CN109257343B - 一种基于矩阵映射的复合维度反接入认证方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基于矩阵映射的复合维度反接入认证方法，涉及复合维度扩频通信领域。包括：设置一维和二维传输数据D1、D2的传输速率；生成数据矩阵D；生成身份矩阵I；对数据D2进行分组，并对应填充至身份矩阵I；构建关联矩阵C；生成阶编码矩阵；生成发射信号；对编码矩阵中错码的修正；生成关联矩阵C；解析得到数据矩阵D；得到待传输数据D1。本发明提供的一种基于矩阵映射的复合维度反接入认证方法，通过构建与解析数据矩阵、身份矩阵、关联矩阵、典型生成矩阵，并设计二维数据间的关联与解析函数，达到复合维度反接入认证的目的，能够有效预防非授权用户接入己方通信系统或使用己方通信资源，确保信息传输过程的真实性、完整性和保密性。

Description

一种基于矩阵映射的复合维度反接入认证方法
技术领域
本发明涉及复合维度扩频通信技术领域，具体涉及一种基于矩阵映射的复合维度反接入认证方法。
背景技术
复合维度通信技术以传统扩频通信技术为基础，既兼顾传统差分跳频、直接序列扩频的优良特性，也融入了如扩展通信容量、提高保密性等新的技术优势，该技术可广泛应用于军事通信领域。进一步，随着电子对抗领域新技术的不断涌现，如何有效预防非授权用户接入己方通信系统或使用己方通信资源，以确保信息传输过程的真实性、完整性和保密性，便成为复合维度扩频通信技术领域无法回避的难题之一。为此，以复合维度通信体制为载体，在未改变原通信体制的条件下，探究并提出一种反接入认证方法可为保密通信提供新思路、新方法。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种基于矩阵映射的复合维度反接入认证方法，以FH-DFH/MS-DSSS复合维度通信体制为载体，立足信息传输中的认证、加密/解密、检错/纠错等技术，提出了矩阵映射方法，通过构建与解析数据矩阵、身份矩阵、关联矩阵、典型生成矩阵，设计了二维数据间的关联与解析函数，从而建立基于矩阵映射的复合维度反接入认证方法。该方法可通过二维数据实现对一维数据的反接入认证，适用于所有的复合维度扩频通信系统。
为了实现上述目的，一种基于矩阵映射的复合维度反接入认证方法，包括以下步骤：
步骤1：设置一维传输数据D1的传输速率R1和二维传输数据D2的传输速率R2R2；所述一维传输数据D1＝[d1,d2......dm]，其中，m≥k且m＝k×k，k为2L，L≥1，当m≠k×k时，对传输数据D1进行补零；所述二维传输数据D2＝[u1,u2......uv]，其中，v≥k且v＝k×k，k为2L，L≥1，当v≠k×k时，对传输数据D2进行补零；
步骤2：采用分组匹配单元对待传输一维数据D1进行分组，分组后生成k阶数据矩阵D，数据矩阵D中每一行数据依次为
Figure GDA0002695670790000011
步骤3：在MS-DSSS或FH-DFH通信体制中对二维传输数据D2进行标识映射，生成的最小矩阵为k阶矩阵即为身份矩阵I，身份矩阵I中每一行数据依次为
Figure GDA0002695670790000012
Figure GDA0002695670790000013
若采用MS-DSSS通信体制，则身份矩阵I的行分别映射为用户ID号和PN码序列；若采用FH-DFH通信体制，则身份矩阵I的行映射为用户ID号；
步骤4：采用分组匹配单元对待传输二维数据D2进行分组，并将分组后每行数据对应填充至身份矩阵I中；
步骤5：将数据矩阵D和身份矩阵I代入关联函数，构建关联矩阵C；
步骤6：对关联矩阵C进行LDPC编码，生成k×n阶编码矩阵；
步骤7：对k×n阶编码矩阵中每行数据进行MS-DSSS或FH-DFH调制解调，生成发射信号；
步骤8：根据典型生成矩阵G的转置矩阵H对MS-DSSS或FH-DFH解调出来的k×n阶编码矩阵中错码的修正；
步骤9：根据典型生成矩阵的逆矩阵G-1和解析函数对修正后的k×n阶编码矩阵进行解析，生成关联矩阵C；
步骤10：通过接收端同步系统和标识映射方法在接收方先获取身份矩阵I，再将关联矩阵C和身份矩阵I带入解析函数，得到数据矩阵D；
步骤11：采用组合并单元对数据矩阵D中各行数据进行合并，得到待传输数据D1。
进一步，所述关联函数和解析函数的公式如下：
Figure GDA0002695670790000021
Figure GDA0002695670790000022
其中，f(·)为关联函数，f-1(·)为解析函数，i和j均为区间[1,k]内的整数，若采用MS-DSSS通信体制则j＝i-1，若采用FH-DFH通信体制则i＝j。
进一步，所述发射信号的生成公式如下：
Figure GDA0002695670790000023
Figure GDA0002695670790000024
其中，SMS-DSSS(t)为MS-DSSS通信体制下的发射信号函数，SFH-DFH(t)为FH-DFH通信体制下的发射信号函数，i和j均为区间[0,k]内的整数，若采用MS-DSSS通信体制则j＝i-1，若采用FH-DFH通信体制则i＝j，A为载波振幅，ωc为载波频率，M为调制阶数，△f为频率偏移，φ为初始相位，fG(.)为G函数。
本发明的有益效果：
本发明提出一种基于矩阵映射的复合维度反接入认证方法，以FH-DFH/MS-DSSS复合维度通信体制为载体，立足信息传输中的认证、加密/解密、检错/纠错等技术，通过构建与解析数据矩阵、身份矩阵、关联矩阵、典型生成矩阵，并设计二维数据间的关联与解析函数，达到复合维度反接入认证的目的，能够有效预防非授权用户接入己方通信系统或使用己方通信资源，确保信息传输过程的真实性、完整性和保密性等问题，适用于所有的复合维度扩频通信系统。
附图说明
图1为本发明实施例中基于矩阵映射的复合维度反接入认证方法流程图；
图2为本发明实施例中基于矩阵映射的复合维度反接入认证方法原理图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优势更加清晰,下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
一种基于矩阵映射的复合维度反接入认证方法，流程如图1所示，原理如图2所示，具体方法如下所述：
步骤1：设置一维传输数据D1的传输速率R1和二维传输数据D2的传输速率R2R2；所述一维传输数据D1＝[d1,d2......dm]，其中，m≥k且m＝k×k，k为2L，L≥1，当m≠k×k时，对传输数据D1进行补零；所述二维传输数据D2＝[u1,u2......uv]，其中，v≥k且v＝k×k，k为2L，L≥1，当v≠k×k时，对传输数据D2进行补零。
步骤2：采用分组匹配单元对待传输一维数据D1进行分组，分组后生成k阶数据矩阵D，数据矩阵D中每一行数据依次为
Figure GDA0002695670790000031
步骤3：在MS-DSSS或FH-DFH通信体制中对二维传输数据D2进行标识映射，生成的最小矩阵为k阶矩阵即为身份矩阵I，身份矩阵I中每一行数据依次为
Figure GDA0002695670790000032
Figure GDA0002695670790000033
若采用MS-DSSS通信体制，则身份矩阵I的行分别映射为用户ID号和PN码序列；若采用FH-DFH通信体制，则身份矩阵I的行映射为用户ID号。
步骤4：采用分组匹配单元对待传输二维数据D2进行分组，并将分组后每行数据对应填充至身份矩阵I中。
步骤5：将数据矩阵D和身份矩阵I带入关联函数，构建关联矩阵C。
所述关联函数的公式如下：
Figure GDA0002695670790000034
其中，f(·)为关联函数，i和j均为区间[1,k]内的整数，若采用MS-DSSS通信体制则j＝i-1，若采用FH-DFH通信体制则i＝j。
步骤6：对关联矩阵C进行LDPC编码，生成k×n阶编码矩阵。
步骤7：对k×n阶编码矩阵中每行数据进行MS-DSSS或FH-DFH调制解调，生成发射信号。
所述发射信号数的生成公式如下：
Figure GDA0002695670790000041
Figure GDA0002695670790000042
其中，SMS-DSSS(t)为MS-DSSS通信体制下的发射信号函数，SFH-DFH(t)为FH-DFH通信体制下的发射信号函数，A为载波振幅，ωc为载波频率，M为调制阶数，△f为频率偏移，φ为初始相位，fG(.)为G函数。
步骤8：根据典型生成矩阵G的转置矩阵H对MS-DSSS或FH-DFH解调出来的k×n阶编码矩阵中错码的修正。
步骤9：根据典型生成矩阵的逆矩阵G-1和解析函数对修正后的k×n阶编码矩阵进行解析，生成关联矩阵C。
所述解析函数的公式如下：
Figure GDA0002695670790000043
其中，f-1(·)为解析函数。
步骤10：通过接收端同步系统和标识映射方法在接收方先获取身份矩阵I，再将关联矩阵C和身份矩阵I带入解析函数，得到数据矩阵D。
步骤11：采用组合并单元对数据矩阵D中各行数据进行合并，得到待传输数据D1。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解；其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；因而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明权利要求所限定的范围。

Claims (1)

1.一种基于矩阵映射的复合维度反接入认证方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：设置一维传输数据D1的传输速率R1和二维传输数据D2的传输速率R2R2；所述一维传输数据D1＝[d1,d2......dm]，其中，m≥k且m＝k×k，k为2L，L≥1，当m≠k×k时，对传输数据D1进行补零；所述二维传输数据D2＝[u1,u2......uv]，其中，v≥k且v＝k×k，k为2L，L≥1，当v≠k×k时，对传输数据D2进行补零；
步骤2：采用分组匹配单元对待传输一维数据D1进行分组，分组后生成k阶数据矩阵D，数据矩阵D中每一行数据依次为
Figure FDA0002695670780000011
步骤3：在MS-DSSS或FH-DFH通信体制中对二维传输数据D2进行标识映射，生成的最小矩阵为k阶矩阵即为身份矩阵I，身份矩阵I中每一行数据依次为
Figure FDA0002695670780000012
Figure FDA0002695670780000013
若采用MS-DSSS通信体制，则身份矩阵I的行分别映射为用户ID号和PN码序列；若采用FH-DFH通信体制，则身份矩阵I的行映射为用户ID号；
步骤4：采用分组匹配单元对待传输二维数据D2进行分组，并将分组后每行数据对应填充至身份矩阵I中；
步骤5：将数据矩阵D和身份矩阵I代入关联函数，构建关联矩阵C，所述关联函数的公式如下：
Figure FDA0002695670780000014
其中，f(·)为关联函数，i和j均为区间[1,k]内的整数，若采用MS-DSSS通信体制则j＝i-1，若采用FH-DFH通信体制则i＝j，G为典型生成矩阵；
步骤6：对关联矩阵C进行LDPC编码，生成k×n阶编码矩阵；
步骤7：对k×n阶编码矩阵中每行数据进行MS-DSSS或FH-DFH调制解调，生成发射信号，所述发射信号的生成公式如下：
Figure FDA0002695670780000015
Figure FDA0002695670780000021
其中，SMS-DSSS(t)为MS-DSSS通信体制下的发射信号函数，SFH-DFH(t)为FH-DFH通信体制下的发射信号函数，i和j均为区间[0,k]内的整数，若采用MS-DSSS通信体制则j＝i-1，若采用FH-DFH通信体制则i＝j，A为载波振幅，ωc为载波频率，M为调制阶数，△f为频率偏移，φ为初始相位，fG(.)为G函数；
步骤8：根据典型生成矩阵G的转置矩阵H对MS-DSSS或FH-DFH解调出来的k×n阶编码矩阵中错码的修正；
步骤9：根据典型生成矩阵的逆矩阵G-1和解析函数对修正后的k×n阶编码矩阵进行解析，生成关联矩阵C，所述解析函数的公式如下：
Figure FDA0002695670780000022
步骤10：通过接收端同步系统和标识映射方法在接收方先获取身份矩阵I，再将关联矩阵C和身份矩阵I带入解析函数，得到数据矩阵D；
步骤11：采用组合并单元对数据矩阵D中各行数据进行合并，得到待传输数据D1。
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