本發(fā)明涉及無(wú)線通信，尤其涉及一種基于移動(dòng)性與噪聲不確定性的移動(dòng)隱蔽通信系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、隱蔽通信技術(shù)是一種能夠隱藏通信存在的技術(shù)，該技術(shù)能夠利用一些技術(shù)手段，如協(xié)作干擾、功率控制、隨機(jī)發(fā)送等，對(duì)潛在的惡意竊聽(tīng)方隱蔽通信傳輸過(guò)程，以此來(lái)保證通信安全。

2、傳統(tǒng)的無(wú)線通信安全手段如密碼學(xué)技術(shù)及物理層安全傳輸只能夠在一定程度上保證傳輸內(nèi)容不被竊取，但是當(dāng)前的無(wú)線安全傳輸，一旦傳輸過(guò)程暴露，竊聽(tīng)者即可通過(guò)信號(hào)進(jìn)行定位或進(jìn)行定向干擾攻擊，導(dǎo)致發(fā)送者位置暴露或是影響安全傳輸?shù)男阅?，而隱蔽通信技術(shù)能夠針對(duì)此問(wèn)題隱藏通信傳輸過(guò)程，使通信過(guò)程無(wú)法被監(jiān)測(cè)者檢測(cè)到，以此來(lái)提供更高的安全級(jí)別。

3、當(dāng)前大量隱蔽通信研究致力于實(shí)現(xiàn)正速率的隱蔽傳輸，采用的主要方法是利用系統(tǒng)固有或人為產(chǎn)生的不確定性，如噪聲不確定性、信道不確定性、時(shí)間不確定性等，以使得監(jiān)聽(tīng)者的檢測(cè)性能下降，從而提升隱蔽通信性能。然而當(dāng)前該領(lǐng)域研究聚焦于靜態(tài)節(jié)點(diǎn)間的隱蔽通信實(shí)現(xiàn)，即通信節(jié)點(diǎn)在通信過(guò)程中都保持靜止。

4、事實(shí)上，在實(shí)際場(chǎng)景中存在大量通信節(jié)點(diǎn)為動(dòng)態(tài)節(jié)點(diǎn)的情況，如車(chē)車(chē)通信，星地通信，車(chē)與基站通信等，而節(jié)點(diǎn)移動(dòng)性將導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)間的信道模型、距離、連通性等發(fā)生變化，這些因素使得現(xiàn)有的隱蔽通信方案無(wú)法適用于移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的隱蔽傳輸，在當(dāng)前研究領(lǐng)域適用于移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的隱蔽傳輸方案并未得到研究。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、基于此，有必要針對(duì)上述問(wèn)題，提出了一種基于移動(dòng)性與噪聲不確定性的移動(dòng)隱蔽通信系統(tǒng)及方法。

2、本發(fā)明實(shí)施例提供一種基于移動(dòng)性與噪聲不確定性的移動(dòng)隱蔽通信系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：信號(hào)發(fā)送方、信號(hào)接收方以及監(jiān)測(cè)方；

3、所述信號(hào)發(fā)送方、監(jiān)測(cè)方配備單天線，所述接收方配備雙天線；

4、所述信號(hào)發(fā)送方，用于在全雙工模式下在沿圓形軌跡勻速移動(dòng)的過(guò)程中隨機(jī)發(fā)送信號(hào)；

5、所述信號(hào)接收方，用于在靜止?fàn)顟B(tài)下接收信號(hào)的同時(shí)發(fā)送功率隨機(jī)變化的人工噪聲；

6、所述監(jiān)測(cè)方，用于在靜止?fàn)顟B(tài)下對(duì)所述信號(hào)發(fā)送方、信號(hào)接收方之間是否存在通信傳輸過(guò)程進(jìn)行檢測(cè)；

7、所述信號(hào)發(fā)送方與信號(hào)接收方之間的鏈路為合法通信鏈路，所述信號(hào)發(fā)送方與監(jiān)測(cè)方之間的鏈路為檢測(cè)鏈路，所述信號(hào)接收方與監(jiān)測(cè)方之間的鏈路為干擾鏈路。

8、上述方案中，所述信號(hào)接收方在接收信號(hào)的同時(shí)，將自干擾信號(hào)建模為服從均值為0，方差為γrsi的高斯分布隨機(jī)變量。

9、上述方案中，所述信號(hào)發(fā)送方的移動(dòng)軌跡為圓形，以任意點(diǎn)為圓心，以r為半徑，其中r存在最大值r_max。

10、上述方案中，所述人工噪聲由信號(hào)接收方以隨機(jī)變化的功率發(fā)送，功率的分布為均勻分布，最大值為p_max。

11、上述方案中，各節(jié)點(diǎn)間的通信鏈路信道均采用雙瑞利衰落信道模型進(jìn)行建模，信道系數(shù)在一個(gè)時(shí)隙內(nèi)保持不變，在各個(gè)時(shí)隙之間隨機(jī)變化。

12、本發(fā)明實(shí)施例還提供一種利用基于移動(dòng)性與噪聲不確定性的移動(dòng)隱蔽通信系統(tǒng)的方法，包括以下步驟：

13、所述信號(hào)發(fā)送方沿固定軌跡移動(dòng)并發(fā)送隱蔽信號(hào)；

14、所述信號(hào)接收方在接收信號(hào)的同時(shí)發(fā)送隨機(jī)變化功率的人工噪聲；

15、所述監(jiān)測(cè)方通過(guò)能量檢測(cè)方法對(duì)是否存在通信傳輸過(guò)程進(jìn)行檢測(cè)；

16、根據(jù)所述監(jiān)測(cè)方的檢測(cè)結(jié)果對(duì)隱蔽通信性能進(jìn)行分析與優(yōu)化，最大化平均隱蔽傳輸速率。

17、上述方案中，所述監(jiān)測(cè)方通過(guò)能量檢測(cè)方法對(duì)是否存在通信傳輸過(guò)程進(jìn)行檢測(cè)，具體包括：所述監(jiān)測(cè)方將持續(xù)收集接收到的信號(hào)，并計(jì)算每個(gè)時(shí)隙接收信號(hào)能量的平均值yw，利用二元假設(shè)檢驗(yàn)將其與預(yù)先設(shè)定的閾值γ進(jìn)行比較；如果yw＜γ，表示信號(hào)發(fā)送方與信號(hào)接收方之間無(wú)隱蔽傳輸，用h0表示；如果yw＞γ，表示信號(hào)發(fā)送方與信號(hào)接收方之間有隱蔽傳輸，用h1表示；

18、根據(jù)所述每個(gè)時(shí)隙接收信號(hào)能量的平均值yw確定虛警概率和漏檢概率；

19、當(dāng)所述信號(hào)發(fā)送方向信號(hào)接收方發(fā)送或者不發(fā)送信息兩種情況的概率相等時(shí)，根據(jù)所述虛警概率和漏檢概率確定所述監(jiān)測(cè)方處的檢測(cè)錯(cuò)誤概率；

20、確定所述監(jiān)測(cè)方的最優(yōu)檢測(cè)閾值以及最小檢測(cè)錯(cuò)誤概率；

21、確定所述監(jiān)測(cè)方的平均最小檢測(cè)錯(cuò)誤概率。

22、上述方案中，所述計(jì)算每個(gè)時(shí)隙接收信號(hào)能量的平均值yw，具體包括：所述監(jiān)測(cè)方在一個(gè)時(shí)隙內(nèi)接收到的第k個(gè)信號(hào)yw[k]表示為：

23、其中vb[k]為信號(hào)接收方發(fā)送的人工噪聲，xa[k]為信號(hào)發(fā)送方發(fā)送的信號(hào)，分別滿(mǎn)足其中k＝1,2,...n，表示監(jiān)測(cè)方一個(gè)時(shí)隙內(nèi)接收到的第k個(gè)信號(hào)的序號(hào)，是vb[k]的共軛，是xa[k]的共軛，e()表示數(shù)學(xué)期望運(yùn)算；pa為信號(hào)發(fā)送方的信號(hào)發(fā)送功率、pb為信號(hào)接收方的人工噪聲發(fā)送功率，γ為路徑損耗指數(shù)；nw[k]為監(jiān)測(cè)方處的環(huán)境噪聲；

24、根據(jù)確定平均值yw；其中d1和d0分別表示接收h1和h0的決策。

25、上述方案中，所述根據(jù)所述每個(gè)時(shí)隙接收信號(hào)能量的平均值yw確定虛警概率和漏檢概率，具體包括：根據(jù)確定虛警概率，其中

26、根據(jù)確定漏檢概率，其中dbw為信號(hào)接收方與監(jiān)測(cè)方之間的距離并且監(jiān)測(cè)方已知。

27、上述方案中，所述確定所述監(jiān)測(cè)方的平均最小檢測(cè)錯(cuò)誤概率，具體包括：根據(jù)確定，其中

28、采用本發(fā)明實(shí)施例，具有如下有益效果：

29、本發(fā)明的移動(dòng)隱蔽通信系統(tǒng)通過(guò)使信號(hào)發(fā)送方在移動(dòng)過(guò)程中發(fā)送信號(hào)，并利用全雙工接收方在接收信號(hào)的同時(shí)發(fā)送人工噪聲來(lái)引入不確定性，利用節(jié)點(diǎn)移動(dòng)性及干擾不確定性對(duì)監(jiān)測(cè)者的信號(hào)檢測(cè)性能造成干擾，從而在滿(mǎn)足隱蔽性約束的條件下實(shí)現(xiàn)大于零的隱蔽傳輸速率。

技術(shù)特征：

1.一種基于移動(dòng)性與噪聲不確定性的移動(dòng)隱蔽通信系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括：信號(hào)發(fā)送方、信號(hào)接收方以及監(jiān)測(cè)方；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于移動(dòng)性與噪聲不確定性的移動(dòng)隱蔽通信系統(tǒng)，其特征在于，所述信號(hào)接收方在接收信號(hào)的同時(shí)，將自干擾信號(hào)建模為服從均值為0，方差為γrsi的高斯分布隨機(jī)變量。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于移動(dòng)性與噪聲不確定性的移動(dòng)隱蔽通信系統(tǒng)，其特征在于，所述信號(hào)發(fā)送方的移動(dòng)軌跡為圓形，以任意點(diǎn)為圓心，以r為半徑，其中r存在最大值r_max。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于移動(dòng)性與噪聲不確定性的移動(dòng)隱蔽通信系統(tǒng)，其特征在于，所述人工噪聲由信號(hào)接收方以隨機(jī)變化的功率發(fā)送，功率的分布為均勻分布，最大值為p_max。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于移動(dòng)性與噪聲不確定性的移動(dòng)隱蔽通信系統(tǒng)，其特征在于，各節(jié)點(diǎn)間的通信鏈路信道均采用雙瑞利衰落信道模型進(jìn)行建模，信道系數(shù)在一個(gè)時(shí)隙內(nèi)保持不變，在各個(gè)時(shí)隙之間隨機(jī)變化。

6.一種利用權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的基于移動(dòng)性與噪聲不確定性的移動(dòng)隱蔽通信系統(tǒng)的方法，其特征在于，包括以下步驟：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述監(jiān)測(cè)方通過(guò)能量檢測(cè)方法對(duì)是否存在通信傳輸過(guò)程進(jìn)行檢測(cè)，具體包括：所述監(jiān)測(cè)方將持續(xù)收集接收到的信號(hào)，并計(jì)算每個(gè)時(shí)隙接收信號(hào)能量的平均值yw，利用二元假設(shè)檢驗(yàn)將其與預(yù)先設(shè)定的閾值γ進(jìn)行比較；如果yw＜γ，表示信號(hào)發(fā)送方與信號(hào)接收方之間無(wú)隱蔽傳輸，用h0表示；如果yw＞γ，表示信號(hào)發(fā)送方與信號(hào)接收方之間有隱蔽傳輸，用h1表示；

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述計(jì)算每個(gè)時(shí)隙接收信號(hào)能量的平均值yw，具體包括：所述監(jiān)測(cè)方在一個(gè)時(shí)隙內(nèi)接收到的第k個(gè)信號(hào)yw[k]表示為：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述每個(gè)時(shí)隙接收信號(hào)能量的平均值yw確定虛警概率和漏檢概率，具體包括：根據(jù)確定虛警概率，其中

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述確定所述監(jiān)測(cè)方的平均最小檢測(cè)錯(cuò)誤概率，具體包括：根據(jù)確定，其中

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明實(shí)施例公開(kāi)了一種基于移動(dòng)性與噪聲不確定性的移動(dòng)隱蔽通信系統(tǒng)及方法，所述系統(tǒng)包括：信號(hào)發(fā)送方、信號(hào)接收方以及監(jiān)測(cè)方；所述信號(hào)發(fā)送方、監(jiān)測(cè)方配備單天線，所述接收方配備雙天線,所述信號(hào)發(fā)送方用于在沿圓形軌跡勻速移動(dòng)的過(guò)程中隨機(jī)發(fā)送信號(hào)；所述信號(hào)接收方，用于在靜止?fàn)顟B(tài)下接收信號(hào)的同時(shí)發(fā)送功率隨機(jī)變化的人工噪聲；所述監(jiān)測(cè)方，用于在靜止?fàn)顟B(tài)下對(duì)所述信號(hào)發(fā)送方、信號(hào)接收方之間是否存在通信傳輸過(guò)程進(jìn)行檢測(cè)；所述信號(hào)發(fā)送方與信號(hào)接收方之間的鏈路為合法通信鏈路，所述信號(hào)發(fā)送方與監(jiān)測(cè)方之間的鏈路為檢測(cè)鏈路，所述信號(hào)接收方與監(jiān)測(cè)方之間的鏈路為干擾鏈路。

技術(shù)研發(fā)人員：沈玉龍,繆奇峰,孫冉冉,曹逸之,何吉,楊衛(wèi)東,焦景森,姜曉鴻,王濱
受保護(hù)的技術(shù)使用者：西安電子科技大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/26