et al., A Wireless Covert Channel Based on Constellation Shaping Modulation. Security and Communication Networks, 2018. 2018: p. 1214681.），该方法将隐蔽信息映射为高斯白噪声信号，叠加在载体信号上，进行隐蔽通信。
[0004]（2）为了提供具有高信道容量的隐蔽通信，Dutta提出了一种将隐蔽消息隐藏在“脏”星座中的方法（Dutta A, Saha D, Grunwald D, et al. Secret agent radio: Covert communication through dirty constellations[C]//International Workshop on Information Hiding. Springer, Berlin, Heidelberg, 2012: 160
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175.），该星座模拟通常由硬件缺陷和信道噪声而产生的加性噪声；该方法进一步扩展到 MIMO 场景，隐蔽通信方可以选择最优信道进行传输，也可以通过多个信道同时传输隐蔽信息；然而，嵌入的秘密信息可以通过基于残差信号的KS测试或者KL散度来检测。
[0005]但本申请专利技术人在实现本申请实施例中专利技术技术方案的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：在上述（1）的方法中，在提高隐蔽性的同时，存在信道容量较小、可靠性较差的缺点；在上述（2）的方法中，为了减少被检测概率，通常采用减少信号功率的方法降低被检测概率，但是低信噪比会导致更高的误码率，降低隐蔽通信的可靠性。
[0006]基于此，本专利技术设计了一种多天线无线隐蔽通信协同优化方法，以解决上述问题。
[0007]
技术实现思路

[0008]为了解决目前
技术介绍
提及的技术问题，本专利技术的目的是提供一种多天线无线隐蔽通信协同优化方法。
[0009]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种多天线无线隐蔽通信协同优化方法，包括如下步骤：S1、建立通信协作式的数学模型，其中，通信模式包括广播式通信和中继式通信；S2、采集通信协作下的隐蔽通道容量最高时的发送放多天线功率系数；S3、估算目标通信场景的信道情况；S4、采集估算的信道系数，并根据非凸问题对应的算法查询最优解决策略；S5、将最优解决策略结合至脏星座隐蔽通讯处理验证隐蔽通讯效果。
[0010]优选的，所述建立通信协作式的数学模型包括：初始状态下经广播模式传输信息，判断单天线接收方Carol是否存在比另一单天线接收方Bob更好的接收信道时刻，若存在，则将系统切换为中继模式。
[0011]优选的，所述中继模式处理包括：以单天线接收方Carol作为一个中继节点，传输载体信号至Bob，并将发文方式通过解码转发。
[0012]优选的，所述脏星座隐蔽通讯处理包括：a、分组载体信息，并生成对应映射序列，其中，载体信息包括载咪信号和不载密信号；b、QPSK调制隐蔽信息，生成隐蔽星座点，并控制旋转隐蔽星座点；c、QPSK旋转载体信息，生成载密信号，并将载密信号经无线信道传输，得到含噪载密信号；d、QPSK调解该含噪载密信号，将得到的载体信息再进行QPSK调制，得到理想载体信号；e、将含噪载体信号和理想载体信号进行减法运算，得到残值信号作为含噪隐蔽信号；f、将含噪隐蔽信号进行星座点旋转，得到原始含噪隐蔽星座点；g、QPSK调解原始含噪星座点，得到隐蔽信息和高斯噪声的交叉序列；h、提取隐蔽信息和高斯噪声的交叉序列参照映射序列下的隐蔽信息。
[0013]优选的，所述隐蔽星座点直接叠加在载体星座点之上，且所述隐蔽星座点围绕原始星座点旋转。
[0014]优选的，所述广播式通信处理包括：隐蔽信息发送方Alice向单天线接收方Bob和Carol进行广播，包括相同的载体信号Sc，以及不同的隐蔽信息Ss1和Ss2；解密各自的隐蔽信息Ss1和Ss2需要先解调载体信号Sc；隐蔽信息发送方Alice 将叠加信号X传输给Alice和Bob，同时单天线隐蔽信息检
测方Willie对信号进行检测。
[0015]优选的，所述传输载体信号至Bob包括：中继Carol将公共信息流Sc根据不同的码本以功率PR从隐蔽信息发送方Alice传输到Bob。
[0016]本专利技术实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：本专利技术通过隐蔽信息发送方、多个隐蔽信息接收方和一个隐蔽信息监听方三者的信道关系的分析，在不改变隐蔽信息调制解调的方法，不增加隐蔽通信复杂度的条件下，通过对发送方功率系数进行调整，实现隐蔽信号波束成形效果，隐蔽信息隐蔽性和可靠性提升显著，且所提波束成形矩阵可推广至一类隐蔽通信处理；综上所述，本专利技术的隐蔽通信协同优化处理能够使隐蔽信息隐蔽性强且可靠性高等优点。
附图说明
[0017]以下结合附图和具体实施方式来进一步详细说明本专利技术：图1为本专利技术隐蔽通信系统模型图；图2为本专利技术脏星座无线隐蔽通本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多天线无线隐蔽通信协同优化方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、建立通信协作式的数学模型，其中，通信模式包括广播式通信和中继式通信；S2、采集通信协作下的隐蔽通道容量最高时的发送放多天线功率系数；S3、估算目标通信场景的信道情况；S4、采集估算的信道系数，并根据非凸问题对应的算法查询最优解决策略；S5、将最优解决策略结合至脏星座隐蔽通讯处理验证隐蔽通讯效果。2.根据权利要求1所述的一种多天线无线隐蔽通信协同优化方法，其特征在于，所述建立通信协作式的数学模型包括：初始状态下经广播模式传输信息，判断单天线接收方Carol是否存在比另一单天线接收方Bob更好的接收信道时刻，若存在，则将系统切换为中继模式。3.根据权利要求2所述的一种多天线无线隐蔽通信协同优化方法，其特征在于，所述中继模式处理包括：以单天线接收方Carol作为一个中继节点，传输载体信号至Bob，并将发文方式通过解码转发。4.根据权利要求1所述的一种多天线无线隐蔽通信协同优化方法，其特征在于，所述脏星座隐蔽通讯处理包括：a、分组载体信息，并生成对应映射序列，其中，载体信息包括载咪信号和不载密信号；b、QPSK调制隐蔽信息，生成隐蔽星座点，并控制旋转隐蔽星座点；c、QPSK旋转载体信息，生成载密信号，并将载密信号经无线信道传输，得到...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭靖丰，吉小鹏，乔森，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：发明
国别省市：