本发明涉及光通信,尤其涉及基于反射面的隐蔽光通信方法、系统、设备、产品及介质。
背景技术:
1、可见光通信作为一种新型无线通信技术,通过发光二极管的可见光波段(380-780nm)实现数据传输,其核心优势在于将照明与通信功能深度融合,无需占用稀缺的射频频谱资源,同时具备高带宽密度、强抗电磁干扰和天然安全性。随着智能家居、工业物联网和智慧医疗等领域对高速安全通信需求的增长,可见光通信已成为第六代移动通信中网络室内通信的重要补充技术。
2、然而,可见光通信的物理特性也带来了独特的安全挑战,比如光信号通过漫反射在室内环境中形成广泛的覆盖区域,导致非授权用户可能截获信号。在多接入点部署场景中,信号叠加可能导致功率泄漏,使得监测者更容易检测到通信行为。传统物理层安全技术虽能防止信息内容被窃取,但无法隐藏通信行为本身。而隐蔽通信通过控制信号的统计特征,可以使监测者无法区分通信信号与背景噪声,从而避免被检测到通信的存在,因此成为提升可见光通信安全性的重要方法。
技术实现思路
1、本发明旨在至少解决相关技术中存在的技术问题之一。为此,本发明提供基于反射面的隐蔽光通信方法、系统、设备、产品及介质,实现较为隐蔽的可见光通信。
2、本发明提供基于反射面的隐蔽光通信方法,包括:
3、s1:获取发信光源并确定设置位置,将发信光源设置在设置位置上,设置接收设备和智能反射面;
4、s2:确定光传输通信条件,根据光传输通信条件进行初次光通信并计算信道增益,通过信道增益得到光通信信号表示;
5、s3:根据二元假设检验和光通信信号表示得到窃听信号表示,通过隐蔽性阈值和窃听信号表示构建隐蔽性约束,计算关键阈值并确定关键阈值限界,当关键阈值大于关键阈值限界时,通过在隐蔽性约束中求第一方差和第一信息熵得到第一隐蔽性约束;
6、s4:求取信道增益和,通过信道增益和并进行最大上界取整运算和方程构造,得到隐蔽性参数,当关键阈值小于关键阈值限界时,根据隐蔽性参数计算第二信息熵和第二方差,将第二信息熵和第二方差代入隐蔽性约束,得到第二隐蔽性约束;
7、s5:将第一隐蔽性约束和第二隐蔽性约束作为隐蔽性约束,通过隐蔽性约束构建多变量优化方程,对多变量优化方程通过隐蔽性约束进行分段求解,得到最优通信参数,根据最优通信参数控制发信光源和智能反射面,从而与接收设备进行光通信。
8、根据本发明提供的基于反射面的隐蔽光通信方法,步骤s1具体包括:
9、s11:在天花板上确定设置位置,将能够进行强度调制的发光二极管作为所述发信光源,并将所述发信光源设置在所述设置位置上;
10、s12:将光电二极管作为接收设备,在通信范围内设置接收设备和智能反射面,通信范围内还存在窃听设备。
11、根据本发明提供的基于反射面的隐蔽光通信方法,步骤s2具体包括:
12、s21:确定所述发信光源的峰值功率和发送的光信号矢量,根据所述峰值功率和所述光信号矢量确定光传输通信条件;
13、s22:根据光传输通信条件进行初次光通信,并计算包括直射链路信道增益和反射链路信道增益的信道增益,获取加性高斯白噪声,并通过所述加性高斯白噪声和信道增益得到光通信信号表示。
14、根据本发明提供的基于反射面的隐蔽光通信方法,步骤s3具体包括:
15、s31:根据二元假设检验和光通信信号表示分别得到有信号传输下的窃听信号表示和无信号传输下的窃听信号表示,从而得到窃听信号表示通过检测的概率密度函数;
16、s32:求取窃听信号表示通过检测的概率密度函数的相对熵并获取隐蔽性阈值,从而构建隐蔽性约束;
17、s33:计算所述关键阈值,计算窃听关键阈值和通信关键阈值,根据所述窃听关键阈值和所述通信关键阈值确定关键阈值限界,当关键阈值大于关键阈值限界时,通过在隐蔽性约束中求第一方差和第一信息熵得到第一隐蔽性约束。
18、根据本发明提供的基于反射面的隐蔽光通信方法,步骤s4具体包括:
19、s41:求取信道增益和,通过信道增益和并进行最大上界取整运算,得到上界取整方程;
20、s42:根据上界取整方程构造第一隐蔽性参数方程和第二隐蔽性参数方程并求解,分别得到第一隐蔽性参数和隐蔽概率矩阵,将所述第一隐蔽性参数和所述隐蔽概率矩阵作为隐蔽参数;
21、s43:当所述关键阈值小于所述关键阈值限界时,将所述隐蔽参数代入所述上界取整方程,通过所述上界取整方程得到所述第二信息熵,根据所述第一隐蔽性参数进行概率密度函数积分,得到所述第二方差,将所述第二信息熵和所述第二方差代入所述隐蔽性约束,得到所述第二隐蔽性约束。
22、根据本发明提供的基于反射面的隐蔽光通信方法,步骤s5中,构建所述多变量优化方程后,首先固定峰值功率,并根据所述峰值功率进行临近选择和反射光斑搜索,得到第一最优通信参数,随后固定所述第一最优通信参数并对所述峰值功率进行求解,得到最优峰值功率,将所述最优峰值功率和所述第一最优通信参数作为所述最优通信参数。
23、本发明还提供基于反射面的隐蔽光通信系统,包括
24、通信设备设置模块:用于获取发信光源并确定设置位置,将发信光源设置在设置位置上,设置接收设备和智能反射面;
25、光通信信号表示模块:用于确定光传输通信条件,根据光传输通信条件进行初次光通信并计算信道增益,通过信道增益得到光通信信号表示;
26、第一隐蔽性约束模块:用于根据二元假设检验和光通信信号表示得到窃听信号表示,通过隐蔽性阈值和窃听信号表示构建隐蔽性约束,计算关键阈值并确定关键阈值限界,当关键阈值大于关键阈值限界时,通过在隐蔽性约束中求第一方差和第一信息熵得到第一隐蔽性约束;
27、第二隐蔽性约束模块:用于求取信道增益和,通过信道增益和并进行最大上界取整运算和方程构造,得到隐蔽性参数,当关键阈值小于关键阈值限界时,根据隐蔽性参数计算第二信息熵和第二方差,将第二信息熵和第二方差代入隐蔽性约束,得到第二隐蔽性约束;
28、参数优化模块:用于将第一隐蔽性约束和第二隐蔽性约束作为隐蔽性约束,通过隐蔽性约束构建多变量优化方程,对多变量优化方程通过隐蔽性约束进行分段求解,得到最优通信参数,根据最优通信参数控制发信光源和智能反射面,从而与接收设备进行光通信。
29、本发明还提供一种电子设备,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,所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述任一种所述基于反射面的隐蔽光通信方法的步骤。
30、本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述基于反射面的隐蔽光通信方法的步骤。
31、本发明还提供一种计算机程序产品,所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序,所述计算机程序包括程序指令,当所述程序指令被计算机执行时,计算机能够执行如上述任一种所述基于反射面的隐蔽光通信方法的步骤。
32、本发明实施例中的上述一个或多个技术方案,至少具有如下技术效果之一:
33、本发明提供的基于反射面的隐蔽光通信方法、系统、设备、产品及介质,通过构建隐蔽性约束并计算关键阈值,得到隐蔽性约束,根据隐蔽性约束分段进行优化得到最优通信参数,从而在保证通信效果并尽可能提高通信速率的前提下有效降低了被窃听的风险,提高了可见光通信的隐蔽性和保密性。
34、本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本发明的实践了解到。