[发明专利]基于扩展加权分数傅里叶变换的波形多样化安全传输方法及系统

说明书

基于扩展加权分数傅里叶变换的波形多样化安全传输方法及系统，它属于无线通信技术领域。本发明解决了现有混合载波安全通信方法由于受到参数维度的限制而波形多样性较差，导致抗截获性能差的问题。本发明针对现行安全体制设计了一种波形多样化安全传输方法，通过对信号进行扩展加权分数傅里叶变换，可以得到具有高参数维度和设计灵活性的扩展混合载波信号。由于对变换形式的扩展，信号波形具有较强的多样性，这使得通过暴力破解实现正确反变换的计算复杂度得到了大幅度的提升，有效降低了窃听者截获信号的概率，增强了系统的物理层安全性能，保障了通信的保密性。同时本发明对现有安全方法具有良好的兼容性。本发明可以应用于无线通信技术领域。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，具体涉及一种基于扩展加权分数傅里叶变换的波形多样化安全传输方法及系统。

背景技术

在无线通信领域，随着通信保密性需求的快速增长，信息安全传输成为人们重点关注的问题。物理层安全技术作为一类对以密码学为核心的上层加密体系的补足安全手段展现出了重要的价值并得到了广泛的研究。近年来，加权分数傅里叶变换这一具有良好可实现性的变换域信号处理手段逐渐被引入物理层安全领域并取得了较好的研究成果。然而，现有的混合载波系统对信号特征的改变受到经典加权分数傅里叶变换形式的限制，其参数维度和多样性仍有提升的空间，导致现有的通信方法在对抗窃听者截获方面的性能仍然比较差，传输的安全性较低，因此，对信号形式进行设计以进一步提升通信的保密性成为一个值得研究的问题。

发明内容

本发明的目的是为解决现有的混合载波安全通信方法由于受到参数维度的限制而波形多样性较差，导致抗截获性能差，传输的安全性低的问题，而提出了一种基于扩展加权分数傅里叶变换的波形多样化安全传输方法及系统。

本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案是：

一种基于扩展加权分数傅里叶变换的波形多样化安全传输方法，所述方法具体包括以下步骤：

步骤一、将信源产生的0、1比特数据进行基带的星座映射，获得星座映射后的调制结果；

步骤二、对步骤一获得的调制结果进行分组：从调制结果的首位开始，将调制结果分成M个长度相等的数据块，每个数据块的长度L均为2^N，N为正整数，每个数据块对应一帧数据，将第i′帧数据表示为X_i′,i′＝1,2,3,...,M，M为数据块的总个数；

X_i′＝[x₀ x₁ ... x_L-1]，x₀，x₁，…，x_L-1分别为第i′帧数据X_i′中的第1个，第2个，…，第2^N个数据；

步骤三、分别对步骤二获得的每一帧数据进行扩展加权分数傅里叶变换，得到每一帧数据经过扩展加权分数傅里叶变换获得的输出信号；

将第i′帧数据经过扩展加权分数傅里叶变换获得的输出信号表示为X_i′1，X_i′1的表达式具体为：

X_i′1^T＝S[F_k]X_i′^T

其中，上角标T代表转置，S[·]表示对变换迭代矩阵F_k进行累乘，变换迭代矩阵F_k是大小为N*N的分块对角矩阵，k＝0,1,...,N-1，N＝log₂L，变换迭代矩阵F_k的第j个子块表示为：