一种MP-WFRFT安全通信方法及系统技术方案

本公开关于一种MP

【技术实现步骤摘要】
一种MP
‑
WFRFT安全通信方法及系统


[0001]本公开涉及保密通信
，尤其涉及一种MP
‑
WFRFT安全通信方法及系统。

技术介绍

[0002]随着互联网和移动设备的迅猛发展，无线通信技术逐渐成为人们信息交流的主要手段。但是，由于无线信道的开放性和广播性，用户信息随时面临着被窃听的风险。
[0003]相关技术中，为了降低被窃听的风险，将加密技术逐渐应用于信息和图像的传输过程中。但随着相关攻击扫描方法的成熟，传统加密技术的参数区间小，序列迭代方式简单，伴随着密钥被破译的风险。因此，有必要改善上述相关技术方案中存在的一个或者多个问题。
[0004]需要说明的是，在上述
技术介绍
部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现思路

[0005]本公开实施例的目的在于提供一种MP
‑
WFRFT安全通信方法及系统，以进一步提高物理层的数据传输加密强度。
[0006]根据本公开实施例的第一方面，提供一种MP
‑
WFRFT安全通信方法，该方法包括以下步骤：
[0007]对基带调制后的输入信号的序列进行分组，各组所述序列的长度为N，N为大于等于1的整数；
[0008]结合一维混沌映射系统以及非线性因子构成二维离散混沌映射系统；
[0009]通过所述二维离散混沌映射系统以及各组所述序列获得密文矩阵；
[0010]将所述密文矩阵经MP
‑
WFRFT变换、添加循环前缀且由并行转为串行传输后，经过数模转换发送至信道中；
[0011]接收端对接收到的串行信号序列完成模数转换以及去循环前缀后进行分组，分组后的各串行信号序列的长度为N；
[0012]对分组后的各所述串行信号序列进行MP
‑
WFRFT逆变换，并构建旋转加密逆矩阵恢复出经所述基带调制后的输入信号。
[0013]本公开的一示例性实施例中，所述结合一维混沌映射系统以及非线性因子构成的二维离散混沌映射系统的模型为：
[0014][0015]其中，a，b，c为控制参数，a∈[3,4.3],b∈(
‑
∞,
‑
1)∪(0.5,+∞),c∈(0.3,0.6]。
[0016]本公开的一示例性实施例中，所述通过所述二维离散混沌映射系统以及各组所述序列获得密文矩阵的步骤，包括：
[0017]利用所述二维离散混沌映射系统生成长度为N的离散数据序列；
[0018]基于所述离散数据序列构建星座对角加密矩阵；
[0019]通过所述星座对角加密矩阵和各组所述序列获得密文矩阵。
[0020]本公开的一示例性实施例中，所述利用所述二维离散混沌映射系统生成长度为N的离散数据序列的步骤中，设置初始值为(u0,s0)，控制参数为(a0,b0,c0)从而得到序列u,s。
[0021]本公开的一示例性实施例中，所述基于所述离散数据序列构建星座对角加密矩阵的步骤中，所述星座对角加密矩阵为W(u,s)，且W(u,s)＝US，其中，U为对角幅度变换矩阵，S为对角相位旋转矩阵。
[0022]本公开的一示例性实施例中，所述星座对角加密矩阵W(u,s)中，
[0023]根据公式(2)构建所述对角幅度变换矩阵U，其中，变量t用于调节幅度变换的范围：
[0024][0025]根据公式(3)构建所述对角相位旋转矩阵S：
[0026]S＝diag(e
‑
2πis
) (3)。
[0027]本公开的一示例性实施例中，所述通过所述星座对角加密矩阵和各组所述序列获得密文矩阵的步骤包括：
[0028]将所述序列与所述星座对角加密矩阵相乘得到密文矩阵。
[0029]本公开的一示例性实施例中，根据公式(4)得到所述密文矩阵D
i
′
：
[0030][0031]其中，D
i
为分组后的所述序列。
[0032]本公开的一示例性实施例中，所述一维混沌映射系统为cubic混沌映射。
[0033]根据本公开实施例的第二方面，提供一种MP
‑
WFRFT安全通信系统，该系统包括：
[0034]第一分组单元，用于对基带调制后的输入信号的序列进行分组，各组所述序列的长度为N；
[0035]二维离散混沌映射系统构建单元，用于结合一维混沌映射系统以及非线性因子构成二维离散混沌映射系统；
[0036]密文矩阵生成单元，用于通过所述二维离散混沌映射系统以及各组所述序列获得密文矩阵；
[0037]MP
‑
WFRFT变换单元，用于将所述密文矩阵经MP
‑
WFRFT变换、添加循环前缀且由并行转为串行传输后，经过数模转换发送至信道中；
[0038]第二分组单元，用于接收端对接收到的串行信号序列完成模数转换以及去循环前缀后进行分组，分组后的各串行信号序列的长度为N；
[0039]MP
‑
WFRFT逆变换单元，用于对分组后的各所述串行信号序列进行MP
‑
WFRFT逆变
换，并构建旋转加密逆矩阵恢复出经所述基带调制后的输入信号。
[0040]本公开提供的技术方案可以包括以下有益效果：
[0041]发射端利用二维混沌序列，分别生成幅度和相位加密矩阵，使原始星座图在幅度上进行拓展，相位上进行可控旋转，然后经WFRFT逆变换，完成混合载波调制。接收端在去掉循环前缀后，对混合载波信号进行WFRFT变换，再利用与发射端完全相同的参数生成解密矩阵，完成原始星座的重构过程。由于二维混沌序列的初值敏感性，合作接收机和发射机之间具有相同的调制参数和混沌初始化参数，而窃听方即使存在极小的参数偏差，也无法正确处理接收信号，进而增强了WFRFT传输方法的保密性能。
[0042]本公开中，在一维混沌映射系统中引入了非线性因子构成二维离散混沌映射系统，使得非线性因子对原始一维混沌映射的迭代过程进行扰动，以增强混沌系统动力学特性和序列伪随机性。之后，又利用构建好的二维离散混沌映射系统对基带调制后且进行了分组的输入信号序列进行星座幅相加密并获得密文矩阵，再将该密文矩阵经过MP
‑
WFRFT变换，进一步消除了数据统计特征，同时提升了MP
‑
WFRFT变换的抗参数扫描性能。通过数值仿真结果表明，本申请提供的MP
‑
WFRFT安全通信方法，加密数据的星座图呈类高斯分布，且传输系统对密钥的敏感性良好，进一步提高了物理层的数据传输加密强度。
[0043]应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
[0044]此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种MP
‑
WFRFT安全通信方法，其特征在于，包括以下步骤：对基带调制后的输入信号的序列进行分组，各组所述序列的长度为N，N为大于等于1的整数；结合一维混沌映射系统以及非线性因子构成二维离散混沌映射系统；通过所述二维离散混沌映射系统对各组所述序列进行星座幅相加密并获得密文矩阵；将所述密文矩阵经MP
‑
WFRFT变换、添加循环前缀且由并行转为串行传输后，经过数模转换发送至信道中；接收端对接收到的串行信号序列完成模数转换以及去循环前缀后进行分组，分组后的各串行信号序列的长度为N；对分组后的各所述串行信号序列进行MP
‑
WFRFT逆变换，并构建旋转加密逆矩阵恢复出经所述基带调制后的输入信号。2.根据权利要求1所述安全通信方法，其特征在于，所述结合一维混沌映射系统以及非线性因子构成的二维离散混沌映射系统的模型为：其中，a，b，c为控制参数，a∈[3,4.3],b∈(
‑
∞,
‑
1)∪(0.5,+∞),c∈(0.3,0.6]。3.根据权利要求1所述安全通信方法，其特征在于，所述通过所述二维离散混沌映射系统对各组所述序列进行星座幅相加密并获得密文矩阵的步骤，包括：利用所述二维离散混沌映射系统生成长度为N的离散数据序列；基于所述离散数据序列构建星座对角加密矩阵；通过所述星座对角加密矩阵和各组所述序列获得密文矩阵。4.根据权利要求3所述安全通信方法，其特征在于，所述利用所述二维离散混沌映射系统生成长度为N的离散数据序列的步骤中，设置初始值为(u0,s0)，控制参数为(a0,b0,c0)从而得到序列u,s。5.根据权利要求4所述安全通信方法，其特征在于，所述基于所述离散数据序列构建星座对角加密矩阵的步骤中，所述星座对角加密矩阵为W(u,s)，且W(u,s)＝US，其中，U为对角幅度变换矩阵，S为对角相位旋转矩...

【专利技术属性】
技术研发人员：王西康，孟庆微，许华，史蕴豪，韩顾宇飞，
申请(专利权)人：中国人民解放军空军工程大学，
类型：发明
国别省市：