專(zhuān)利名稱(chēng)：一種提高tdcs信號(hào)隱蔽性能的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無(wú)線通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種提高TDCS信號(hào)隱蔽性能的方法。
背景技術(shù)：
變換域通信系統(tǒng)(TransformDomain Communication System, TDCS)是指在給定頻譜范圍內(nèi)捕獲可用頻譜，并根據(jù)未使用頻譜分布情況，實(shí)時(shí)地改變發(fā)射信號(hào)頻譜，以此避免造成與其他用戶之間的相互干擾，從而可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)的頻譜接入。因此，TDCS被認(rèn)為是一項(xiàng)有望成為實(shí)現(xiàn)認(rèn)知無(wú)線電(Cognitive Radio, CR)的候選技術(shù)。TDCS是以基函數(shù)為基本單位進(jìn)行信號(hào)的發(fā)送與接收，其基函數(shù)頻域形式由一組幅度譜向量與等長(zhǎng)度的復(fù)隨機(jī)相位向量做數(shù)量積而得到，幅度譜向量由0、1組成并分別代表頻譜的占用與空閑，復(fù)隨機(jī)向量由偽隨機(jī)相位發(fā)生器產(chǎn)生。頻域基函數(shù)經(jīng)過(guò)傅立葉反變換之后生成時(shí)域基函數(shù)，即基本調(diào)制波形(Fundamental Modulation Waveform, FMW)。根據(jù)中心極限定理，該基函數(shù)時(shí)域抽樣滿足復(fù)高斯分布。因此，基函數(shù)時(shí)域波形具有類(lèi)噪聲效果，從而具有較好的低截獲(Low Probability of Intercept, LPI)特性。將TDCS的抗干擾能力和低截獲特性結(jié)合起來(lái)可應(yīng)用于軍用隱蔽通信。隱蔽通信是指，通過(guò)應(yīng)用TDCS將信號(hào)重疊地隱藏在己方甚至它方的通信鏈路上，從而借用已有的通信鏈路進(jìn)行通信。當(dāng)TDCS信號(hào)功率足夠低時(shí)將不對(duì)原有業(yè)務(wù)造成干擾，甚至不引起原業(yè)務(wù)系統(tǒng)的注意，并且由于TDCS具有良好的抗干擾能力，在低信號(hào)功率條件下還能滿足一定的通信能力，因此將TDCS應(yīng)用于隱蔽通信是可行的。由于TDCS的基函數(shù)是由具有周?chē)姶蓬l譜信息的多個(gè)子載波疊加組成，并且這些子載波并不單獨(dú)傳輸信號(hào)，而是以基函數(shù)形式傳遞同一個(gè)信息數(shù)據(jù)。但是TDCS在具有良好的環(huán)境適應(yīng)能力，比一般多載波寬帶系統(tǒng)的抗干擾能力更強(qiáng)的同時(shí)還帶來(lái)峰均功率比(Peak-to-Average Power Ratio, PAPR)較高的問(wèn)題。由于峰均功率比過(guò)高，在特定時(shí)刻TDCS隱蔽信號(hào)幅值將超過(guò)背景信號(hào)，這就喪失了信號(hào)的隱蔽效果，極易造成信息泄露。因此，可以通過(guò)降低TDCS信號(hào)峰均功率比以提高TDCS信號(hào)的隱蔽性能。針對(duì)降低信號(hào)的峰均功率比問(wèn)題，在OFDM系統(tǒng)中已有廣泛而深入的研究，在TDCS系統(tǒng)中也已經(jīng)有了一些初步的研究結(jié)果。美國(guó)空軍技術(shù)學(xué)院Richard K. Martin教授在研究已有文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上結(jié)合OFDM的限幅法提出了基于APOCS的峰均比降低方法(內(nèi)容詳見(jiàn)，Richard K. Martin, Marshall Haker, “Reduction of Peak-to-Average Power Ratio inTransform Domain Communication Systems，，，IEEE Transactions on Wireless Communications, Vol. 8, NO. 9, September 2009)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種提高TDCS信號(hào)隱蔽性能的方法，降低了 TDCS基函數(shù)峰均功率比，提高了收發(fā)兩端基函數(shù)一致條件下通信的有效性與隱蔽性。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種提高TDCS信號(hào)隱蔽性能的方法，具體按照以下步驟實(shí)施步驟I、獲得隱蔽信號(hào)發(fā)送端和接收端的基函數(shù)頻譜向量隱蔽信號(hào)發(fā)送端和隱蔽信號(hào)接收端通過(guò)頻譜估計(jì)獲取基函數(shù)幅度譜向量A，基函數(shù)幅度譜向量A均勻分布隨機(jī)生成相位爐,·，得到復(fù)隨機(jī)相位序列向量P，將基函數(shù)幅度譜向量A與復(fù)隨機(jī)相位序列向量P做數(shù)量積，得到基函數(shù)頻譜向量B ；步驟2、將基函數(shù)頻譜向量B均等分為U組將步驟I中得到的基函數(shù)頻譜向量B均等分成U組互不重疊的子向量，即得到
權(quán)利要求
1.一種提高TDCS信號(hào)隱蔽性能的方法，其特征在于，具體按照以下步驟實(shí)施 步驟I、獲得隱蔽信號(hào)發(fā)送端和接收端的基函數(shù)頻譜向量 隱蔽信號(hào)發(fā)送端和隱蔽信號(hào)接收端通過(guò)頻譜估計(jì)獲取基函數(shù)幅度譜向量A，基函數(shù)幅度譜向量A均勻分布隨機(jī)生成相仨爐得到復(fù)隨機(jī)相位序列向量P，將基函數(shù)幅度譜向量A與復(fù)隨機(jī)相位序列向量P做數(shù)量積，得到基函數(shù)頻譜向量B ; 步驟2、將基函數(shù)頻譜向量B均等分為U組 將步驟I中得到的基函數(shù)頻譜向量B均等分成U組互不重疊的子向量，即得到 u=l 步驟3、降低峰均功率比的迭代計(jì)算 1)經(jīng)步驟2將基函數(shù)頻譜向量B均等分為U組后，令各組調(diào)整相位Θu取O，即得到相位調(diào)整因子為-.Cu = =1,其中U = 1，2，...，U ; 2)利用I)得到的每組相位調(diào)整因子ICu= I或-1，(u = 1，2，· · ·，U)}分別對(duì)步驟I中隱蔽信號(hào)發(fā)送端和隱蔽信號(hào)接收端獲取的每組基函數(shù)頻譜向量B相位進(jìn)行調(diào)整，即得到TDCS時(shí)域基函數(shù)-B11),根據(jù)IDFT的線性性質(zhì)即得到-IDFTiBJ . U=I14=13)根據(jù)PAPR0 = max (| B，|2) /E | B，|2 計(jì)算出 TDCS 的峰均功率比 PAPR0,令 u = I ; 4)令0u=π，即得到相位調(diào)整因子Cu = -I,更新TDCS時(shí)域基函數(shù)B’的值，將更新的后B’代入PAPR = max (| B' ) /E | B' |2計(jì)算得到PAPR，其中E為求數(shù)學(xué)期望； 5)將3)中計(jì)算出的PAPRtl與4)中計(jì)算出的PAPR進(jìn)行比較，當(dāng)PAPRtl> PAPR時(shí)，則Θ u=O，即 Cu = I ；否則，更新 PAPRtl = PAPR ； 6)令u= U+1，如果u < U+1，則返回步驟4)，繼續(xù)進(jìn)行迭代計(jì)算； 否則，終止迭代； 步驟4、隱蔽信息的發(fā)送與接收 將經(jīng)步驟3得到的時(shí)域基函數(shù)B’存儲(chǔ)后進(jìn)行信號(hào)調(diào)制，經(jīng)調(diào)制的信號(hào)被轉(zhuǎn)發(fā)器發(fā)射，調(diào)制信號(hào)被送入隱蔽信號(hào)接收端，隱蔽信號(hào)接收端的TDCS時(shí)域基函數(shù)B’取隱蔽信號(hào)發(fā)送端的TDCS時(shí)域基函數(shù)B’的共軛，隱蔽信號(hào)接收端接收信號(hào)，并對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，輸出解調(diào)信號(hào)。
2.按照權(quán)利要求I所述的提高TDCS信號(hào)隱蔽性能的方法，其特征在于，所述步驟I具體按照以下步驟實(shí)施 O隱蔽信號(hào)接收端和發(fā)送端分別對(duì)周?chē)姶怒h(huán)境進(jìn)行頻譜感知與門(mén)限判決后，隱蔽信號(hào)接收端和發(fā)送端分別得到基函數(shù)幅度譜向量A，基函數(shù)幅度譜向量A= [A01A1, ...,AnJ在[O，2 ]內(nèi)均勻分布隨機(jī)生成相位奶(i = 0,1, . N·-))，得到與基函數(shù)幅度譜向量A等長(zhǎng)度的復(fù)隨機(jī)相位序列向量P = [eM>,eM,...,eJ9N-1 ]； 2)將I)中的到基函數(shù)幅度譜向量A與復(fù)隨機(jī)相位序列向量P做數(shù)量積，即得到基函數(shù)頻譜向量B =[尾,巧，…Am] 。
3.按照權(quán)利要求I所述的提高TDCS信號(hào)隱蔽性能的方法，其特征在于，提高TDCS信號(hào)隱蔽性能的方法，其特征在于，所述的步驟4按照以下步驟實(shí)施 1)將經(jīng)步驟3得到的TDCS時(shí)域基函數(shù)B’存儲(chǔ)在基函數(shù)存儲(chǔ)器中； 2)對(duì)I)中存儲(chǔ)的TDCS時(shí)域基函數(shù)B’進(jìn)行MPSK調(diào)制，可獲取調(diào)制信號(hào) US 二 YjBti]，其中M為調(diào)制階數(shù)，Hii為第i次發(fā)送的整數(shù)數(shù)據(jù)， U=XO ^ Hii ^ M-I ； 3)隱蔽通信發(fā)射機(jī)將2)中獲取的調(diào)制信號(hào)5= YjCu ·z 調(diào)整到指定 U-I的轉(zhuǎn)發(fā)器頻帶上進(jìn)行發(fā)射，調(diào)制信號(hào)S通過(guò)信息通道被傳送至隱蔽信號(hào)接收端； 隱蔽信號(hào)接收端的TDCS時(shí)域基函數(shù)B’的獲取步驟與隱蔽信號(hào)發(fā)送端的TDCS時(shí)域基函數(shù)B’的獲取步驟相同，隱蔽信號(hào)接收端的TDCS時(shí)域基函數(shù)B’取隱蔽信號(hào)發(fā)送端的TDCS時(shí)域基函數(shù)B’的共軛； 4)隱蔽信號(hào)接收端接收的信號(hào)并進(jìn)行信號(hào)相關(guān)解調(diào) 隱蔽信號(hào)接收端接收的信號(hào)包括有隱蔽信號(hào)、原系統(tǒng)業(yè)務(wù)信號(hào)以及噪聲；隱蔽信號(hào)接收端經(jīng)過(guò)下變頻，接收到的信號(hào)為R = S+J+N，其中J表示原系統(tǒng)業(yè)務(wù)信號(hào)，N表示均值O，方差為凡/2的高斯隨機(jī)變量； 隱蔽信號(hào)接收端對(duì)接收到的所有信號(hào)進(jìn)行相關(guān)解調(diào) MPSK調(diào)制，隱蔽信號(hào)接收端需要產(chǎn)生M個(gè)參考信號(hào)即5:(f) = C:IDFT{e-卿中，M為調(diào)制階數(shù)，O ( π κM-I ;相關(guān)解調(diào)后得到的相關(guān)信號(hào)值y為Y = I TR(t)B，i*(t)dt 5)判斷相關(guān)解調(diào)信號(hào)，選擇相關(guān)信號(hào)值最大的那個(gè)為對(duì)應(yīng)符號(hào)的估計(jì)值，并輸出數(shù)據(jù)輸出數(shù)據(jù)。
4.按照權(quán)利要求3所述的提高TDCS信號(hào)隱蔽性能的方法，其特征在于，所述的隱蔽信號(hào)的相關(guān)解調(diào)方式可以采用M-CSK或MPSK調(diào)制方式。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)的一種提高TDCS信號(hào)隱蔽性能的方法，具體按照以下步驟實(shí)施步驟1、獲得隱蔽信號(hào)發(fā)送端和接收端的基函數(shù)頻譜向量；步驟2、將基函數(shù)頻譜向量B均等分為U組；步驟3、降低峰均功率比的迭代計(jì)算；步驟4、隱蔽信息的發(fā)送與接收。本發(fā)明降低了TDCS基函數(shù)峰均功率比，提高了收發(fā)兩端基函數(shù)一致條件下通信的有效性與隱蔽性。
文檔編號(hào)H04L27/26GK102932306SQ20121036586
公開(kāi)日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2012年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月28日
發(fā)明者達(dá)新宇, 褚振勇, 謝鐵城, 張衡陽(yáng), 陳校平, 王舒 申請(qǐng)人:達(dá)新宇, 褚振勇