专利名称：一种信号编码加密传输的方法
技术领域：
本发明涉及一种通信方法，特别是涉及一种信号编码加密传输的保密通信方法。
背景技术：
通信业的快速发展带来了保密通信的问题，信息被非法截取和盗窃经常造成严重后果，因此保密通信越来越受到人们的关注。目前，已在通信中应用的保密技术有信息加密、信道保密、加扰、特殊或多重调制、扩频等。另外还有一些新的通信保密方法如混沌保密通信技术，正处于研究阶段。公知的，在信号传输时为了使信号的频谱特性与信道的频谱特性相匹配，提高抗噪声能力和降低误码率，通常是在传输前对数字信号进行某种处理如编码、波形变换，以减少数字信号中的低频分量和高频分量，或者通过某种调制使模拟或数字信号的频谱搬移。因此要实现信号保密传输，一般是通过改变传输频率、调制方式、编码方式或其它传输参数，从而改变信号的传输方式，达到抗干扰、抗截获的效果。但是传统的方法和系统所能达到的效果，对于具有高保密性能要求的通信系统来说是极其有限的。因此，为了获得高的保密性，往往需要将多种保密技术结合使用，但是由此带来系统的复杂度和成本大幅度提高的问题。而保密性能较好的CDMA技术是基于扩频通信，在现有通信系统无法应用， 且技术复杂、建设成本高。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供一种信号编码加密传输的方法，是基于特殊变换函数族的逆变换来实现的，并通过数字信号的串改并，以及加密变换矩阵对信号顺序的处理和从M个解码波形信号中挑选出N个编码波形信号的方式，具有很强的保密性，是一种全新的加密传输方法，适用于各种类型的模拟通信系统和数字通信系统。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种信号编码加密传输的方法，包括发送端的信号处理和接收端的信号处理；发送端的信号处理包括如下过程Al.将串行的数字信号转换成N位一组的并行数字信号；Bi.将N位一组的并行信号中的每位数字信号分别用一个特殊变换函数族的逆变换波形信号{又 (0、2又 (0…N又 (0)进行编码；该N个编码波形信号是从M个编码波形信号中预先随机挑选出来的并作为编码信号族；Cl.将N个编码波形叠加后一起输出；接收端的信号处理包括如下过程al.用N个解码波形信号{Sd(nt),2Sd(nt)...NSd(nt)}作为N个并行信号的判别端分别对N个编码波形的叠加信号进行正交积分运算，分别得出对应位的数字信号；该N个解码波形信号是从M个解码波形信号中预先挑选出来的并作为解码信号族；bl.将N位并行数字信号转换成串行的数字信号；
其中，所述编码信号族{乞 (0、2sdn(t)…NtG)}和所述解码信号族|Sd(nt)、 2Sd(nt)... NSd (nt)}满足特殊逆变换关系；编码信号§Jt)、2 Sdn{t)…N^j(Z)本身之间、解码信号& (nt)、2Sd (nt). . . NSd (nt)本身之间均为非正交，而编码信号又 ⑴、 2Sdn(t) ...N^j(Z)与其对应的解码信号,2Sd(nt).. · NSd(nt)之间相互正交；所述特殊逆变换为Chen-Mobius变换。所述的发送端的信号处理过程中，在步骤Al与步骤Bl之间还包括采用将步骤Al 得到的N位并行数字信号乘以一个N*N加密变换矩阵的方式，去改变N位并行数字信号的信号顺序；所述的接收端的信号处理过程中，在步骤al与步骤bl之间还包括采用将步骤 al得到的N位并行数字信号乘以一个N*N解密变换矩阵的方式，去恢复得到所述步骤Al得到的N位并行数字信号的信号顺序；其中，N*N解密变换矩阵是发送端的加密变换矩阵的逆矩阵。所述发送端的N*N加密变换矩阵是一个每行只有一个非零元素(1)，且各行的非零元素都不在同一列的矩阵。所述解调信号族{Sd(nt)、2&(nt)...N&(nt)}由不同类和/或同类但频率不同的数字信号组成，所述编码信号族{又 (0、2sdn(t) _··Ν又 (0}是不同类和/或同类但频率不同的特殊逆变换信号；所述特殊逆变换为Chen-Mobius变换。在发送端，所述的N个编码波形信号从M个编码波形信号中预先随机挑选出来的过程，是M中选N共有《个选择，且随机选出的一个必须用一定格式编码，并将其作为加密编码传输密钥的第一个部分；按一定的算法形成公钥，在发送端与接收端通信一建立时就首先发送给接收端；在接收端，按照私钥的方式解出第一个部分的密码，以实现从M个解码波形信号中预先挑选与N个编码波形信号相对应的N个解码波形信号。在发送端，所述的N个编码波形信号从M个编码波形信号中预先随机挑选出来的
过程，是M中选N共有《个选择，且随机选出的一个必须用一定格式编码，并将其作为加密编码传输密钥的第一个部分；所述的Ν*Ν加密变换矩阵是从N ！中选出的一个，并用一定的编码格式来表征选出的是N ！中的哪一个，并将其作为加密编码传输密钥的第二个部分；将两部分按一定格式结合起来，并按一定的算法形成公钥，在通信一建立时就首先发送给接收端；在接收端，按照私钥的方式分别解出第一个部分和第二个部分的密码，用第一个部分密码以实现从M个解码波形信号中预先挑选与N个编码波形信号相对应的N个解码波形信号，用第二个部分密码得到解密变换矩阵，该解密变换矩阵与所述的Ν*Ν加密变换矩阵形成一对正逆矩阵。本发明解决其技术问题所采用的另一技术方案是一种信号编码加密传输的方法，包括发送端的信号处理和接收端的信号处理；发送端的信号处理包括如下过程Α2.将串行的数字信号转换成N位一组的并行数字信号；Β2.将N位并行数字信号乘以一个Ν*Ν加密变换矩阵得到信号顺序变化的N位并行数字信号；C2.将信号顺序变化的N位并行数字信号中的每位数字信号分别用一个特殊变换函数族的逆变换波形信号作为编码信号族{又 (0、2^n(0-Ν又 (0}进行编码；D2.将N个编码波形叠加后一起输出；
接收端的信号处理包括如下过程a2.用N个解码波形信号作为解码信号族|Sd(nt)、2&(nt). . . N\(nt)}用作N个并行信号的判别端分别对N个编码波形的叠加信号进行正交积分运算，分别得出对应位的数字信号；b2.将步骤a2得到的N位并行数字信号乘以一个N*N解密变换矩阵，得到与所述步骤A2的信号顺序相同的N位并行数字信号；c2.将N位并行数字信号转换成串行的数字信号；其中，N*N解密变换矩阵是发送端的加密变换矩阵的逆矩阵；所述编码信号族 、~SJt)、2Sdn{t)…N乞 (0}和所述解码信号族ISd(Iit) ,2Sd(nt).. · NSd(nt)}满足特殊逆变换关系；编码信号乞 (0、2Sdn(t)…N^j(Z)本身之间、解码信号,2Sd(nt)... NSd(nt) 本身之间均为非正交，而编码信号又 (0、2又 ( )···Ν又 (0与其对应的解码信号&(nt)、 2Sd(nt).. . NSd(nt)之间相互正交；所述特殊逆变换为Chen-Mobius变换。所述的N个编码波形信号是从M个编码波形信号中预先随机挑选出来；所述的N 个解码波形信号是从M个解码波形信号中预先挑选出来的。所述发送端的N*N加密变换矩阵是一个每行只有一个非零元素(1)，且各行的非零元素都不在同一列的矩阵。所述解调信号族{Sd(nt)、2&(nt)...N&(nt)}由不同类和/或同类但频率不同的数字信号组成，所述编码信号族{又 (0、2sdn(t) _··Ν又 (0}是不同类和/或同类但频率不同的特殊逆变换信号；所述特殊逆变换为Chen-Mobius变换。所述的Ν*Ν加密变换矩阵是从N ！中选出的一个，并用一定的编码格式来表征选出的是N ！中的哪一个，并将其作为加密编码传输密钥的第二个部分；并按一定的算法形成公钥，在发送端与接收端通信一建立时就首先发送给接收端；在接收端，按照私钥的方式解出第二个部分的密码，用第二个部分密码得到解密变换矩阵，该解密变换矩阵与所述的 Ν*Ν加密变换矩阵形成一对正逆矩阵。在发送端，所述的N个编码波形信号从M个编码波形信号中预先随机挑选出来的过程，是M中选N共有《个选择，且随机选出的一个必须用一定格式编码，并将其作为加密编码传输密钥的第一个部分；所述的Ν*Ν加密变换矩阵是从N ！中选出的一个，并用一定的编码格式来表征选出的是N ！中的哪一个，并将其作为加密编码传输密钥的第二个部分；将两部分按一定格式结合起来，并按一定的算法形成公钥，在通信一建立时就首先发送给接收端；在接收端，按照私钥的方式分别解出第一个部分和第二个部分的密码，用第一个部分密码以实现从M个解码波形信号中预先挑选与N个编码波形信号相对应的N个解码波形信号，用第二个部分密码得到解密变换矩阵，该解密变换矩阵与所述的Ν*Ν加密变换矩阵形成一对正逆矩阵。本发明的有益效果是，由于采用了在发送端，将串行的数字信号转换成N位一组的并行数字信号；然后将N位数字信号乘以一个Ν*Ν加密变换矩阵，以改变N位并行数字信号的信号顺序；再将N位信号中的每位数字信号分别用一个特殊变换函数族的逆变换波形信号{又 (0、2^n(0-Ν又 (0)进行编码；且该N个编码波形信号是从M个编码波形信号中预先随机挑选出来的并作为编码信号族；最后将N个编码波形叠加后一起输出；在接收
7端，先用N个解码波形信号{Sd(nt) ,2Sd(nt).. . N\(nt)}对N个编码波形的叠加信号进行正交积分运算，分别得出对应位的数字信号；再将N位数字信号乘以一个N*N解密变换矩阵， 且该解密变换矩阵为加密变换矩阵的逆矩阵，得到N位并行数字信号，最后再将N位并行数字信号转换成串行的数字信号。该处理过程，一是利用了特殊变换函数族的逆变换进行编码处理；二是，N个编码波形信号的选择是M中选N共有《个选择；三是，N*N加密变换矩阵是从N ！中选出的一个；因此，保密性很高，具有很强的抗干扰和抗截获的能力。以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明；但本发明的一种信号编码加密传输的方法不局限于实施例。
图1是实施例三本发明的发送端的系统框图；图2是实施例三本发明的接收端的系统框图。
具体实施例方式为了更清楚地揭示和阐明本发明的要点，有必要对本发明使用的特殊逆变换数学方法及其在通信上的应用原理进行简要描述数学上，一些周期函数族通过特殊逆变换能够找到相应的正交函数族(即在两个函数族之间构成映射关系的函数相互正交)，若周期函数族本身是非正交的(即函数族中的各个函数之间非正交)，则经特殊逆变换得到的正交函数族本身也是非正交的(即函数族中的各个函数之间非正交)。若周期函数族以ISd(Iit)、2 (nt)...m&(nt)}表示，且函数 Sd(nt),2Sd(nt)...mSd(nt)之间是非正交的，经特殊逆变换得到的函数族以 {^ (0、2Sdn(t)…!!!、(^表示。根据傅立叶分析方法，任何信号都可用许多不同频率不同幅值的正弦波和/或余弦波分量叠加而成。因此，函数ISd(Iit)可以展开为公知的傅立叶级数，而函数/又 (0则是含特殊逆变换系数I (η)的有限个正弦或余弦分量的叠加，即表示为如下= ㈨cos 域/又力)=2>㈨如泔,其中η是正整数，求和号表示对所有可能的η求和。式中，逆变换系数Ι(η)是由其对应的函数的傅立叶级数展开系数经特殊逆变换算法计算得到的。特殊逆变换的数学算法有许多种，如Chen-Mobius变换。 可以证明，经特殊逆变换得到的函数又 (0与其对应的函数&(肚)是正交的，而各个函数 ~SJt)、2Sdn(t)…ml⑴之间却是非正交的。在通信理论上，由非正交函数& (nt)、2Sd (nt). . . mSd (nt)组成的周期函数族 {Sd(nt)、2&(nt)...n^d (nt)}，表示一个由若干非正交周期信号组成的周期信号族。而按照上述特殊逆变换方法得到的、由非正交函数又 (0、2又 (0…mtG)组成的函数族 {^ (0、2Sdn(t)-mSdn(t)},表示一个与所述周期信号族正交的、但本身非正交的特殊逆变换信号族。特殊逆变换信号族与周期信号族构成一一对应的正交映射关系。(在下面的叙述中，为了简便起见将不再对信号与其表达函数进行区分，而是用相同的表示法来表示。)应用上述数学分析的结果可知，经特殊逆变换后得到的信号在频域上具有非常简单的频谱，非常适于在信道中传输，并且非常容易产生，因此可以用作调制载波、编码信号。不仅如此，经特殊逆变换得到的信号与其对应的周期信号虽然属于两类不同的信号，但它们是相互正交的，因此将周期信号用作解调载波、解码信号即可实现相干解调和处理。具有上述性质的周期信号族种类很多。实际应用中，通常选择一些具有简单的波形、且容易产生的信号，如各种数字脉冲，包括矩形脉冲、奇对称与偶对称方波、奇对称与偶对称三角波、锯齿波信号以及它们的组合。因为，一方面这些数字信号在时域上具有非常简单的波形，而频谱却非常广泛，因此既不适于在信道中传输，也不能用于调制。但这些信号极其容易产生，因此作为解调载波、解码信号是非常适宜的。另一方面，这些数字信号不但不同类型之间是非正交的，而且同一类型频率不同的信号之间也是非正交的，保证了经过特殊逆变换得到的不同类型的调制载波、编码信号、以及同一类型不同频率的信号之间也都是非正交的。基于上述分析，本发明通过采用所述的周期信号族和其对应的特殊逆变换正交信号族，作为解调载波信号和调制载波信号、或者解码信号和编码信号，对所有信号进行数字化，然后对串行信号实行串改并，N位一组，乘以加密变换矩阵后，对这N位并行信号进行编码，然后叠加在一起进行输出。在接受端对接收到的信号进行与发送端相反的解码变换，提供了一种具有很高抗噪声能力和极低误码率、并且可以通过简单的相干方法实现信号解码的新型保密通信方法。实施例一，本发明的一种信号编码加密传输的方法，包括发送端的信号处理和接收端的信号处理；发送端的信号处理包括如下过程Al.将串行的数字信号转换成N位一组的并行数字信号；Bi.将N位一组的并行信号中的每位数字信号分别用一个特殊变换函数族的逆变换波形信号{又 (0、2又 (0…N又 (0)进行编码；该N个编码波形信号是从M个编码波形信号中预先随机挑选出来的并作为编码信号族；Cl.将N个编码波形叠加后一起输出；接收端的信号处理包括如下过程al.用N个解码波形信号|Sd(nt)、2&(nt). . . N\(nt)}作为N个并行信号的判别端分别对N个编码波形的叠加信号进行正交积分运算，分别得出对应位的数字信号；该N个解码波形信号是从M个解码波形信号中预先挑选出来的并作为解码信号族；bl.将N位并行数字信号转换成串行的数字信号；其中，所述编码信号族{又 (0、…NtG)}和所述解码信号族|Sd(nt)、 2Sd(nt)... NSd (nt)}满足特殊逆变换关系；编码信号§Jt)、2 Sdn{t)…N^j(Z)本身之间、解码信号& (nt)、2Sd (nt). . . NSd (nt)本身之间均为非正交，而编码信号又 ⑴、 2Sdn(t) ...N^j(Z)与其对应的解码信号,2Sd(nt).. · NSd(nt)之间相互正交；所述特殊逆变换为Chen-Mobius变换。所述解调信号族{Sd(nt)、2&(nt)...N&(nt)}由不同类和/或同类但频率不同的数字信号组成，所述编码信号族{又 (0、2sdn(t) _··Ν又 (0}是不同类和/或同类但频率不同的特殊逆变换信号；所述特殊逆变换为Chen-Mobius变换。在发送端，所述的N个编码波形信号从M个编码波形信号中预先随机挑选出来的过程，是M中选N共有《个选择，且随机选出的一个必须用一定格式编码，并将其作为加密编码传输密钥的第一个部分；按一定的算法形成公钥，在发送端与接收端通信一建立时就首先发送给接收端；在接收端，按照私钥的方式解出第一个部分的密码，以实现从M个解码波形信号中预先挑选与N个编码波形信号相对应的N个解码波形信号。实施例二，本发明的一种信号编码加密传输的方法，包括发送端的信号处理和接收端的信号处理；发送端的信号处理包括如下过程A2.将串行的数字信号转换成N位一组的并行数字信号；B2.将N位并行数字信号乘以一个N*N加密变换矩阵得到信号顺序变化的N位并行数字信号；C2.将信号顺序变化的N位并行数字信号中的每位数字信号分别用一个特殊变换函数族的逆变换波形信号作为编码信号族{又 (0、2^n(0-N又 (0}进行编码；D2.将N个编码波形叠加后一起输出；接收端的信号处理包括如下过程a2.用N个解码波形信号作为解码信号族|Sd(nt)、2&(nt). . . N\(nt)}用作N个并行信号的判别端分别对N个编码波形的叠加信号进行正交积分运算，分别得出对应位的数字信号；b2.将步骤a2得到的N位并行数字信号乘以一个N*N解密变换矩阵，得到与所述步骤A2的信号顺序相同的N位并行数字信号；c2.将N位并行数字信号转换成串行的数字信号；其中，N*N解密变换矩阵是发送端的加密变换矩阵的逆矩阵；所述编码信号族 、~sjt)、2Sdn{t)…N乞 (0}和所述解码信号族{Sd(nt) ,2Sd(nt).. · NSd(nt)}满足特殊逆变换关系；编码信号乞 (0、2Sdn(t)…N^j(Z)本身之间、解码信号,2Sd(nt)... NSd(nt) 本身之间均为非正交，而编码信号又 (0、2又 ( )···Ν又 (0与其对应的解码信号&(nt)、 2Sd(nt).. . NSd(nt)之间相互正交；所述特殊逆变换为Chen-Mobius变换。所述发送端的N*N加密变换矩阵是一个每行只有一个非零元素(1)，且各行的非零元素都不在同一列的矩阵。所述解调信号族{Sd(nt)、2&(nt)...N&(nt)}由不同类和/或同类但频率不同的数字信号组成，所述编码信号族{又 (0、2sdn(t) _··Ν又 (0}是不同类和/或同类但频率不同的特殊逆变换信号；所述特殊逆变换为Chen-Mobius变换。所述的Ν*Ν加密变换矩阵是从N ！中选出的一个，并用一定的编码格式来表征选出的是N ！中的哪一个，并将其作为加密编码传输密钥的第二个部分；并按一定的算法形成公钥，在发送端与接收端通信一建立时就首先发送给接收端；在接收端，按照私钥的方式解出第二个部分的密码，用第二个部分密码得到解密变换矩阵，该解密变换矩阵与所述的 Ν*Ν加密变换矩阵形成一对正逆矩阵。实施例三，参见图1、图2所示，本发明的一种信号编码加密传输的方法，在图1中，输入信号可为模拟或数字信号，在发送端，应用高速A/D转换将所有信号转变成串行数字信号(当输入信号为数字信号时，就不需要高速A/D转换)；而后是串改并，将串行的数字信号转换成N位一组的并行信号，对Chen-Mobius变换函数族而言，N可以是8位。在对N位的数字信号用逆变换波形编码输出之前，这N位一组的数字信号还需乘以一个N*N的加密变换矩阵，将这N位数字信号变换顺序。而后，每位信号(1或0)用一个特殊变换函数族(例如数字信号及其Chen-Mobius变换)的逆变换波形进行编码；而这些编码波形是从M个波形中随机挑选出来的，(这M个编码波形是几类特殊变换函数族的逆函数信号族{又 (0、2又 (0…m又 (0))。而关键的加密步骤是对这N位一组的并行信号还要乘以一个N*N的加密变换矩阵，将原先的N位数字信号转换顺序，而后将其用编码波形编码输出；输出时，这N位(或者说N个)编码波形是直接叠加在一起，从一条传输线上输出的。注意，这些编码波形的最高频率是根据所用的传输物理介质的最佳传输频带设定的。因此，在任何的传输介质上，都可以很好地实现本发明的信号保密传输。而对于具有很高频率传输频带的传输介质，编码后的N位叠加在一起的波形，可以调制在更高频率的载波信号上，这些载波信号可以是特殊逆变化函数族的适当信号，首次调制载波信号的频率必须是编码信号最高频率的十倍以上。调制的次数T (当然，每次调制的频率都必须是前次调制载波频率的十倍以上)，可以根据保密性能要求与传输的频段要求来综合考虑。这时，在此新增加的调制阶段实现了辅助加密，不但对信号的编码加密传输没有影响，而且是与其它加密手段联合运用，进一步提高了通信的保密性能。当然，增加了 T次的调制后，在接收端就必须相应地增加T次的解调步骤，才能解调出相应的信号。而且，如前所述，编码信号与解调载波信号均可在多类的周期信号中选择，且每一类信号还具有不同频谱、幅度等的选择，而通过特殊逆变换得到的调制载波信号也是多种多样的。因此在实际应用中，编码信号与解调载波信号具有非常广大的选择空间，并且还可以根据需要进行灵活多样的组合。图2中，在接收端，这些发送端N位并行输出的信号同时输入N个并行的信号判别端。每个判别端生成一个特殊变换函数的正函数信号与送入的N个编码波形的叠加进行正交积分运算，判别出每一位的数字信号。每个波形判别器的核心是一个乘法积分器N个叠加在一起的输入波形输入乘法积分器的一端；而判别器自己生成的作为相应位的解密波形的特殊变换函数的正函数波形(|Sd(t)、Sd(2t)...&(Nt)})输入乘法积分器的另一端；经乘法积分器的积分运算，就可判别出本位的数字信号了(是1或者是0)。N位数字信号的编码波形是由M个编码波形中挑出来的。接收端的N位编码波形的排列是由密钥的第一部分决定，并由密钥的传输、解密机制来解出，并确定出各位的解密波形。由于特殊变换函数族的特殊性质，N个叠加在一起的编码信号与每一个特殊变换函数的正函数信号都能正交积分运算判别出相应位的信号，(例如对于数字信号及其Chen-Mobius变换，N起码可以是 8)。而后，再将这解出的N位信号乘以一个N*N的解密变换矩阵(这个解密变换矩阵是信号发送端的加密变换矩阵的逆矩阵)，就可恢复原先的各个N位并行数字信号了。而后将各组并行的N位信息转变成原先的串行数字信号；如果须要，再经高速D/A转换恢复出原来的信号。在这个信号编码加密传输方法中，需要传输的密钥由两部分组成一部分是从M 个特殊变换函数族的逆变换波形中选取N个波形的随机选择码；M中选N的随机选择码有
《个，可按一定的编码格式对其进行编码。另一部分是那个N*N加密变换矩阵的编码，N*N
加密变换矩阵有N!个，每个也可按一定的格式编码。这两部分再按一定的格式合并在一起，而后按公钥-私钥的方式进行传输与解码，使各接收端能够得到各自的密钥，从而正确解调出各位的信息，恢复出原先的信号。应用该方法不仅可使一条传输线同时传输N位的数字信息，大大提高了传输效率，同时也降低了误码率。在上述的新型信号编码加密传输的方法中，所述编码、解码信号的产生方法和装置是公知的。而所述的编码信号的产生，则只需将对应频率的正弦波或余弦波乘以前面所述的逆变换系数I (η)再叠加就能生成；而逆变换系数I (η)可以通过按照特殊逆变换的数学算法进行编程计算再经处理器来很快得到，故编码信号的产生是很容易的。而解码信号就是通常的数字信号。本发明提出的信号编码加密传输的新方法，适用于各种类型的模拟通信系统和数字通信系统。可以直接应用于现有的模拟通信、数字基带通信和数字频带通信等各种系统， 可构建成具有高度保密与极好传输性能的新型通信系统，具有广阔的应用前景。在一定性能指标的要求下，本系统每组信道中各信道信号的直接叠加可满足信道传输要求的信道数目是大大超过传统的系统的，采用多信道传输，可大大降低系统的建设成本和运行成本。上述实施例仅用来进一步说明本发明的一种一种信号编码加密传输的方法，但本发明并不局限于实施例，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、 等同变化与修饰，均落入本发明技术方案的保护范围内。
权利要求
1.一种信号编码加密传输的方法，包括发送端的信号处理和接收端的信号处理，其特征在于发送端的信号处理包括如下过程Al.将串行的数字信号转换成N位一组的并行数字信号；Bi.将N位一组的并行信号中的每位数字信号分别用一个特殊变换函数族的逆变换波形信号{又 (0、2又 (0…N又 (0)进行编码；该N个编码波形信号是从M个编码波形信号中预先随机挑选出来的并作为编码信号族；Cl.将N个编码波形叠加后一起输出；接收端的信号处理包括如下过程al.用N个解码波形信号{Sd(nt)、2&(nt)...N&(nt)}作为N个并行信号的判别端分别对N个编码波形的叠加信号进行正交积分运算，分别得出对应位的数字信号；该N个解码波形信号是从M个解码波形信号中预先挑选出来的并作为解码信号族；bl.将N位并行数字信号转换成串行的数字信号；其中，所述编码信号族{又 (0、和所述解码信号族|Sd(nt)、 2Sd(nt)... NSd(nt)}满足特殊逆变换关系；编码信号§Jt)、2Sdn{t)…N^j(Z)本身之间、解码信号,2Sd(nt).. . NSd(nt)本身之间均为非正交，而编码信号 §Jt)、2Sdn(t) ".N^j(Z)与其对应的解码信号,2Sd(nt).. · NSd(nt)之间相互正交； 所述特殊逆变换为Chen-Mobius变换。
2.根据权利要求1所述的信号编码加密传输的方法，其特征在于所述的发送端的信号处理过程中，在步骤Al与步骤Bl之间还包括采用将步骤Al得到的N位并行数字信号乘以一个N*N加密变换矩阵的方式，去改变N位并行数字信号的信号顺序；所述的接收端的信号处理过程中，在步骤al与步骤bl之间还包括采用将步骤al得到的N位并行数字信号乘以一个N*N解密变换矩阵的方式，去恢复得到所述步骤Al得到的N位并行数字信号的信号顺序；其中，N*N解密变换矩阵是发送端的加密变换矩阵的逆矩阵。
3.根据权利要求2所述的信号编码加密传输的方法，其特征在于所述发送端的N*N 加密变换矩阵是一个每行只有一个非零元素(1)，且各行的非零元素都不在同一列的矩阵。
4.根据权利要求1所述的信号编码加密传输的方法，其特征在于所述解调信号族 ISd(nt)、2Sd (nt) · · · NSd (nt)}由不同类和/或同类但频率不同的数字信号组成，所述编码信号族{又 (0、2^(0…是不同类和/或同类但频率不同的特殊逆变换信号；所述特殊逆变换为Chen-Mobius变换。
5.根据权利要求1所述的信号编码加密传输的方法，其特征在于在发送端，所述的N个编码波形信号从M个编码波形信号中预先随机挑选出来的过程，是M中选N共有《个选择，且随机选出的一个必须用一定格式编码，并将其作为加密编码传输密钥的第一个部分； 按一定的算法形成公钥，在发送端与接收端通信一建立时就首先发送给接收端；在接收端， 按照私钥的方式解出第一个部分的密码，以实现从M个解码波形信号中预先挑选与N个编码波形信号相对应的N个解码波形信号。
6.根据权利要求2所述的信号编码加密传输的方法，其特征在于在发送端，所述的N个编码波形信号从M个编码波形信号中预先随机挑选出来的过程，是M中选N共有《个选择，且随机选出的一个必须用一定格式编码，并将其作为加密编码传输密钥的第一个部分； 所述的N*N加密变换矩阵是从N ！中选出的一个，并用一定的编码格式来表征选出的是N ！ 中的哪一个，并将其作为加密编码传输密钥的第二个部分；将两部分按一定格式结合起来， 并按一定的算法形成公钥，在通信一建立时就首先发送给接收端；在接收端，按照私钥的方式分别解出第一个部分和第二个部分的密码，用第一个部分密码以实现从M个解码波形信号中预先挑选与N个编码波形信号相对应的N个解码波形信号，用第二个部分密码得到解密变换矩阵，该解密变换矩阵与所述的N*N加密变换矩阵形成一对正逆矩阵。
7.一种信号编码加密传输的方法，包括发送端的信号处理和接收端的信号处理，其特征在于发送端的信号处理包括如下过程A2.将串行的数字信号转换成N位一组的并行数字信号；B2.将N位并行数字信号乘以一个N*N加密变换矩阵得到信号顺序变化的N位并行数字信号；C2.将信号顺序变化的N位并行数字信号中的每位数字信号分别用一个特殊变换函数族的逆变换波形信号作为编码信号族{又 (0、2sdn(t)…N^j(0}进行编码；D2.将N个编码波形叠加后一起输出；接收端的信号处理包括如下过程a2.用N个解码波形信号作为解码信号族{Sd(nt)、2&(nt)...N&(nt)}用作N个并行信号的判别端分别对N个编码波形的叠加信号进行正交积分运算，分别得出对应位的数字信号；b2.将步骤a2得到的N位并行数字信号乘以一个N*N解密变换矩阵，得到与所述步骤 A2的信号顺序相同的N位并行数字信号；c2.将N位并行数字信号转换成串行的数字信号；其中，N*N解密变换矩阵是发送端的加密变换矩阵的逆矩阵；所述编码信号族 、~SJt)、2Sdn{t) ...N 和所述解码信号族 ISd(Iit) ,2Sd(nt).. · NSd(nt)}满足特殊逆变换关系；编码信号乞 (0、2Sdn(t) ".N^j(Z)本身之间、解码信号,2Sd(nt)... NSd(nt) 本身之间均为非正交，而编码信号又 (0、24!(0—^^4!(0与其对应的解码信号&姒)、 2Sd(nt).. . NSd(nt)之间相互正交；所述特殊逆变换为Chen-Mobius变换。
8.根据权利要求7所述的信号编码加密传输的方法，其特征在于所述的N个编码波形信号是从M个编码波形信号中预先随机挑选出来；所述的N个解码波形信号是从M个解码波形信号中预先挑选出来的。
9.根据权利要求7所述的信号编码加密传输的方法，其特征在于所述发送端的N*N 加密变换矩阵是一个每行只有一个非零元素(1)，且各行的非零元素都不在同一列的矩阵。
10.根据权利要求7所述的信号编码加密传输的方法，其特征在于所述解调信号族 ISd(nt)、2Sd (nt) · · · NSd (nt)}由不同类和/或同类但频率不同的数字信号组成，所述编码信号族{又 (0、2^(0…是不同类和/或同类但频率不同的特殊逆变换信号；所述特殊逆变换为Chen-Mobius变换。
11.根据权利要求7所述的信号编码加密传输的方法，其特征在于所述的N*N加密变换矩阵是从N!中选出的一个，并用一定的编码格式来表征选出的是N!中的哪一个，并将其作为加密编码传输密钥的第二个部分；并按一定的算法形成公钥，在发送端与接收端通信一建立时就首先发送给接收端；在接收端，按照私钥的方式解出第二个部分的密码，用第二个部分密码得到解密变换矩阵，该解密变换矩阵与所述的N*N加密变换矩阵形成一对正逆矩阵。
12.根据权利要求8所述的信号编码加密传输的方法，其特征在于在发送端，所述的N个编码波形信号从M个编码波形信号中预先随机挑选出来的过程，是M中选N共有《个选择，且随机选出的一个必须用一定格式编码，并将其作为加密编码传输密钥的第一个部分； 所述的N*N加密变换矩阵是从N ！中选出的一个，并用一定的编码格式来表征选出的是N ！ 中的哪一个，并将其作为加密编码传输密钥的第二个部分；将两部分按一定格式结合起来， 并按一定的算法形成公钥，在通信一建立时就首先发送给接收端；在接收端，按照私钥的方式分别解出第一个部分和第二个部分的密码，用第一个部分密码以实现从M个解码波形信号中预先挑选与N个编码波形信号相对应的N个解码波形信号，用第二个部分密码得到解密变换矩阵，该解密变换矩阵与所述的N*N加密变换矩阵形成一对正逆矩阵。
全文摘要
本发明公开了一种信号编码加密传输的方法，在发送端，将串行数字信号转换成N位一组并行数字信号，然后乘以一个N*N加密变换矩阵，再将每位信号分别用一个特殊变换函数族的逆变换波形信号编码，N个编码波形是从M个编码波形中预先随机挑选出来的，最后将N个编码波形叠加后一起输出；在接收端，先用N个解码波形信号{Sd(nt)、2Sd(nt)...NSd(nt)}对N个编码波形的叠加信号进行解码得出对应位的数字信号；再乘以一个N*N解密变换矩阵，得到N位并行数字信号，最后再将N位并行数字信号转换成串行的数字信号。该处理过程，一是利用了特殊变换函数族的逆变换进行编码处理；二是，N个编码波形信号的选择是M中选N共有个选择；三是，N*N加密变换矩阵是从N！中选出的一个；因此，保密性很高，具有很强的抗干扰和抗截获的能力。
文档编号H04L1/00GK102208975SQ20111008959
公开日2011年10月5日 申请日期2011年4月7日 优先权日2011年4月7日
发明者李国刚, 苏武浔, 魏腾雄 申请人:泉州天地星电子有限公司