[发明专利]一种基于恒定包络信号的物理层隐蔽传输装置及方法

说明书

本发明涉及一种基于恒定包络信号的物理层隐蔽传输装置及方法，属于无线通信领域。本发明通过在恒定包络信号发生器与发射天线之间嵌入阻抗切换装置，实现天线阻抗的快速切换，从而在射频发射端通过模拟键控的方式使原始信号的包络发生改变，以达到在物理层实现隐蔽传输的目的；同时，本发明通过多天线的形式，在不影响原信号解调的基础上，为隐蔽信息添加干扰信号，加密所传输的隐蔽信息。本发明在接收端使用包络检波、信道估计和相应的隐蔽信息解码器得到去除干扰信号后的隐蔽信息，使用恒定包络信号解调器得到原始恒定包络信息。本发明具有低功耗、低成本、隐蔽性高和抗截获能力强的特点。

技术领域

本发明涉及一种基于恒定包络信号的物理层隐蔽传输装置及方法，属于无线通信领域。

背景技术

物联网常用的无线通信技术包括Zigbee技术、Wifi技术、Bluetooth(蓝牙)技术以及LoRa技术等。其中，Zigbee技术、Bluetooth技术、Lora技术等均为恒定包络信号，均通过改变传输信号的相位或者频率来编码信息，相关解调端也仅通过检测传输信号的相位或者频率来解调信息。因此，这些恒定包络信号均缺乏对物理层信号幅度方面的检测和利用，因此，针对这些技术，可以通过调制其物理层信号幅度方面的信息，在不影响原始信号解调的基础上，建立隐蔽信道，完成隐蔽信息的调制和解调。

现有的对于各种恒定包络信号的抗截获和抗干扰技术通常采用直接序列扩频技术、跳频技术等实现信号层面感知度低或在协议层进行加解密，然而由于这些技术出现的时间较早，这对这些加密和隐藏技术已存在很多有效的对抗手段，因此这些技术相关设备隐蔽性较弱，容易被识别窃取或干扰摧毁。因此，需要设计一种能够在不影响原始包络信息传输前提下实现隐蔽信息有效传输的物理层隐蔽传输装置及方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于恒定包络信号的物理层隐蔽传输装置及方法，本发明通过射频端幅值键控的方式改变信号的包络值，从而达到以信号包络为载体传输隐蔽信息的目的，实现隐蔽传输的低消耗、高可靠性。同时，本发明通过多天线的形式，在不影响原信号解调的基础上，为隐蔽信息添加干扰信号，加密所传输的隐蔽信息。

本发明的目的是通过以下技术方案实现。

一种基于恒定包络信号的物理层隐蔽传输装置，包括：恒定包络信号发射模块、隐蔽信息获取及调制模块、控制模块、阻抗切换模块、恒定包络信号解调模块、包络检波模块、隐蔽信息提取模块和隐蔽信息解调模块。

其中，所述恒定包络信号发射模块、隐蔽信息获取及调制模块、控制模块、第一阻抗切换模块和第二阻抗切换模块构成物理层隐蔽信息发射端；所述恒定包络信号解调模块、包络检波模块、隐蔽信息提取模块及隐蔽信息解调模块构成物理层隐蔽信息接收端。

所述恒定包络信号发射模块用于产生不同调制体制的恒定包络信号，用作隐蔽信息的嵌入载体。

所述隐蔽信息获取及调制模块通过其他途径从外界获取隐蔽信息，编码调制成为二进制比特流数据并依据编码产生相应干扰信号。

所述控制模块用于将二进制比特流形式的隐蔽信息转化为包络键控信号，用于控制阻抗切换模块进行阻抗变换，从而实时改变包络值。

所述第一阻抗切换模块用于实时切换天线的阻抗值，使天线按照不同的阻抗向外界发送射频信号，从而改变实现信号包络的改变，达到将隐蔽信息调制在包络中的目的。

所述第二阻抗切换模块用于实时切换天线的阻抗值，使天线按照不同的阻抗向外界发送射频信号，从而进一步改变接收端信号的包络，达到将干扰信号叠加在隐蔽信息中，令监听者无法识别包络中所含隐蔽信息的目的。

所述恒定包络信号解调模块用于解调相应的恒定包络信号，从恒定包络信号解调模块中可获得恒定包络信号中的原始信息。

所述包络检波模块用于检测接收信号包络值，获得含有隐蔽信息和干扰信号的信号包络。