【技术实现步骤摘要】
本申请涉及低功耗长距广域网，特别是涉及一种利用非线性啁啾扩频方法调制lora幅度的隐蔽信道构建方法、计算机设备和可读存储介质。
技术介绍
1、近几十年来，物联网在公共服务、智慧城市、智慧农业、工业制造等诸多领域蓬勃发展。低功率广域网(lpwan)是一种新兴的无线物联网技术，可支持长达数公里的长距离通信，大大提高了物联网的连通性和效率。在现有的lpwan技术中，lorawan因其开放数据链路标准、使用免许可的工业科学医疗(ism)频段以及独立于互联网服务提供商(isp)提供的托管基础设施而脱颖而出。lorawan的安全机制对除物理层外的上层即lora进行保护，这使得lora容易受到隐蔽信道攻击。隐蔽通道被定义为不用于信息传输但会泄漏敏感信息的通道。
2、然而最近的研究表明，合作代理可以使用“隐蔽”通道来增加合法应用程序的通信，而不是通过寻求破坏计算机安全的对手。通过使用正交于线性扩频啁啾(css)的调制方案嵌入隐蔽信息，lora物理层留下了足够的空间来构建隐蔽信道。通过调制lora啁啾的幅度，同时保持频率不变，将隐蔽信息嵌入到常规的lora数据包中。
3、但lorawan中存在不用于信息传输但会泄漏敏感信息的隐蔽通道安全隐患和隐蔽信道传输时存在的数据包碰撞等问题。
技术实现思路
1、基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种利用非线性啁啾扩频方法调制lora幅度的隐蔽信道构建方法。
2、本申请利用非线性啁啾扩频方法调制lora幅度的隐蔽信道构建方法，
3、在所述发射端对所述lora通信的幅度进行非线性啁啾扩频方法的隐蔽啁啾调制，形成承载隐蔽信息的隐蔽信道，将所述隐蔽信道嵌入所述合法信道，获得同时含有合法信息和所述隐蔽信息的传送信号；
4、在所述接收端通过合法接收器接收所述传送信号，通过合法啁啾解调后，获得所述合法信息；
5、在接收端通过隐蔽接收器接收所述传送信号，经隐蔽啁啾信息处理后，进行非线性啁啾扩频方法的隐蔽啁啾解调，获得所述隐蔽信息。
6、可选的，获得所述合法信息，具体包括：检查所述传送信号的频率信息，进行正常解调解码，通过快速傅里叶变换后获得所述合法信息。
7、可选的，将所述隐蔽信道嵌入所述合法信道，具体包括：使用正交于所述合法信道的线性扩频啁啾调制方案，调制所述合法信道的幅度，将所述隐蔽信道嵌入所述合法信道。
8、可选的，在将所述隐蔽信道嵌入所述合法信道的过程中，若所述隐蔽信道引入新的频率分量，则收敛啁啾的频谱功率至预期频率点，所述预期频率点大于所述引入新的频率分量的功率。
9、可选的，所述隐蔽啁啾信息处理，包括：对所述传送信号进行幅度提取和虚部生成；
10、所述幅度提取，具体包括：提取出所述传送信号的幅度信息，捕获包含的隐蔽啁啾的同相和正交值，合成后获得lora帧的幅度；
11、所述虚部生成，具体包括：提取出所述传送信号的实部，对实部进行反余弦运算来共享相位，进行正弦运算得到虚部。
12、可选的，所述幅度提取通过下式进行：
13、a(t)＝i(t)2+q(t)2
14、式中，
15、a(t)表示lora帧的幅度，提取于所述传送信号；
16、i(t)表示同相值；
17、q(t)表示正交值；
18、所述虚部生成通过下式进行：
19、
20、式中，
21、为得到的所述虚部部分；
22、为获取的啁啾实部部分；
23、arccos为反余弦运算；
24、sin为正弦运算。
25、可选的，在所述非线性啁啾扩频方法的隐蔽啁啾调制、以及所述非线性啁啾扩频方法的隐蔽啁啾解调过程中，基频啁啾公式采用下式：
26、
27、其中，bw指带宽，sf是指扩频因子；
28、ki,i∈[0,n]，是一组将非线性曲线拟入符号时间和带宽的范围的系数。
29、可选的，基于设定的基频非线性啁啾，所述发射机依照以下公式改变基啁啾的初始频率偏移来调制数据：
30、
31、其中f0为本啁啾的初始频率偏移量。
32、本申请还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序以实现本申请所述的利用非线性啁啾扩频方法调制lora幅度的隐蔽信道构建方法的步骤。
33、本申请还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现本申请所述的利用非线性啁啾扩频方法调制lora幅度的隐蔽信道构建方法的步骤。
34、本申请利用非线性啁啾扩频方法调制lora幅度的隐蔽信道构建方法至少具有以下效果：
35、本申请利用非线性啁啾扩频方法调制lora幅度的隐秘信道构建方法，能够解决lorawan中存在不用于信息传输但会泄漏敏感信息的隐蔽通道安全隐患和隐蔽信道传输时存在的数据包碰撞等问题。
36、尤其涉及在lora物理层中构建新的隐蔽信道模型的方法，具体是利用非线性扩频调制方法(curving lora)调制lora幅度构建隐蔽信道，可用于增加合法应用程序的通信容量的同时解决隐蔽信道中的数据包碰撞问题，增加隐蔽信道的并行通信容量。本申请引入非线性扩频调制方法(curving lora)作为隐蔽信道的新方法，不仅具有创新性，还解决了传统方法存在的效率和碰撞问题，为隐蔽通信领域的发展提供了有力的支持，具有极大的实际意义。
37、随着通信网络的增大，数据包碰撞的问题逐渐凸显。通过采用非线性啁啾调制技术，将其取代传统的线性啁啾调制方法，本申请能够显著提升lora传输的并发吞吐量，称为非线性扩频调制方法(curving lora)。这有助于接收器成功接收弱信号传输，甚至在存在强碰撞信号的情况下，也能够成功接收弱传输信号，还使得接收器能够成功解调完全对齐的碰撞符号。
38、本申请创新了基于非线性扩频调制方法(curving lora)的隐蔽信道，具有重要的实际意义。非线性扩频调制方法(curving lora)不仅能够嵌入隐蔽信息，还具备更高的信道利用率，从而增加了合法应用程序的通信容量。此外，由于采用了非线性扩频调制，隐蔽信道可以能够在较低的sir条件下成功解调碰撞信号，进一步提高了隐蔽信道的并行传输容量，使其在复杂的无线通信环境中具备更强的适应性。
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1.利用非线性啁啾扩频方法调制LoRa幅度的隐蔽信道构建方法，在发射端与接收端之间通过合法信道进行LoRa通信，其特征在于，所述隐蔽信道构建方法包括：
2.根据权利要求1所述的隐蔽信道构建方法，其特征在于，获得所述合法信息，具体包括：检查所述传送信号的频率信息，进行正常解调解码，通过快速傅里叶变换后获得所述合法信息。
3.根据权利要求1所述的隐蔽信道构建方法，其特征在于，将所述隐蔽信道嵌入所述合法信道，具体包括：使用正交于所述合法信道的线性扩频啁啾调制方案，调制所述合法信道的幅度，将所述隐蔽信道嵌入所述合法信道。
4.根据权利要求3所述的隐蔽信道构建方法，其特征在于，在将所述隐蔽信道嵌入所述合法信道的过程中，若所述隐蔽信道引入新的频率分量，则收敛啁啾的频谱功率至预期频率点，所述预期频率点大于所述引入新的频率分量的功率。
5.根据权利要求3所述的隐蔽信道构建方法，其特征在于，所述隐蔽啁啾信息处理，包括：对所述传送信号进行幅度提取和虚部生成；
6.根据权利要求5所述的隐蔽信道构建方法，其特征在于，所述幅度提取通过下式进行：<...
【技术特征摘要】
1.利用非线性啁啾扩频方法调制lora幅度的隐蔽信道构建方法，在发射端与接收端之间通过合法信道进行lora通信，其特征在于，所述隐蔽信道构建方法包括：
2.根据权利要求1所述的隐蔽信道构建方法，其特征在于，获得所述合法信息，具体包括：检查所述传送信号的频率信息，进行正常解调解码，通过快速傅里叶变换后获得所述合法信息。
3.根据权利要求1所述的隐蔽信道构建方法，其特征在于，将所述隐蔽信道嵌入所述合法信道，具体包括：使用正交于所述合法信道的线性扩频啁啾调制方案，调制所述合法信道的幅度，将所述隐蔽信道嵌入所述合法信道。
4.根据权利要求3所述的隐蔽信道构建方法，其特征在于，在将所述隐蔽信道嵌入所述合法信道的过程中，若所述隐蔽信道引入新的频率分量，则收敛啁啾的频谱功率至预期频率点，所述预期频率点大于所述引入新的频率分量的功率。
5.根据权利要求3所述的隐蔽信道...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱睿颖，郭秀珍，顾超杰，陈积明，贺诗波，舒元超，孙优贤，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：
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