一種改進型差分混沌鍵控dcsk保密通信方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于改進型DCSK的保密通信方法，屬于信號傳輸【技術領域】。針對DCSK的保密性問題，經過改進，使信息分散在兩條信道上傳輸，且每一路信息的參考信號在另一路傳輸，這樣即使某一路信息在傳輸過程中被截獲，也無法破譯原始信號，同時也解決信道利用率低的問題。通過改進前后系統(tǒng)誤碼率的對比，發(fā)現(xiàn)改進型DCSK系統(tǒng)較傳統(tǒng)系統(tǒng)在數(shù)據(jù)傳輸中的誤碼率更低，同時信道的利用率更高和保密性更強。通過仿真可以看出，仿真結果與理論分析一致，保密性得到極大加強。同時，復雜度較低，易于工程實現(xiàn)，在圖像，及軍事保密信息等領域內將具有廣泛的應用前景。
【專利說明】—種改進型差分混沌鍵控DCSK保密通信方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，更具體的是涉及使用改進型差分混沌鍵控發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的混沌保密通信方法。
【背景技術】
[0002]1990年以來，混沌通信和混沌同步技術成為國際、國內通信的一個研究熱點?；煦缤娇刂评碚摰陌l(fā)展，為混沌在通信領域的應用奠定了理論基礎。利用同步的混沌進行保密通信是當前國際上研究的一大熱點。迄今已經提出和發(fā)展的同步混沌通信主要分為:混沌掩蓋、混沌參數(shù)調制、混沌鍵控和混沌擴頻?；煦缪谏w屬于混沌模擬通信，其余三類屬于混沌數(shù)字通信?；煦缪谏w是較早提出的一種混沌保密通信方式，它是利用非線性動力學預測技術將掩蓋在混沌信號下的傳輸信號提取出來，它的實現(xiàn)依賴于系統(tǒng)的同步實現(xiàn)程度，因此還不能提供高質量的通信服務，只適用于慢變信號，對快變信號和時變信號還不能很好的處理。混沌參數(shù)調制是將發(fā)送的信息隱藏在系統(tǒng)參數(shù)內，這種方案關鍵在于混沌系統(tǒng)參數(shù)的恢復程度，系統(tǒng)參數(shù)的解調對外界的干擾比較敏感，從而降低了通信效率。混沌擴頻通信就是用混沌序列替代傳統(tǒng)通信系統(tǒng)的偽隨機序列，從而適應人們對未來通信的更高要求。由于混沌信號本身的一些特點，因此混沌擴頻序列隨機性能好，保密性能高，具有良好的相關特性，可用數(shù)目多?；煦鐢U頻通信的關鍵在于混沌擴頻序列的選擇，對混沌序列的研究也是目前對混沌通信研究的一個重要的方面?；煦珂I控是在發(fā)送端有多個混沌系統(tǒng)，根據(jù)要傳送的碼值，選通不同的混沌系統(tǒng)。這樣發(fā)送信號由一段段代表不同混沌吸引子的混沌信號組成，發(fā)送端的各個混沌系統(tǒng)在接收端有對應的同步系統(tǒng)。將接收的信號驅動各個同步系統(tǒng)，根據(jù)一個碼元周期內各個同步系統(tǒng)達到同步的情況來判斷這個周期內所傳送的碼值。在混沌數(shù)字通信體制中，混沌鍵控有很強的抗干擾能力，并能有效的抑制多徑干擾對系統(tǒng)的影響，它在通信方案中占有重要的地位，廣大學者認為其具有較好的發(fā)展前景與應用價值?；煦珂I控調制技術具有較強的抗噪聲干擾和參數(shù)失配能力，功率譜密度較低，因此廣泛應用于數(shù)字保密通信系統(tǒng)。Parlitz等率先提出了混沌鍵控技術，基于這個技術衍生出了混沌移位鍵控(CSK)、混沌開關鍵控(C00K)、差分混沌鍵控(DCSK)、調頻差分混沌鍵控(FM-DCSK)等等。其中CSK和COOK技術使系統(tǒng)接收端的門限判決需要根據(jù)信噪比的變化而改變，否則系統(tǒng)會有較高的誤碼率導致系統(tǒng)的性能降低。為解決這一問題，G.Kolumban等又提出了基于非相干解調的差分混沌鍵控(DCSK)，它克服了 CSK和COOK判決門限值依賴于信噪比的缺點，同時在接收端不需要同步，結構簡單，但在。FM-DCSK具體固有的寬頻特性，采用先將混沌信號進行頻率調制的方法，從而使信號能量保持恒定，但由此需要在FM-DCSK發(fā)送端增加模擬鎖相環(huán)(APLL)和FM調制器，使電路復雜化。
[0003]差分混沌鍵控(DCSK)的輸出信號具有固有的寬頻特性以及抗噪聲特性，由于其采用非相干解調技術，不必在收發(fā)兩端建立同步，相比傳統(tǒng)通信系統(tǒng)有很多優(yōu)勢。但其傳輸速率較低，保密性差。
【發(fā)明內容】

[0004]針對以上現(xiàn)有技術中的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種不僅保證了傳輸速率而且提高了安全性、不易被破解，并且誤碼性能也有所提高、提高了利用率的改進型差分混沌鍵控DCSK保密通信方法。，本發(fā)明的技術方案如下:
[0005]一種改進型差分混沌鍵控DCSK保密通信方法，其包括以下步驟:
[0006]101、在混沌系統(tǒng)的發(fā)送端采用Logistic混沌映射發(fā)生器產生兩個不同的混沌信
號ll.1t和混沌信號X2(n+);并將混沌信號liΛ和混沌信號X2(n)分別經過擴頻系數(shù)M相位延遲后得到延遲混沌信號xi,um和延遲混沌信號χ2,.1SM ；
[0007]102、將待發(fā)送的消息IKi經過串/并變換后分為兩路速率減半的序列a和b，再經電平轉換變成兩路雙極性信號bu和b2>k，并將雙極性信號biik與步驟lοi中得到的延遲混沌信號XlnlIl相乘得到傳輸信號btkXXulM放在信道I中進行傳輸，所述雙極性信號b2jk與步驟101中得到的延遲混沌信號X2.nM相乘得到傳輸信號1>2nΧ2.π?放置在信道II中進行傳輸，所述信道I的輸出信號為Su，所述信道II的輸出信號為S2.n，其中信道I在一個符號周期T內，前半個周期Ty2信道傳輸?shù)氖菂⒖夹盘枺蟀雮€7>2周期信道傳輸?shù)氖莻鬏斝盘朾2;kxinlM.信道II前半個周期7>2信道傳輸?shù)氖菂⒖夹盘?，而后半個^72周期里信道傳輸?shù)氖切盘枺?br> [0008]103、當步驟102中信道I的輸出信號Si,B、信道II的輸出信號S2,n傳輸?shù)交煦缦?br> 統(tǒng)的接收端后，接收端將接收到的信號進行解碼恢復成rl, η和r2, η ；
[0009]104、將步驟103中解碼恢復的信號ri，η和r2，n經過相關器的自相關運算，即把接收到的信號和r2，n同延時M位的信號r (n+M)在擴頻系數(shù)M區(qū)間進行相關運算得出yi，k和 y2’k ；
[0010]105、將步驟104中自相關運算后的信號yl，k和y2，k由并行傳輸改成串行傳輸，完成保密通信的數(shù)據(jù)傳輸。
[0011]進一步的,步驟101中的Logistic混沛映射發(fā)生器的表達式為
[0012]' , = /ix;;) = 1-μy；，其中，x(η)是混沌信號，μ為系數(shù)。
[0013]進一步的，當μ =2.9和μ =3.0時Logistic混沛映射發(fā)生器產生混沛信號xin,η和混沌信號Χ2(η)。
[0014]進一步的，步驟104中自相關的表達式為
[0015].
【權利要求】
1.一種改進型差分混沌鍵控DCSK保密通信方法，其特征在于，包括以下步驟: 101、在混沌系統(tǒng)的發(fā)送端采用Logistic混沌映射發(fā)生器產生兩個不同的混沌信號X1I和混沌信號X2(n);并將混沌信號^:13和混沌信號X2(e)分別經過擴頻系數(shù)M相位延遲后得到延遲混沌信號Χ?,ιι?Μ和延遲混沌信號Χ2λΙΜ ； 102、將待發(fā)送的消息!1^經過串/并變換后分為兩路速率減半的序列a和b，再經電平轉換變成兩路雙極性信號和b+2,fc，并將雙極性信號與步驟101中得到的延遲混沌信號XliJlM相乘得到傳輸信號UiM放在信道I中進行傳輸，所述雙極性信號與步驟101中得到的延遲混沌信號X2JlM相乘得到傳輸信號b2,kX2,iilM放置在信道II中進行傳輸，所述信道I的輸出信號為S:U，所述信道II的輸出信號為S2.tt，其中信道〗在一個符號周期τ內，前半個周期7>2信道傳輸?shù)氖菂⒖夹盘?，而后半個?>2周期信道傳輸?shù)氖莻鬏斝盘?>Ζ?￡χΖιΙ1ΙΜ.信道II前半個周期772信道傳輸?shù)氖菂⒖夹盘?，而后半個F/2周期信道傳輸?shù)氖切盘朾 ltU Χ'?,β?Μ ； 103、當步驟102中信道I的輸出信號S1,π、信道II的輸出信號Sin傳輸?shù)交煦缦到y(tǒng)的接收端后，接收端將接收到的信號進行解碼恢復成rl, η和r2, η ；104、將步驟103中解碼恢復的信號rι，η和r2，n經過相關器的自相關運算，即把接收到的信號和r2，n同延時M位的信號r (n+M)在擴頻系數(shù)M區(qū)間進行相關運算得出yi，k和y2，k ； 105、將步驟104中自相關運算后的信號yl，k和y2，k由并行傳輸改成串行傳輸，完成保密通信的數(shù)據(jù)傳輸。
2.根據(jù)權利要求1所述的改進型差分混沌鍵控DCSK保密通信方法，其特征在于，步驟101中的Logistic混沛映射發(fā)生器的表達式為
3.根據(jù)權利要求1所述的改進型差分混沌鍵控DCSK保密通信方法，其特征在于，步驟104中自相關的表達式為

【文檔編號】H04L9/28GK103905358SQ201410085985
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年3月10日 優(yōu)先權日:2014年3月10日
【發(fā)明者】張剛, 王源, 張?zhí)祢U, 賀利芳, 李波, 王穎 申請人:重慶郵電大學