[发明专利]一种船载卫星通信系统物理层安全传输方法

权利要求书

1.一种船载卫星通信系统物理层安全传输方法，其特征在于：包括卫星发射机发射信号的过程，卫星发射机发射信号的过程包括以下步骤：

S11：将待发射信号进行幅相调制；

S12：设计快速极化跳变图案，根据快速极化跳变图案将调制后的信号映射成对应的极化状态，得到两路极化信号；

S13：将步骤S12得到的两路极化信号上变频到射频，然后通过正交双极化天线发射出去。

2.根据权利要求1所述的一种船载卫星通信系统物理层安全传输方法，其特征在于：所述步骤S13中，上变频之前，先根据反馈信道的信息对步骤S12得到的两路极化信号进行预补偿。

3.根据权利要求2所述的一种船载卫星通信系统物理层安全传输方法，其特征在于：所述预补偿为的线性补偿，为信道矩阵奇异值分解后右边酉矩阵的共轭转置，为信道矩阵奇异值分解对称矩阵的逆。

4.根据权利要求1所述的一种船载卫星通信系统物理层安全传输方法，其特征在于：所述步骤S12中的快速极化跳变图案通过以下步骤设计：

S12.1：生成两个二进制独立的伪随机序列PN1和PN2；

S12.2：确定需要的极化跳变对的数目；

S12.3：从极化角范围内随机选取若干个极化角构成第一个集合，从极化辅角的范围内随机选取若干个极化辅角构成第二个集合；其中，极化角和极化辅角为极化信号相位描述子，极化角为卫星发射机中天线的极化角，极化辅角为卫星发射机中天线的极化辅角，极化角范围为[0,α₁]，α₁∈(0,π/4)，极化辅角范围为[0,2π]；

S12.4：通过伪随机序列PN1控制选取第一个集合中的元素，通过伪随机序列PN2控制选取第二个集合中的元素，生成快速极化跳变图案。

5.根据权利要求4所述的一种船载卫星通信系统物理层安全传输方法，其特征在于：所述步骤S12.2中，极化跳变对根据式(1)得到：

式(1)中，E₁为极化跳变对中的目的信号极化状态，E₂为极化跳变对中的自干扰信号极化状态，γ_S为目的信号极化状态的极化角，δ_S为目的信号极化状态的极化辅角。

6.根据权利要求1所述的一种船载卫星通信系统物理层安全传输方法，其特征在于：还包括合法接收机接收信号的过程，合法接收机接收信号的过程包括以下步骤：

S21：合法接收机采用ODPPA天线将两路信号接收，经过下变频之后，对两路信号分别进行采样滤波，得到两路中频信号；

S22：将所述步骤S12中设计的快速极化跳变图案通过U_AB进行预处理，得到新的快速极化跳变图案，利用新的快速极化跳变图案设计极化斜投影滤波器，然后将步骤S21得到的两路中频信号通过极化斜投影滤波器进行过滤；其中，U_AB为信道矩阵奇异值分解后的左边酉矩阵；

S23：对步骤S22得到的两路信号进行极化匹配，合成原始幅相调制信号，再经过幅相调制解调，得到目的信号。

7.根据权利要求6所述的一种船载卫星通信系统物理层安全传输方法，其特征在于：所述步骤S22中，极化斜投影滤波器的等效函数为：

式(2)中，S为目的信号的极化状态，S＝[cosγ_S,sinγ_Sexpjδ_S]^T，γ_S为目的信号极化状态的极化角，δ_S为目的信号极化状态的极化辅角，I为干扰信号的极化状态，I＝[cosγ_I,sinγ_Iexpjδ_I]^T，γ_I设为π/2-γ_S，δ_I设为δ_S，表示矩阵的伪逆，H表示矩阵的Hermitian变换，表示I在目的信号极化状态空间上的正投影，E为单位阵。