[发明专利]一种基于双向时域波形混叠的高安全通信技术

说明书

技术领域

本发明属于通信技术领域的安全通信方向，涉及混合信号传输及波形重构抵消技术，可应用于强调信息传输安全的多种通信场合。

背景技术

通信的基本方式是：发送设备将待传送的信息经过调制后在物理信道中发送，接收设备从相应信道中接收信号并解调恢复出原始的发送信息。在涉及国家军事、政治、经济等重要场合，保密通信十分重要。当前通信领域，加强通信安全的主要手段是信源加密和信道抗截获技术。信源加密就是在信道编码之前利用加密算法对传输的信号进行加密处理，接收端在解调信号以后，必须利用对应的解密规则对信号解密才能获得原始信息，目前大部分保密通信系统均采用该手段。但这种保密手段以数学理论为基础，理论上是可以破解的，随着计算机计算能力的发展，尤其是量子计算机的发展，大大降低了密码破译的周期。信道抗截获技术就是采用一定的技术手段隐藏信道传输过程中的信号特征，提高信号的抗检测、抗定位及抗截获能力，如扩频、跳频、成对载波多址技术等。

信道抗截获技术近年来得到广泛应用，截获技术也同样发展迅速。扩频、跳频技术具有较强的抗检测及抗截获能力，但采用非线性检测算法，仍能有效检测到信号，如高阶累积量、混沌阵子等方法，在不知道伪随机码的情况下，依然可以检测出传统扩频、跳频信号。信号被检测出之后，极有可能被定位和截获。因为对于一般的扩频、跳频信号，利用高性能计算机，可以分析出扩频码和跳频图案，从而对信号进行解调。换言之，传统的基于扩频/跳频的抗截获技术存在通信安全隐患。

1997年由Mark D.Dankberg等人提出了成对载波多址技术(PCMA)，该技术应用于卫星通信，利用通信终端上行信号在时频空域均发生混叠，难以被分离解调的特点，达到抗截获的目的。在这种通信方式中，相互通信的两个终端使用相同的上、下行链路进行通信，发射的信号经卫星转发后在时/频域完全重叠；通信双方在本地存储有发射信号样本，接收到混合信号后可将本地干扰信号去除，分离出对方发送的信号，保证正常通信。而对于截获方而言，由于不具备任何一方信号样本，无法将混合信号分离，从而使得这种方式具有很强的抗截获性能。但是，对于PCMA技术而言，其上行信号为单路信号，不具备抗截获性能；组成下行混合信号的两个信号由不同的终端发送，且需要借助一个透明的转发器进行信号混叠，使得整个技术方案的应用场合受到限制，且实现过程复杂、设备昂贵。

为进一步加强通信的安全性，本发明提供一种基于双向时域波形混叠的高安全通信技术，该技术利用通信双方已有的本地信号对对方信号进行混叠与掩盖，实现对通信全程的保密处理，目前未见有关该技术的专利申明。

发明内容

本发明提供一种基于双向时域波形混叠传输来提高信道传输安全性的方法。本发明通信全过程采用混合信号通信，非合作方很难从混合信号中分离出有用信号，保证了通信的信息安全。该方法的基本思想在于充分利用通信双方已有的本地信号对对方信号进行混叠与掩盖。通信双方均发送及接收混合信号，双方在接收并分离出对方信号后，分别与本地信号进行混叠后再发送出去。接收到混合信号后，合作方可利用本地信号采用波形重构抵消方法分离出对方信号，完成正常通信，而非合作方法不知晓任何一方的信号样本，无法分离混合信号，保证了信息传输安全性。

本发明的技术实现方案如下：

基于双向时域波形混叠的高安全通信技术，首先将原始信息调制成发送波形，与动态伪装波形送入到波形混叠模块中，在时域上对两个信号波形进行混叠，即对原始波形进行伪装和隐藏后，再送入信道中传输。通信步骤包括：

步骤1：发送方接收对方传输的信号并解调译码得到对方发送信息，并由该信息重构伪装波形S₁。

步骤2：发送方根据待发送信息生成发送波形S₂，并将该波形与步骤1得到的伪装波形送入混叠模块，使得两个信号在时/频域发生混叠，得到混叠信号S_1，2，再将混叠信号送入信道传输。

步骤3：接收方接收混叠信号之后，首先根据本地保存的已发送信息和同步估计的时延，信道特性重构伪装波形S₁，并从接收波形中去除该波形，从而恢复发送端的原始波形S₂，再进行解调译码，获取有用信息。

在步骤3中，接收端的混合信号经过时延和信道畸变，引入了信道噪声和码间串扰等，为获取传输信息，首先需要对混合信号进行分离，得到对方的原始传输波形。该步骤中需要进行同步处理和信道参数估计，并根据同步参数重构伪装波形及进行波形消除。

附图说明