專利名稱：一種基于特殊逆變換的保密通信方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種保密通信方法，其采用滿足特殊逆變換的兩個(gè)正交信號族作為解調(diào)載波信號和調(diào)制載波信號對一路或多路傳輸?shù)哪M或數(shù)字信號進(jìn)行多次的調(diào)制解調(diào)，或作為解碼信號和編碼信號對多位數(shù)字信號進(jìn)行并行編碼解碼，從而提供一種新型保密通信方法。
背景技術(shù)：
通信業(yè)的快速發(fā)展帶來了保密通信的問題，信息被非法截取和盜竊經(jīng)常造成嚴(yán)重后果，因此保密通信越來越受到人們的關(guān)注。目前，已在通信中應(yīng)用的保密技術(shù)有信息加密、信道保密、加擾、特殊或多重調(diào)制、擴(kuò)頻等。另外還有一些新的通信保密方法如混沌保密通信技術(shù)，正處于研究階段。
公知的，在信號傳輸時(shí)為了使信號的頻譜特性與信道的頻譜特性相匹配，提高抗噪聲能力和降低誤碼率，通常是在傳輸前對數(shù)字信號進(jìn)行某種處理如編碼、波形變換，以減少數(shù)字信號中的低頻分量和高頻分量，或者通過某種調(diào)制使模擬或數(shù)字信號的頻譜搬移。
因此要實(shí)現(xiàn)信號保密傳輸，一般是通過改變傳輸頻率、調(diào)制方式、編碼方式或其它傳輸參數(shù)，從而改變信號的傳輸方式，達(dá)到抗干擾、抗截獲的效果。但是傳統(tǒng)的方法和系統(tǒng)所能達(dá)到的效果，對于具有高保密性能要求的通信系統(tǒng)來說是極其有限的。因此，為了獲得高的保密性，往往需要將多種保密技術(shù)結(jié)合使用，但是由此帶來系統(tǒng)的復(fù)雜度和成本大幅度提高的問題。而保密性能較好的CDMA技術(shù)是基于擴(kuò)頻通信，在現(xiàn)有通信系統(tǒng)無法應(yīng)用，且技術(shù)復(fù)雜、建設(shè)成本高。
另一方面，我們注意到，數(shù)學(xué)領(lǐng)域內(nèi)的一些特殊的逆變換數(shù)學(xué)方法能夠找到相應(yīng)周期函數(shù)的正交函數(shù)族，而這兩個(gè)正交的函數(shù)族本身卻是非正交的。這類特殊逆變換在一些科學(xué)和工程的領(lǐng)域已得到應(yīng)用。本發(fā)明人對此進(jìn)行了相關(guān)的研究，并首先將計(jì)算的結(jié)果應(yīng)用在通信中，不久前已提出了一種新型的調(diào)制解調(diào)通信方法，并已申請了國家發(fā)明專利。本發(fā)明是對這類特殊逆變換在保密通信方面應(yīng)用的進(jìn)一步探索。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是將上述特殊逆變換方法應(yīng)用于通信中，從而提供一種完全新型的保密通信方法。
為了更清楚地揭示和闡明本發(fā)明的要點(diǎn)，在描述實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案之前，有必要對本發(fā)明使用的特殊逆變換數(shù)學(xué)方法及其在通信上的應(yīng)用原理進(jìn)行簡要描述數(shù)學(xué)上，一些周期函數(shù)族通過特殊逆變換能夠找到相應(yīng)的正交函數(shù)族(即在兩個(gè)函數(shù)族之間構(gòu)成映射關(guān)系的函數(shù)相互正交)，若周期函數(shù)族本身是非正交的(即函數(shù)族中的各個(gè)函數(shù)之間非正交)，則經(jīng)特殊逆變換得到的正交函數(shù)族本身也是非正交的(即函數(shù)族中的各個(gè)函數(shù)之間非正交)。
若周期函數(shù)族以{Sd(nt)、2Sd(nt)…mSd(nt)}表示，且函數(shù)Sd(nt)、2Sd(nt)…mSd(nt)之間是非正交的，經(jīng)特殊逆變換得到的函數(shù)族以{S~dn(t),2S~dn(t)...mS~dn(t)}]]>表示。根據(jù)傅立葉分析方法，任何信號都可用許多不同頻率不同幅值的正弦波和/或余弦波分量疊加而成。因此，函數(shù)lSd(nt)可以展開為公知的傅立葉級數(shù)，而函數(shù) 則是含特殊逆變換系數(shù)I(n)的有限個(gè)正弦或余弦分量的疊加，即表示為如下lS~dn(t)=ΣI(n)cosnt]]>或lS~dn(t)=ΣI(n)sinnt,]]>其中n是正整數(shù)，求和號表示對所有可能的n求和。式中，逆變換系數(shù)I(n)是由其對應(yīng)的函數(shù)Sd(nt)的傅立葉級數(shù)展開系數(shù)經(jīng)特殊逆變換算法計(jì)算得到的。特殊逆變換的數(shù)學(xué)算法有許多種，如Chen-Mobius變換?？梢宰C明，經(jīng)特殊逆變換得到的函數(shù) 與其對應(yīng)的函數(shù)Sd(nt)是正交的，而各個(gè)函數(shù)S~dn(t),2S~dn(t)...mS~dn(t)]]>之間卻是非正交的。
在通信理論上，由非正交函數(shù)Sd(nt)、2Sd(nt)…mSd(nt)組成的周期函數(shù)族{Sd(nt)、2Sd(nt)…mSd(nt)}，表示一個(gè)由若干非正交周期信號組成的周期信號族。而按照上述特殊逆變換方法得到的、由非正交函數(shù)S~dn(t),2S~dn(t)...mS~dn(t)]]>組成的函數(shù)族{S~dn(t),2S~dn(t)...mS~dn(t)},]]>表示一個(gè)與所述周期信號族正交的、但本身非正交的特殊逆變換信號族。特殊逆變換信號族與周期信號族構(gòu)成一一對應(yīng)的正交映射關(guān)系。(在下面的敘述中，為了簡便起見將不再對信號與其表達(dá)函數(shù)進(jìn)行區(qū)分，而是用相同的表示法來表示。)應(yīng)用上述數(shù)學(xué)分析的結(jié)果可知，經(jīng)特殊逆變換后得到的信號在頻域上具有非常簡單的頻譜，非常適于在信道中傳輸，并且非常容易產(chǎn)生，因此可以用作調(diào)制載波、編碼信號。不僅如此，經(jīng)特殊逆變換得到的信號與其對應(yīng)的周期信號雖然屬于兩類不同的信號，但它們是相互正交的，因此將周期信號用作解調(diào)載波、解碼信號即可實(shí)現(xiàn)相干解調(diào)和處理。
具有上述性質(zhì)的周期信號族種類很多。實(shí)際應(yīng)用中，通常選擇一些具有簡單的波形、且容易產(chǎn)生的信號，如各種數(shù)字脈沖，包括矩形脈沖、奇對稱與偶對稱方波、奇對稱與偶對稱三角波、鋸齒波信號以及它們的組合。因?yàn)?，一方面這些數(shù)字信號在時(shí)域上具有非常簡單的波形，而頻譜卻非常廣泛，因此既不適于在信道中傳輸，也不能用于調(diào)制。但這些信號極其容易產(chǎn)生，因此作為解調(diào)載波、解碼信號是非常適宜的。另一方面，這些數(shù)字信號不但不同類型之間是非正交的，而且同一類型頻率不同的信號之間也是非正交的，保證了經(jīng)過特殊逆變換得到的不同類型的調(diào)制載波、編碼信號、以及同一類型不同頻率的信號之間也都是非正交的。
基于上述分析，本發(fā)明通過采用所述的周期信號族和其對應(yīng)的特殊逆變換正交信號族，作為解調(diào)載波信號和調(diào)制載波信號、或者解碼信號和編碼信號，對一路或多路傳輸?shù)哪M或數(shù)字信號進(jìn)行多次的調(diào)制解調(diào)，或者對多位數(shù)字信號進(jìn)行并行編碼解碼，提供了一種具有很高抗噪聲能力和極低誤碼率、并且可以通過簡單的相干方法實(shí)現(xiàn)信號解調(diào)和解碼的新型保密通信方法。
本發(fā)明提供的新型保密通信方法是這樣實(shí)現(xiàn)的一種基于特殊逆變換的保密通信方法，其特征是在發(fā)送端應(yīng)用調(diào)制載波信號族{S~dn(t),2S~dn(t)...mS~dn(t)}]]>對發(fā)送信號進(jìn)行多次調(diào)制，在接收端應(yīng)用解調(diào)載波信號族{Sd(nt)、2Sd(nt)…mSd(nt)}對接收信號對應(yīng)進(jìn)行多次解調(diào)，所述調(diào)制載波信號族{S~dn(t),2S~dn(t)...mS~dn(t)}]]>和所述解調(diào)載波信號族{Sd(nt)、2Sd(nt)…mSd(nt)}滿足特殊逆變換關(guān)系，調(diào)制載波信號S~dn(t),2S~dn(t)...mS~dn(t)]]>本身之間、解調(diào)載波信號Sd(nt)、2Sd(nt)…mSd(nt)本身之間均為非正交，且調(diào)制載波信號S~dn(t),2S~dn(t)...mS~dn(t)]]>與其對應(yīng)的解調(diào)載波信號Sd(nt)、2Sd(nt)…mSd(nt)之間相互正交。
最好的，應(yīng)該使后一次調(diào)制載波信號頻率比前一次調(diào)制載波信號頻率至少高一個(gè)數(shù)量級。
如上所述，解調(diào)載波信號可在多類的周期信號中選擇，且每一類信號還具有不同頻譜、幅度等的選擇，而通過特殊逆變換得到的調(diào)制載波信號也是多種多樣的。因此在實(shí)際應(yīng)用中，載波信號具有非常廣大的選擇空間，并且還可以根據(jù)需要進(jìn)行靈活多樣的組合。由于通過多次調(diào)制構(gòu)成了對源信號的多重嵌套，竊取者在不知道多重嵌套具體組成方式的情況下，即使截取到傳輸信號，也根本無法通過解調(diào)方式得到源信號，從而保證通信的極高保密性。
在多信道并行傳輸時(shí)，還可以將采用了多重嵌套調(diào)制的信道隨機(jī)分配在眾多的信道中，使得這一信道的通信更加保密而無法偷竊。而當(dāng)有兩個(gè)以上的信道采用了多重嵌套調(diào)制，只要保證兩個(gè)信道采用的調(diào)制載波信號屬于不同信號類型或頻譜不重疊，即可以將調(diào)制后的信號直接疊加在一起傳輸，由于各調(diào)制載波信號之間、各解調(diào)載波信號之間均是非正交，且每一路的調(diào)制載波信號只與對應(yīng)的解調(diào)載波信號正交，因此在接收端可以直接進(jìn)行相乘、積分，實(shí)現(xiàn)將多路信號的簡單分離和還原，而無需使用帶通濾波器等器件，大大簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，降低成本。
調(diào)制的次數(shù)可以根據(jù)保密性能要求與傳輸?shù)念l段要求來綜合考慮。而且，這種加密方法是在調(diào)制解調(diào)階段實(shí)現(xiàn)，不但對信號傳輸時(shí)采用其它加密措施沒有影響，而且能與其它加密手段聯(lián)合運(yùn)用，進(jìn)一步提高通信的保密性能。
本發(fā)明提供的新型保密通信方法也可這樣實(shí)現(xiàn)一種基于特殊逆變換的保密通信方法，其特征是在發(fā)送端應(yīng)用編碼信號族{S~d1(t),S~d2(t)...S~dn(t)}]]>對并行傳輸?shù)亩辔粩?shù)字信號進(jìn)行編碼、從而生成編碼的多位數(shù)字信號，而后疊加在一起進(jìn)行傳輸，在接收端先將各諧波分量進(jìn)行分離，然后再按各個(gè)編碼信號中諧波分量的組成進(jìn)行疊加、重構(gòu)編碼的多位數(shù)字信號，最后應(yīng)用解碼信號族{Sd(t)、Sd(2t)…Sd(nt)}進(jìn)行正交解碼后，再進(jìn)行判決；所述編碼信號族{S~d1(t),S~d2(t)...S~dn(t)}]]>和所述解碼信號族{Sd(t)、Sd(2t)…Sd(nt)}滿足特殊逆變換關(guān)系，編碼信號S~d1(t),S~d2(t)...S~dn(t)]]>本身之間、解碼信號Sd(t)、Sd(2t)…Sd(nt)本身之間均為非正交，且編碼信號S~d1(t),S~d2(t)...S~dn(t)]]>與其對應(yīng)的解碼信號Sd(t)、Sd(2t)…Sd(nt)之間相互正交。
應(yīng)用該方法不僅可使一條傳輸線同時(shí)傳輸多位的數(shù)字信息，大大提高了傳輸效率，同時(shí)也降低了誤碼率。更重要的是，對于多位編碼數(shù)字信號的解碼和判決，依賴于特殊逆變換的算法、編碼信號類型和各諧波分量復(fù)雜的重構(gòu)方式，因此這種通信方法具有極高的保密性。
本發(fā)明提供的新型保密通信方法還可這樣實(shí)現(xiàn)一種基于特殊逆變換的保密通信方法，其特征是在發(fā)送端應(yīng)用編碼信號族{S~d1(t),S~d2(t)...S~dn(t)}]]>對并行傳輸?shù)亩辔粩?shù)字信號進(jìn)行編碼、從而生成編碼的多位數(shù)字信號，疊加在一起后應(yīng)用調(diào)制載波信號族{S~dn(t),2S~dn(t)...mS~dn(t)}]]>對發(fā)送信號進(jìn)行多次調(diào)制，在接收端先應(yīng)用解調(diào)載波信號族{Sd(nt)、2Sd(nt)…mSd(nt)}對接收信號對應(yīng)進(jìn)行多次解調(diào)，再將各諧波分量進(jìn)行分離，然后再按各個(gè)編碼信號中諧波分量的組成進(jìn)行疊加、重構(gòu)編碼的多位數(shù)字信號，最后應(yīng)用解碼信號族{Sd(t)、Sd(2t)…Sd(nt)}進(jìn)行正交解碼后，再進(jìn)行判決；所述編碼信號族{S~d1(t),S~d2(t)...S~dn(t)}]]>和所述解碼信號族{Sd(t)、Sd(2t)…Sd(nt)}、以及所述調(diào)制載波信號族{S~dn(t),2S~dn(t)...mS~dn(t)}]]>和所述解調(diào)載波信號族{Sd(nt)、2Sd(nt)…mSd(nt)}滿足特殊逆變換關(guān)系，編碼信號{S~d1(t),S~d2(t)...S~dn(t)}]]>本身之間、解碼信號Sd(t)、Sd(2t)…Sd(nt)、調(diào)制載波信號S~dn(t),2S~dn(t)...mS~dn(t)]]>本身之間、解調(diào)載波信號Sd(nt)、2Sd(nt)…mSd(nt)本身之間均為非正交，且編碼信號S~d1(t),S~d2(t)...S~dn(t)]]>與其對應(yīng)的解碼信號Sd(t)、Sd(2t)…Sd(nt)之間、以及調(diào)制載波信號S~dn(t),2S~dn(t)...mS~dn(t)]]>與其對應(yīng)的解調(diào)載波信號Sd(nt)、2Sd(nt)…mSd(nt)相互正交。
上述方法將多重嵌套調(diào)制解調(diào)和數(shù)字信號多位并行編碼解碼結(jié)合，具有更加卓越的保密性能。


圖1是實(shí)現(xiàn)本發(fā)明提出的基于特殊逆變換、且采用多重嵌套調(diào)制解調(diào)的保密通信的系統(tǒng)框圖。
圖2是實(shí)現(xiàn)本發(fā)明提出的基于特殊逆變換、且采用數(shù)字信號多位并行編碼解碼的保密通信的系統(tǒng)框圖。
圖3是圖1和圖2系統(tǒng)結(jié)合的示意框圖。
具體實(shí)施例方式
圖1所示的基于特殊逆變換的保密通信系統(tǒng)，采用多重嵌套調(diào)制解調(diào)方式，且工作于頻段分組多路復(fù)用。
在圖1中，輸入信號可為模擬或數(shù)字信號，在發(fā)送端應(yīng)用多級調(diào)制載波信號{S~dn(t),2S~dn(t)...mS~dn(t)}]]>對一路或多路的輸入信號進(jìn)行多重調(diào)制，且使后一級調(diào)制載波信號頻率比前一級調(diào)制載波信號頻率至少高一個(gè)數(shù)量級。在接收端使用多級解調(diào)載波信號{Sd(nt)、2Sd(nt)…mSd(nt)}對一路或多路的接收信號進(jìn)行多級解調(diào)。各級的調(diào)制載波信號之間、各級的解調(diào)載波信號之間均為非正交，每一級的調(diào)制載波信號是其對應(yīng)級的解調(diào)載波信號的特殊逆變換，對應(yīng)的調(diào)制載波信號和解調(diào)載波信號相互正交。
該系統(tǒng)的工作原理如下系統(tǒng)采用m個(gè)調(diào)制解調(diào)級，在系統(tǒng)的A1，A2...AN處(A1，A2...AN為系統(tǒng)調(diào)制器的乘法器)，實(shí)現(xiàn)輸入信號fn(t)與第一個(gè)調(diào)制載波信號 相乘調(diào)制的功能，即fn(t)S~dn(t)=Fn(t),]]>在2A1，2A2...2AN處，再與第二個(gè)調(diào)制載波信號 相乘，直至在mA1，mA2...mAN處與第m個(gè)調(diào)制載波信號 相乘。這樣，輸入信號fn(t)經(jīng)m次調(diào)制，與m個(gè)調(diào)制載波信號相乘變?yōu)閙Fn(t)。
各已調(diào)信號疊加后經(jīng)信道傳輸，考慮信道中的噪聲，到達(dá)mB1，mB2...mBN處，信號變成mFn(t)+n(t)，其中n(t)是信道中的噪聲。
經(jīng)mB1，mB2...mBN至B1，B2...BN(B1，B2…BN為系統(tǒng)解調(diào)器的乘法器)，以及C1，C2…CN(C1，C2…CN為解調(diào)器的低通濾波器或積分器)，分別應(yīng)用解調(diào)載波信號mSd(nt)直至Sd(nt)進(jìn)行相干解調(diào)，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)∫0Tl[lFn(t)+ln(t)]lSd(nt)dt=∫0Tl[lfn(t)lS~dn(t)+ln(t)]lSd(nt)dt=lfn′(t)]]>=lfn(t)+lϵn(t),(1≤l≤m,)]]>其中，l是表示m級解調(diào)中的一個(gè)，lfn(t)是l級解調(diào)后的信號，lεn(t)是l級解調(diào)后的噪聲。
根據(jù)傳輸要求，解調(diào)載波信號Sd(nt)可以在多種的數(shù)字信號中，選擇不同類型或具有不同頻譜的信號組成一族非正交的解調(diào)載波信號。這些信號的數(shù)學(xué)表達(dá)函數(shù)均可以展開為傅立葉級數(shù)，在時(shí)域上的波形均是公知的。
滿足特殊逆變換的對應(yīng)調(diào)制載波信號 是所述數(shù)字信號的逆變換，屬于不同類型的組合、或具有不同頻譜，這些信號組成一族適合于信道傳輸且頻譜不重疊的非正交調(diào)制載波信號，其頻域上的頻譜是極為簡單的。
圖2所示是基于特殊逆變換、且采用數(shù)字信號多位并行編碼解碼的保密通信的系統(tǒng)。以8位并行編碼為例選取屬于同一信號類型的8個(gè)編碼信號構(gòu)成編碼信號族{S~d1(t),S~d2(t)...S~d8(t)},]]>且假設(shè) 只有基波分量、 包含基波與二次諧波分量 包含基波和二、四、八次諧波分量。
在發(fā)送端，應(yīng)用這8個(gè)編碼信號對并行傳輸?shù)?位數(shù)字信號的每一位0或1進(jìn)行編碼、從而生成編碼的8位數(shù)字信號，而后把編碼的8位數(shù)字信號同步相加后在信道中傳輸，信號在信道中最多有8個(gè)分立的信號頻譜。
在接收端，與編碼信號族{S~dn(t),S~dn(t)...S~dn(t)}]]>含有的8個(gè)諧波分量對應(yīng)設(shè)置有8個(gè)帶通濾波器，每個(gè)帶通濾波器的中心頻率與諧波分量的頻率對應(yīng)，由此可將8個(gè)諧波分量進(jìn)行分離。然后，在Bn處按各個(gè)編碼信號中的諧波分量組成，取各個(gè)相關(guān)的分量相加，如 編碼的多位數(shù)字信號只取基波分量， 編碼的多位數(shù)字信號取基波與二次諧波分量相加，其余依此類推，重新構(gòu)成編碼的多位數(shù)字信號。具體過程如下在Bn處，對從各個(gè)帶通濾波器BPFn出來的信號進(jìn)行重構(gòu)，是按照 或 的求和規(guī)則進(jìn)行加權(quán)求和，即對某一整數(shù)n，對n的整數(shù)因子求和(包括1和n本身)。
為盡量減少相干解碼和判決誤差。在Bn處，從其他BPFm(m＜n，且是n的整數(shù)因子，包括1)濾波器輸出來的第m諧波分量，應(yīng)先限幅至I(n/m)后(圖上未標(biāo)出)，再與進(jìn)行同步疊加。例如，在B2處，BPF1濾波器輸出來的基波分量1必須限幅至I(2/1)＝I(2)再相加；在B3處，BPF1濾波器輸出來的基波分量1必須限幅至再相加I(3/1)＝I(3)再相加；依此類推，在B8處，BPF1濾波器輸出的基波分量1必須限幅至I(8/1)＝I(8)，BPF2濾波器輸出的二次諧波分量2必須限幅至I(8/2)＝I(4)，BPF4濾波器輸出的四次諧波分量4必須限幅至I(8/4)＝I(2)再相加。
而后，在每一條傳輸線上，用與編碼信號族{S~d1(t),S~d2(t)...S~d8(t)}]]>相正交的解碼信號族{Sd(t)、Sd(2t)…Sd(8t)}進(jìn)行相干解碼，即在An處，應(yīng)實(shí)現(xiàn)如下功能 或 這里，n′n(t)是經(jīng)BPFn后的噪聲，而e′n是由此噪聲所引起的判決誤差。
最后，按照Pn的輸出來判決相應(yīng)的位輸出是0或1。由編碼信號 的構(gòu)成可知，在每個(gè)n＞1的編碼信號 中都包含有小于n的整數(shù)因子的各次諧波分量，因此，在Pn的輸出中包含了各低次諧波分量的重復(fù)疊加。為此，根據(jù)Pn輸出的判決，應(yīng)由最高位開始如果P8＝1，則說明，本位輸出為1，且必須在對后面的判決中，對P1減去I(8)，以免影響其對P1的判決；如P8＝0，則本位輸出為0，且上述的相減就不必要；如果P7＝1，則說明，本位輸出為1，且必須在對后面的判決中，對P1減去I(7)；如P7＝0，則本位輸出為0，且上述的相減就不必要；如果P6＝1，則說明，本位輸出為1，且必須在對后面的判決中，對P1減去I(6)，如P6＝0，則本位輸出為0，且上述的相減就不必要；如果P5＝1，則說明，本位輸出為1，且必須在對后面的判決中，對P1減去I(5)；如P5＝0，則本位輸出為0，且上述的相減就不必要；如果P4＝1，則說明，本位輸出為1，且必須在對后面的判決中，對P1減去I(4)，如P4＝0，則本位輸出為0，且上述的相減就不必要；如果P3＝1，則說明，本位輸出為1，且必須在對后面的判決中，對P1減去I(3)；如P3＝0，則本位輸出為0，且上述的相減就不必要；如果P2＝1，則說明，本位輸出為1，且必須在對后面的判決中，對P1減去I(2)；如P2＝0，則本位輸出為0，且上述的相減就不必要；而對第1位的判決，就是在上述的操作后決定，經(jīng)多次減法后，P1剩下的值約為1，則第一位輸出為1；約為0則本位輸出為0；由此可知，對于多位編碼數(shù)字信號的解碼和判決，依賴于特殊逆變換的算法、編碼信號類型和各諧波分量組成、以及復(fù)雜的重構(gòu)方式，因此這種通信方法具有極高的保密性。
圖3所示的系統(tǒng)，是圖1的多重嵌套調(diào)制解調(diào)和圖2的數(shù)字信號多位并行編碼解碼的結(jié)合，因此具有了非常卓越的保密性能，是一種理想的保密通信方法。
工業(yè)實(shí)用性所述解調(diào)載波、解碼信號的產(chǎn)生方法和裝置是公知的。而所述調(diào)制載波、編碼信號的產(chǎn)生，則只需將對應(yīng)頻率的正弦波或余弦波乘以前面所述的逆變換系數(shù)I(n)再疊加就能生成；而逆變換系數(shù)I(n)可以通過按照特殊逆變換的數(shù)學(xué)算法進(jìn)行編程計(jì)算在經(jīng)處理器來很快得到，故調(diào)制載波、編碼信號的產(chǎn)生也是很容易的。
本發(fā)明提出的多重嵌套調(diào)制解調(diào)的保密傳輸方法，適用于各種類型的模擬通信系統(tǒng)和數(shù)字通信系統(tǒng)。而數(shù)字信號多位并行編碼的保密傳輸方法只適用于數(shù)字通信系統(tǒng)。但它們兩者可以以多種方式結(jié)合而應(yīng)用于各類型的數(shù)字通信系統(tǒng)中。因此，本發(fā)明提出的保密通信方法，可以直接應(yīng)用于現(xiàn)有的模擬通信、數(shù)字基帶通信和數(shù)字頻帶通信等各種系統(tǒng)，構(gòu)建成具有高度保密與極好傳輸性能的新型通信系統(tǒng)，具有廣闊的應(yīng)用前景。
當(dāng)保密通信系統(tǒng)在多信道的情況下，可按一定的頻段進(jìn)行分組(如8信道一組)，在接收時(shí)采用分配器進(jìn)行有效分離。在一定性能指標(biāo)的要求下，本系統(tǒng)每組信道中各信道信號的直接疊加可滿足信道傳輸要求的信道數(shù)目是大大超過傳統(tǒng)的系統(tǒng)的，采用多信道傳輸，可大大降低系統(tǒng)的建設(shè)成本和運(yùn)行成本。
以上結(jié)合了具體實(shí)施例對本發(fā)明提出的保密通信方法進(jìn)行了說明，但這并不構(gòu)成對本發(fā)明內(nèi)容的限制。任何在同樣的構(gòu)思下所作出的修改和變化，也均屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求
1.一種基于特殊逆變換的保密通信方法，其特征是在發(fā)送端應(yīng)用調(diào)制載波信號族{S~dn(t),2S~dn(t)···mS~dn(t)}]]>對發(fā)送信號進(jìn)行多次調(diào)制，在接收端應(yīng)用解調(diào)載波信號族{Sd(nt)、2Sd(nt)…mSd(nt)}對接收信號對應(yīng)進(jìn)行多次解調(diào)，所述調(diào)制載波信號族{S~dn(t),2S~dn(t)···mS~dn(t)}]]>和所述解調(diào)載波信號族{Sd(nt)、2Sd(nt)…mSx(nt)}滿足特殊逆變換關(guān)系，調(diào)制載波信號{S~dn(t),2S~dn(t)···mS~dn(t)}]]>本身之間、解調(diào)載波信號Sd(nt)、2Sd(nt)…mSd(nt)本身之間均為非正交，且調(diào)制載波信號{S~dn(t),2S~dn(t)···mS~dn(t)}]]>與其對應(yīng)的解調(diào)載波信號Sd(nt)、2Sd(nt)…mSd(nt)之間相互正交。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的保密通信方法，其特征是在并行傳輸?shù)亩嘈诺乐兄辽匐S機(jī)分配有采用調(diào)制載波信號族{S~dn(t),2S~dn(t)···mS~dn(t)}]]>進(jìn)行多次調(diào)制的一路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的保密通信方法，其特征是所述解調(diào)載波信號族{Sd(nt)、2Sd(nt)…mSd(nt)}由不同類和/或同類但頻率不同的數(shù)字信號組成，所述調(diào)制載波信號族{S~dn(t),2S~dn(t)···mS~dn(t)}]]>是不同類和/或同類但頻率不同的特殊逆變換信號。
4.一種基于特殊逆變換的保密通信方法，其特征是在發(fā)送端應(yīng)用編碼信號族{S~d1(t),S~d2(t)···S~dn(t)}]]>對并行傳輸?shù)亩辔粩?shù)字信號進(jìn)行編碼、從而生成編碼的多位數(shù)字信號，而后疊加在一起進(jìn)行傳輸，在接收端先將各諧波分量進(jìn)行分離，然后再按各個(gè)編碼信號中諧波分量的組成進(jìn)行疊加、重構(gòu)編碼的多位數(shù)字信號，最后應(yīng)用解碼信號族{Sd(t)、Sd(2t)…Sd(nt)}進(jìn)行正交解碼后，再進(jìn)行判決；所述編碼信號族{S~d1(t),S~d2(t)···S~dn(t)}]]>和所述解碼信號族{Sd(t)、Sd(2t)…Sd(nt)}滿足特殊逆變換關(guān)系，編碼信號{S~d1(t),S~d2(t)···S~dn(t)}]]>本身之間、解碼信號Sd(t)、Sd(2t)…Sd(nt)本身之間均為非正交，且編碼信號{S~d1(t),S~d2(t)···S~dn(t)}]]>與其對應(yīng)的解碼信號Sd(t)、Sd(2t)…Sd(nt)之間相互正交。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的保密通信方法，其特征是所述重構(gòu)編碼的多位數(shù)字信號是根據(jù)各個(gè)編碼信號中諧波分量的組成、按照特殊逆變換的求和規(guī)則對各諧波分量進(jìn)行加權(quán)求和。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的保密通信方法，其特征是所述判決是按照從高頻編碼位至基頻編碼位遞推判決的規(guī)則來進(jìn)行。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的保密通信方法，其特征是所述解碼信號族{Sd(t)、Sd(2t)…Sd(nt)}由同類的但頻率不同的數(shù)字信號組成，所述編碼信號族{S~d1(t),S~d2(t)···S~dn(t)}]]>是同類但頻率不同的特殊逆變換信號。
8.一種基于特殊逆變換的保密通信方法，其特征是在發(fā)送端應(yīng)用編碼信號族{S~d1(t),S~d2(t)···S~dn(t)}]]>對并行傳輸?shù)亩辔粩?shù)字信號進(jìn)行編碼、從而生成編碼的多位數(shù)字信號，疊加在一起后應(yīng)用調(diào)制載波信號族{S~dn(t),2S~dn(t)···mS~dn(t)}]]>對發(fā)送信號進(jìn)行多次調(diào)制，在接收端先應(yīng)用解調(diào)載波信號族{Sd(nt)、2Sd(nt)…mSd(nt)}對接收信號對應(yīng)進(jìn)行多次解調(diào)，再將各諧波分量進(jìn)行分離，然后再按各個(gè)編碼信號中諧波分量的組成進(jìn)行疊加、重構(gòu)編碼的多位數(shù)字信號，最后應(yīng)用解碼信號族{Sd(t)、Sd(2t)…Sd(nt)}進(jìn)行正交解碼后，再進(jìn)行判決；所述編碼信號族{S~d1(t),S~d2(t)···S~dn(t)}]]>和所述解碼信號族{Sd(t)、Sd(2t)…Sd(nt)}、以及所述調(diào)制載波信號族{S~dn(t),2S~dn(t)···mS~dn(t)}]]>和所述解調(diào)載波信號族{Sd(nt)、2Sd(nt)…mSd(nt)}滿足特殊逆變換關(guān)系，編碼信號S~d1(t),S~d2(t)···S~dn(t)]]>本身之間、解碼信號Sd(t)、Sd(2t)…Sd(nt)、調(diào)制載波信號S~dn(t),2S~dn(t)···mS~dn(t)]]>本身之間、解調(diào)載波信號Sd(nt)、2Sd(nt)…mSd(nt)本身之間均為非正交，且編碼信號S~d1(t),S~d2(t)···S~dn(t)]]>與其對應(yīng)的解碼信號Sd(t)、Sd(2t)…Sd(nt)之間、以及調(diào)制載波信號S~dn(t),2S~dn(t)···mS~dn(t)]]>與其對應(yīng)的解調(diào)載波信號Sd(nt)、2Sd(nt)…mSd(nt)相互正交。
9.權(quán)利要求中1至8所述的任一種保密通信方法，其特征是所述特殊逆變換為Chen-Mobius變換。
全文摘要
本發(fā)明采用滿足特殊逆變換的兩個(gè)正交的、但本身卻是非正交的信號族，作為解調(diào)載波信號和調(diào)制載波信號對一路或多路傳輸?shù)哪M或數(shù)字信號進(jìn)行多次的調(diào)制解調(diào)，從而構(gòu)成對源信號的多重嵌套加密；或者作為解碼信號和編碼信號對多位數(shù)字信號進(jìn)行并行編碼解碼，使信號解碼和判決依賴于特殊逆變換的算法和復(fù)雜重構(gòu)而實(shí)現(xiàn)加密。本發(fā)明提供的新型保密通信方法具有極高的保密性和抗噪聲能力、以及極低誤碼率，并且可以通過簡單的相干方法實(shí)現(xiàn)信號解調(diào)和解碼。
文檔編號H04L9/28GK1913428SQ20051004439
公開日2007年2月14日 申請日期2005年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月9日
發(fā)明者蘇武潯, 魏騰雄 申請人:蘇武潯, 魏騰雄