一种便携式隐蔽通信方法、计算机设备及存储介质技术

本发明专利技术公开了一种便携式隐蔽通信方法、计算机设备及存储介质，涉及数字信息传输技术领域，包括通信前准备方法、隐蔽通信发送方法、隐蔽通信接收方法以及隐蔽通信解码方法，采用高斯序列码本，具有高隐蔽性的优点。基于BNN网络和N

【技术实现步骤摘要】
一种便携式隐蔽通信方法、计算机设备及存储介质


[0001]本专利技术涉及数字信息传输
，特别是涉及一种便携式隐蔽通信方法、计算机设备及存储介质。

技术介绍

[0002]无线隐蔽通信作为一种以隐蔽性为主要追求的特殊通信方式，涉及多种场景下的隐蔽信道容量分析等信息论新问题，和一系列以无线通信为背景的信息隐藏方法，在复杂对抗环境中的军事通信、物理隔离环境下的情报通信等领域有着重要的应用前景。
[0003]常见的无线隐蔽信道方式包括，嵌入式(直接在合法信息字段中嵌入隐蔽信息)、叠加式(将隐蔽信号叠加在合法信号上进行传输)以及时间式(利用信号发送传输的时延差，进行隐蔽信息传递)，嵌入式隐信道因为信息可以被全部解调，容易被直接检测到，所以使用较少；时间式隐信道受限于通信系统的时延误差，当时延误差较小时，容易存在可靠性较差的缺点，当时延误差较大时，会导致隐蔽性下降，容易被检测到，因此，叠加式无线隐信道是较为常见的无线隐蔽通信方式。
[0004]但是，叠加式无线隐信道存在隐蔽性和可靠性不能兼顾的缺点，最先提出的脏星座无线隐信道(Dutta A,Saha D,Grunwald D,et al.Secret agent radi o:Covert communication through dirty constellations[C]//Internationa l Workshop on Information Hiding.Springer,Berlin,Heidelberg,2012:160
‑r/>175.)，直接在常规信号星座点上叠加隐蔽信号星座点，具有隐蔽信息可靠性较高和解调方便等优点，但是因为隐蔽信号为直接叠加方式，隐蔽性较差，如果以星座图调制的高斯信号([1]曹鹏程.星座图调制类无线隐信道方法研究[D].南京理工大学,2020.DOI:10.27241/d.cnki.gnjgu.2020.002019.)进行隐蔽信息传递，则存在可靠性较差和解调困难的缺点。
[0005]为了提高星座图调制的高斯信号可靠性，降低隐蔽信息解码的误码率，我们计划引入深度学习算法，对含噪高斯信号进行识别，再按照约定码本进行译码。
[0006]而常规卷积神经网络，对内存和算力要求较高，且注重识别的可靠性和准确性，对识别速度要求不高；而常规通信场景，信号传递速度较快，如果解调译码不具有实时性，则容易造成数据堆积，影响系统运行；因此，我们提出BCFC(BinaryComplexedsignalFeatureClassification)算法，一种二进制复信号特征分类算法，这种算法可以使用二进制数值进行信号分类。

技术实现思路

[0007]为了解决以上技术问题，本专利技术提供一种便携式隐蔽通信方法，包括通信前准备方法、隐蔽通信发送方法、隐蔽通信接收方法以及隐蔽通信解码方法，通信前准备方法包括以下步骤
[0008]A1、预先生成隐蔽信息码本；
[0009]A2、隐蔽通信发送方生成两组方差一致的高斯分布序列，分别为高斯矩阵A和高斯
矩阵B；对高斯矩阵A和高斯矩阵B按序列进行重排，重排后的高斯矩阵A和高斯矩阵B分别代表基带信号中的0信号和1信号；
[0010]A3、将高斯矩阵A和高斯矩阵B分享给隐蔽通信接收方，约定好高斯矩阵A映射为0，高斯矩阵B映射为1；将高斯矩阵A和高斯矩阵B按照码本重排，生成码本高斯矩阵映射序列；
[0011]A4、隐蔽通信接收方采集环境中的高斯噪声序列，生成若干组噪声信号，将噪声信号分别叠加在高斯矩阵A和高斯矩阵B上，生成含噪高斯矩阵A和含噪高斯矩阵B；
[0012]A5、隐蔽通信接收方结合BCFC特征识别算法和BNN网络构建N
‑
BCFC深度学习网络，选取部分含噪高斯矩阵A和含噪高斯矩阵B作为训练集输入，对N
‑
BCFC深度学习网络进行训练；其余含噪高斯矩阵A和含噪高斯矩阵B作为测试集对训练好的N
‑
BCFC深度学习网络进行测试，直至训练好的N
‑
BCFC深度学习网络通过测试集的测试；
[0013]A6、将训练好的BNN网络迁移至FPGA设备，并采用流式架构对系统进行构建；
[0014]隐蔽通信发送方法包括以下步骤
[0015]B1、生成隐蔽信息，并将隐蔽信息按照约定码本进行编码；
[0016]B2、将编码后的隐蔽信息进行高斯序列映射，生成映射高斯码本序列，经信号发生器生成隐蔽信号；
[0017]B3、对载体信息进行QPSK调制，生成载体信号；
[0018]B4、将隐蔽信号叠加在载体信号上，生成含噪载密信号，再通过基站设备发送含噪载密信号；
[0019]隐蔽通信接收方法包括以下步骤
[0020]C1、便携SDR设备接收含噪载密信号，使用QPSK对其进行解调，得到载体信息；
[0021]C2、对载体信息进行二次调制，得到理想载体信号；
[0022]C3、对接收到的载密信号去除理想载体信号，得到含噪隐蔽信号；
[0023]C4、对含噪隐蔽信号进行傅里叶反变换，得到含噪隐蔽信号序列；
[0024]隐蔽通信解码方法包括以下步骤
[0025]D1、将含噪隐蔽信号序列由SDR设备传输至FPGA设备，进行目标矩阵抓取，生成含噪隐蔽信号矩阵C；
[0026]D2、将抓取的含噪隐蔽信号矩阵C输入训练好的N
‑
BCFC深度学习网络，识别得出隐蔽信号的决策结果，决策结果为0和1组成的码字序列；
[0027]D3、使用纠错译码对决策结果进行纠错，最后得到隐蔽信息。
[0028]本专利技术进一步限定的技术方案是：
[0029]进一步的，步骤A1中，隐蔽信息码本采用BCH码本进行纠错编码。
[0030]前所述的一种便携式隐蔽通信方法，步骤A2中，两组方差一致的高斯分布序列长度设置为784位；将高斯矩阵A和高斯矩阵B按序列进行重排，生成28*28位矩阵。
[0031]前所述的一种便携式隐蔽通信方法，步骤A4中，以784位为一组，生成120000组噪声信号，同时生成120000组含噪高斯矩阵A和120000组含噪高斯矩阵B，其中100000组含噪高斯矩阵A和100000组含噪高斯矩阵B作为训练集，其余20000组含噪高斯矩阵A和20000组含噪高斯矩阵B作为测试集。
[0032]前所述的一种便携式隐蔽通信方法，步骤D1中，每728位为一个码字，进行目标矩阵抓取。
[0033]前所述的一种便携式隐蔽通信方法，步骤A5中，N
‑
BCFC深度学习网络包括特征分类功能单元、特征决策单元以及集成决策模块，特征分类功能单元和特征决策单元之间通过特征映射器进行连接，特征决策单元包括N组随机森林组件，输入信号矩阵数据作为一系列矩阵元素，一次一个矩阵元素输入到特征分类功能单元；
[0034]当输入信号矩阵数据通过特征分类功能单元，特征本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种便携式隐蔽通信方法，其特征在于：包括通信前准备方法、隐蔽通信发送方法、隐蔽通信接收方法以及隐蔽通信解码方法，通信前准备方法包括以下步骤A1、预先生成隐蔽信息码本；A2、隐蔽通信发送方生成两组方差一致的高斯分布序列，分别为高斯矩阵A和高斯矩阵B；对高斯矩阵A和高斯矩阵B按序列进行重排，重排后的高斯矩阵A和高斯矩阵B分别代表基带信号中的0信号和1信号；A3、将高斯矩阵A和高斯矩阵B分享给隐蔽通信接收方，约定好高斯矩阵A映射为0，高斯矩阵B映射为1；将高斯矩阵A和高斯矩阵B按照码本重排，生成码本高斯矩阵映射序列；A4、隐蔽通信接收方采集环境中的高斯噪声序列，生成若干组噪声信号，将噪声信号分别叠加在高斯矩阵A和高斯矩阵B上，生成含噪高斯矩阵A和含噪高斯矩阵B；A5、隐蔽通信接收方结合BCFC特征识别算法和BNN网络构建N
‑
BCFC深度学习网络，选取部分含噪高斯矩阵A和含噪高斯矩阵B作为训练集输入，对N
‑
BCFC深度学习网络进行训练；其余含噪高斯矩阵A和含噪高斯矩阵B作为测试集对训练好的N
‑
BCFC深度学习网络进行测试，直至训练好的N
‑
BCFC深度学习网络通过测试集的测试；A6、将训练好的BNN网络迁移至FPGA设备，并采用流式架构对系统进行构建；隐蔽通信发送方法包括以下步骤B1、生成隐蔽信息，并将隐蔽信息按照约定码本进行编码；B2、将编码后的隐蔽信息进行高斯序列映射，生成映射高斯码本序列，经信号发生器生成隐蔽信号；B3、对载体信息进行QPSK调制，生成载体信号；B4、将隐蔽信号叠加在载体信号上，生成含噪载密信号，再通过基站设备发送含噪载密信号；隐蔽通信接收方法包括以下步骤C1、便携SDR设备接收含噪载密信号，使用QPSK对其进行解调，得到载体信息；C2、对载体信息进行二次调制，得到理想载体信号；C3、对接收到的载密信号去除理想载体信号，得到含噪隐蔽信号；C4、对含噪隐蔽信号进行傅里叶反变换，得到含噪隐蔽信号序列；隐蔽通信解码方法包括以下步骤D1、将含噪隐蔽信号序列由SDR设备传输至FPGA设备，进行目标矩阵抓取，生成含噪隐蔽信号矩阵C；D2、将抓取的噪隐蔽信号矩阵C输入训练好的N
‑
BCFC深度学习网络，识别得出隐蔽信号的决策结果，决策结果为0和1组成的码字序列；D3、使用纠错译码对决策结果进行纠错，最后得到隐蔽信息。2.根据权利要求1所述的一种便携式隐蔽通信方法，其特征在于：所述步骤A1中，隐蔽信息码本采用BCH码本进行纠错编码。3.根据权利要求1所述的一种便携式隐蔽通信方法，其特征在于：所述步骤A2中，两组方差一致的高斯分布序列长度设置为784位；将高斯矩阵A和高斯矩阵B按序列进行重排，生成28*28位矩阵。4.根据权利要求1所述的一种便携式隐蔽通信方法，其特征在于：所述步骤A4中，以784
位为一组，生成120000组噪声信号，同时生成120000组含噪高斯矩阵A和120000组含噪高斯矩阵B，其中100000组含噪高斯矩阵A和100000组含噪高斯矩阵B作为训练集，其余20000组含噪高斯矩阵A和20000组含噪高斯矩阵B作为测试集。5.根据权利要求1所述的一种便携式隐...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡铭禹，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：