一种多相位角二进制振幅键控隐蔽通信稀疏码本构造和分析方法

本发明涉及通讯工程，具体涉及一种多相位角二进制振幅键控隐蔽通信稀疏码本构造和分析方法。

背景技术：

1、在一些领域，如远程医疗服务和金融机构网络中，仅仅确保通信内容的安全远远不足够。为了有效地满足安全要求，隐蔽通信作为一种有意隐藏通信行为以防止检测或拦截的通信形式已经成为无线安全领域的新技术，并引起了广泛的研究。为了确保信息的隐蔽传输，多种技术已经发展了几十年，如扩频谱、隐写术和隐蔽通道等。

2、在隐蔽通信场景中，发射器（alice）旨在向接收器（bob）发送消息，同时确保探测器（willie）无法可靠地确定通信活动的存在。已经对隐蔽通信的理论极限进行了表征，即alice可以在加性白高斯噪声（awgn）通道上以位的速度秘密传输给bob，其中 是通道使用次数。这样的结果被称为“平方根定律”，该定律同样适用于各种信道模型，如离散无记忆（dmc）信道、二进制对称（bsc）信道、多址信道和多输入多输出（mimo）信道。

3、最近，许多研究已经探索了基于ook调制的隐蔽通信，对基于ook调制的隐蔽信道容量上下界、以及结合了不对称开关占空比（稀疏编码）的ook调制隐蔽信道上下界进行了分析。需要指出的是，采用传统的ook调制构建隐蔽通信码本，无法实现最大隐蔽通信速率。尽管上述研究工作在提升ook码本的秘密性能方面取得了进展，但在保持码本结构（即不改变其两个状态）的情况下提高其隐蔽通信速率仍然是一个未解决的问题。

技术实现思路

1、发明目的：本发明的目的是提供一种多相位角二进制振幅键控隐蔽通信稀疏码本构造和分析方法通过对基于ook构建的稀疏编码隐蔽通信码本进行相位偏转操作，采用非传统方法进行泰勒级数展开隐蔽性分析，最终确定稀疏编码的信息位数量，从而进行多相位角二进制振幅键控隐蔽通信稀疏码本构造。

2、技术方案：本发明所述的一种多相位角二进制振幅键控隐蔽通信稀疏码本构造和分析方法，包括以下步骤：

3、（1）确定稀疏编码调制方案；

4、（2）对发送方alice到检测方willie信道系数和初始相位偏转角度进行分析；

5、（3）基于步骤（1）确定的调制方案，生成隐蔽通信稀疏码本概率分布函数；

6、（4）构建包含n个隐蔽通信子码本的n维复合码本；

7、（5）采用泰勒级数展开的方式，直接对n维复合码本进行kl散度近似；

8、（6）对码本幅值、相位和稀疏率进行调整；

9、（7）基于码本幅值、相位和稀疏率，以及步骤（1）确定的调制方案，结合传输信息，构建多相位角二进制振幅键控隐蔽通信稀疏码本。

10、进一步的，所述步骤（1）具体如下：包括：由ook调制转换来的两种调制方案：修正ook调制（m-ook）方案和修正脉位调制（m-ppm）方案。

11、进一步的，所述步骤（2）具体如下：采用常规信道分析方法，alice基于willie向外发送的信号；对alice到willie的信道参数包括幅值增益系数和初始相位偏转角度进行估计。

12、进一步的，所述步骤（3）具体如下：基于m-ook和m-ppm，对n维码长的隐蔽通信稀疏码本概率分布函数进行数学建模。

13、进一步的，所述步骤（4）具体如下：基于n维码长的隐蔽通信稀疏码本概率分布函数，选定n个相位角进行初始相位偏转，进而生成n个码长为n的隐蔽通信子码本。

14、进一步的，所述步骤（5）具体如下：基于n个码长为n的隐蔽通信子码本，对概率分布函数进行数学建模并给出kl散度表达式；基于kl散度表达式，结合泰勒级数展开式，对n个n维子码本进行泰勒近似，进而得到直接对n维复合码本的kl散度近似表达式。

15、进一步的，所述步骤（6）具体如下：根据得到的n维复合码本的kl散度近似表达式，结合预定的隐蔽性指标（介于0到1之间的一个数值，数值越高，隐蔽性越差，被发现概率越高，视隐蔽等级而定），对码本幅值、相位和稀疏率进行调整，使得最后的kl散度符合隐蔽性指标约束，并且码本传输速率最大化。

16、本发明所述的一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被加载至处理器时实现任一项所述的一种多相位角二进制振幅键控隐蔽通信稀疏码本构造和分析方法。

17、本发明所述的一种存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现任一项所述的一种多相位角二进制振幅键控隐蔽通信稀疏码本构造和分析方法。

18、有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：通过简单的相位偏转操作，就可以实现极大的隐蔽性提升。对应地，在相同的隐蔽性约束下，可以以更高的功率进行传输，提高信道容量。

技术特征：

1.一种多相位角二进制振幅键控隐蔽通信稀疏码本构造和分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种多相位角二进制振幅键控隐蔽通信稀疏码本构造和分析方法，其特征在于，所述步骤（1）具体如下：包括：由ook调制转换来的两种调制方案：修正ook调制m-ook方案和修正脉位调制m-ppm方案。

3.根据权利要求1所述的一种多相位角二进制振幅键控隐蔽通信稀疏码本构造和分析方法，其特征在于，所述步骤（2）具体如下：采用常规信道分析方法，alice基于willie向外发送的信号；对alice到willie的信道参数包括幅值增益系数和初始相位偏转角度进行估计。

4.根据权利要求1所述的一种多相位角二进制振幅键控隐蔽通信稀疏码本构造和分析方法，其特征在于，所述步骤（3）具体如下：基于m-ook和m-ppm，对n维码长的隐蔽通信稀疏码本概率分布函数进行数学建模。

5.根据权利要求1所述的一种多相位角二进制振幅键控隐蔽通信稀疏码本构造和分析方法，其特征在于，所述步骤（4）具体如下：基于n维码长的隐蔽通信稀疏码本概率分布函数，选定n个相位角进行初始相位偏转，进而生成n个码长为n的隐蔽通信子码本。

6.根据权利要求1所述的一种多相位角二进制振幅键控隐蔽通信稀疏码本构造和分析方法，其特征在于，所述步骤（5）具体如下：基于n个码长为n的隐蔽通信子码本，对概率分布函数进行数学建模并给出kl散度表达式；基于kl散度表达式，结合泰勒级数展开式，对n个n维子码本进行泰勒近似，进而得到直接对n维复合码本的kl散度近似表达式。

7.根据权利要求1所述的一种多相位角二进制振幅键控隐蔽通信稀疏码本构造和分析方法，其特征在于，所述步骤（6）具体如下：根据得到的n维复合码本的kl散度近似表达式，结合预定的隐蔽性指标，对码本幅值、相位和稀疏率进行调整，使得最后的kl散度符合隐蔽性指标约束，并且码本传输速率最大化。

8.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被加载至处理器时实现根据权利要求1-7任一项所述的一种多相位角二进制振幅键控隐蔽通信稀疏码本构造和分析方法。

9.一种存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现根据权利要求1-7任一项所述的一种多相位角二进制振幅键控隐蔽通信稀疏码本构造和分析方法。

技术总结
本发明公开了一种多相位角二进制振幅键控隐蔽通信稀疏码本构造和分析方法，包括以下步骤：（1）确定稀疏编码调制方案；（2）对发送方Alice到检测方Willie信道系数和初始相位偏转角度进行分析；（3）基于步骤（1）确定的调制方案，生成隐蔽通信稀疏码本概率分布函数；（4）构建包含N个隐蔽通信子码本的n维复合码本；（5）采用泰勒级数展开的方式，直接对n维复合码本进行KL散度近似；（6）对码本幅值、相位和稀疏率进行调整；（7）基于码本幅值、相位和稀疏率，以及步骤（1）确定的调制方案，结合传输信息，构建多相位角二进制振幅键控隐蔽通信稀疏码本；本发明通过简单的相位偏转操作，就可以实现极大的隐蔽性提升。

技术研发人员：吉小鹏,朱睿智,乔森
受保护的技术使用者：南京信息工程大学
技术研发日：
技术公布日：2024/4/22