WO2017076036A1 - 一种基于子载波移位的频域混沌认知无线电系统 - Google Patents
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- H04L9/001—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols using chaotic signals
Definitions
- the invention is oriented to the field of wireless communication, and proposes a frequency domain chaotic cognitive radio system based on subcarrier shifting, which transmits information through a randomly generated chaotic sequence-subcarrier pair, and improves the security characteristics of the cognitive radio system.
- Cognitive radio technology can detect the available frequency bands and thus access in non-continuous frequency holes to make more bandwidth for signal transmission.
- the cognitive radio communication system is the same as other wireless communication systems. Since the wireless channel is a broadcast channel, information is easily intercepted by eavesdropping users or malicious attackers, and the secure transmission of information is threatened and cannot be guaranteed.
- the structure of the frequency domain chaotic cognitive radio system is shown in Fig. 1.
- the chaotic signal c(t) based on the frequency domain is generated by the frequency domain chaotic signal generator.
- the data information is modulated by BPSK (Binary Phase Shift Keying) to obtain b(t), which is modulated by c(t) and then transmitted by carrier modulation to the wireless channel of the available frequency band.
- the chaotic signal c(t) is generated in the same process as the transmitting end, and the chaotic signal is demodulated after the synchronization to obtain the d(t), and then the d (t) A zero-crossing decision is made to obtain b(i), and the transmitted information is successfully received.
- the specific structure of the frequency domain multi-subcarrier chaotic signal generator is shown in Figure 2.
- the chaotic sequence C(k) has passed through multiple orthogonal OFDM (Orthogonal Frequency Division). Multiplexing) Subcarrier modulation.
- the chaotic signal c(t) is generated after adding the cyclic prefix, string/parallel conversion and passing through the low pass filter.
- the following first-order Logistic Map chaotic sequence generator can be used to generate a chaotic sequence, thereby generating a chaotic signal c(t):
- the information interceptor is easy to learn the chaotic sequence generator and calculate the initial value of the chaotic sequence, thereby regenerating the chaotic sequence. Therefore, the existing frequency domain Chaotic processing cognitive radio systems are still difficult to meet the high security application requirements.
- the present invention is directed to overcoming at least one of the above-mentioned problems (deficiencies) of the prior art.
- the present invention aims to improve the security of a communication system by physical layers, and combines subcarrier interleaving techniques and dynamic iteration of chaotic sequences to propose a subcarrier-based shift.
- the frequency domain chaotic cognitive radio system effectively protects the attacker from attacks by reconstructing chaos and improves the security of the frequency domain chaotic cognitive radio system.
- a frequency domain chaotic cognitive radio system based on subcarrier shifting includes a transmitting end and a receiving end. At the transmitting end, a chaotic sequence C(k) is first generated by a chaotic sequence generator, and then a chaotic sequence C is implemented by a subcarrier corresponding module.
- the chaotic signal c(t) demodulates the received signal r(t) after synchronization to obtain d(t), and then performs a zero-crossing decision on d(t) to obtain an estimated value of the information bits. Successfully received the message sent.
- the specific manner in which the subcarrier corresponding module dynamically changes the correspondence between the chaotic sequence C(k) and the subcarrier is:
- the subcarrier shifter dynamically pairs and modulates the chaotic sequence C(k) with the subcarrier, and the pairing relationship is jointly determined by the subcarrier shifter and the band map;
- the spectrum map is obtained by the cognitive radio system sensing the spectrum usage of the surrounding spectrum conditions:
- a(k) maps the input C(k).
- its frequency a(k) is set to 0.
- its frequency a(k) is set to 1.
- the signal after the IFFT is only included in the idle frequency component.
- the idle subcarrier is dynamically shifted according to the frequency band map according to the period T SS . After the shift, a chaotic sequence of a specific arrangement is obtained.
- the chaotic sequences, which are all generated by equation (1), are only iterated by different initial values C(1). With the dynamic iteration of C M (k), The matrix changes dynamically;
- the OFDM subcarrier modulation is performed on the chaotic sequence; after adding the cyclic prefix, the serial/parallel conversion and passing through the low pass filter, a chaotic signal c(t) is generated;
- n(t) is a mean of 0 and the variance is
- the AWGN noise signal is demodulated at the receiving end by the same process as the transmitting end to generate c(t), r(t) and c * (t) to obtain d(t):
- the technical solution of the present invention has the beneficial effects that the present invention combines a subcarrier interleaving technique and a dynamic iterative generating process of a chaotic sequence, and proposes a frequency domain chaotic cognitive radio system based on subcarrier shifting.
- a user transmits information through a chaotic subcarrier pair, which is obtained by combining a chaotic sequence with an idle available subcarrier detected by a cognitive radio system.
- the correspondence between chaotic sequences and available subcarriers is dynamically shifted according to the shift period.
- the shift rule is defined by a chaotic sequence generated by another chaotic sequence generator.
- the dynamic change of the bit rule effectively prevents the attacker from obtaining the shift rule.
- the frequency domain chaotic cognitive radio system based on subcarrier shift proposed by the present invention can significantly improve the security of the original frequency domain chaotic cognitive radio system.
- FIG. 1 is a schematic structural diagram of a frequency domain chaotic cognitive radio system.
- A represents a random matrix, which is used to describe the definition of f s ( ⁇ ), and A i,j represents the i-th row and the j-th column of the matrix A.
- the information leakage analysis of the frequency domain chaotic cognitive radio system based on subcarrier shift is performed. Assuming a probability distribution of 0 and 1 in the transmitted data, the mutual information between the transmitting data X transmitted by the transmitting end and the data Y E recovered by the attacker at the receiving end is:
- FIG. 6 is a graph showing the performance of the BER and information leakage as a function of SNR for a frequency domain chaotic cognitive radio system based on subcarrier shift proposed by the present invention.
- the legal user's BER expression is (20). It can be obtained from Fig. 6(a) that the legal user theoretical curve and the simulation curve are coincident. As the number of available subcarriers increases, there is no significant change in BER performance, and "H.Li, X. Wang, and Y.Zou, "Dynamic Subcarrier Coordinate Interleaving for Eavesdropping Prevention in OFDM Systems," IEEE Commun.
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Abstract
本发明公开一种基于子载波移位的频域混沌认知无线电系统，包括发送端和接收端，在发送端，由频域混沌信号产生器生成基于频域的混沌信号c(t)，再由子载波对应模块实现混沌序列C(k)跟子载波对应关系动态改变，数据信息经过BPSK调制得到b(t)，b(t)被c(t)调制成s(t)，然后被载波调制发送到可用频带的无线信道；在接收端，在载波相干解调后，同样由频域混沌信号产生器生成基于频域的混沌信号c(t)，混沌信号在同步之后对接收信号r(t)进行解调得到d(t)，然后对d(t)进行过零判决得到信息比特的估计值b̑(t)，成功接收到所发送的信息。本发明所提出的基于子载波移位的频域混沌认知无线电系统对原来的频域混沌认知无线电系统的安全性有明显改善。
Description
本发明面向无线通信领域，提出了一种基于子载波移位的频域混沌认知无线电系统，通过随机生成的混沌序列—子载波对来传输信息，提高认知无线电系统的安全特性。
频谱拥塞是影响无线通信系统性能的瓶颈，认知无线电技术能够检测可用频段，从而在非连续的频率空洞进行接入从而使信号传输得到更多的带宽。
然而，认知无线电通信系统和其他的无线通信系统一样，由于无线信道是广播信道，信息易于被窃听用户或是恶意攻击者拦截，信息的安全传输受到威胁而不能得到保障。
为了提高认知无线电系统的安全性，已有文献提出将混沌处理技术应用于认知无线电系统，从而构成具高安全性和动态频谱接入技术的高频谱利用率和使用率的频域混沌认知无线电系统。
频域混沌认知无线电系统结构如图1所示，在发送端，由频域混沌信号产生器生成基于频域的混沌信号c(t)。数据信息经过BPSK(Binary Phase Shift Keying)调制得到b(t)，b(t)被c(t)调制，然后被载波调制发送到可用频带的无线信道。在接收端，在载波相干解调后，以与发送端相同的过程生成混沌信号c(t)，混沌信号在同步之后对接收信号r(t)进行解调得到d(t)，然后对d(t)进行过零判决得到b(i)，成功接收到所发送的信息。
频域多子载波混沌信号产生器具体结构如图2所示，结合认知无线电系统侦测周围无线电环境得到的频谱图，混沌序列C(k)经过了多个可用正交OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)子载波调制。在添加循环前缀，串/并转换和经过低通滤波器后将会产生混沌信号c(t)。
可采用以下的一阶Logistic Map混沌序列产生器产生混沌序列，进而产生混沌信号c(t)：
C(k)＝4C(k-1)-4C2(k-1) k＝1，2，…，C(k)∈(0，1) (1)
尽管上述频域混沌处理认知无线电系统提高了系统的安全性能，然而由于信息拦截者易于获知混沌序列产生器并计算得到混沌序列的初始值，从而再生得到混沌序列，因此，已有的频域混沌处理认知无线电系统仍难以满足高安全性的应用需求。
发明内容
本发明为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷(不足)，本发明旨在物理层提高通信系统的安全性，结合子载波交织技术和混沌序列动态迭代，提出一种基于子载波移位的频域混沌认知无线电系统，从而有效抵御攻击者通过重建混沌进行的攻击，提高频域混沌认知无线电系统的安全性。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
一种基于子载波移位的频域混沌认知无线电系统，包括发送端和接收端，在发送端，先由混沌序列产生器生成混沌序列C(k)，继而由子载波对应模块实现混沌序列C(k)跟子载波对应关系动态改变，再由频域混沌信号发生器生成基于频域的混沌信号c(t)，输入数据信息经过BPSK调制得到b(t)，b(t)被c(t)调制成s(t)，然后被载波调制发送到可用频带的无线信道；在接收端，在载波相干解调后，同样由频域混沌信号发生器生成基于频域的混沌信号c(t)，混沌信号c(t)在同步之后对接收信号r(t)进行解调得到d(t)，然后对d(t)进行过零判决得到信息比特的估计值
成功接收到所发送的信息。
优选的，所述子载波对应模块实现混沌序列C(k)跟子载波对应关系动态改变的具体方式为：
子载波移位器对混沌序列C(k)跟子载波进行动态配对并进行调制，这个配对关系由子载波移位器和频带映射图共同决定；
其中，频谱映射图是认知无线电系统感知周围频谱状况得到的频谱使用情况得到的：
a(k)是对输入的C(k)进行映射，在第k个子载波占用时，其频率a(k)置0，第k个子载波空闲时，其频率a(k)则置为1，
使得IFFT后的信号仅包含空闲的频率分量，在得到频谱使用情况信息后，根据频带映射图对空闲子载波以周期TSS进行动态移位，移位后，得到一段特定排列的混沌序列，运用序列C(k)和公式(3)-(6)，生成基于频域的混沌信号c(t)后对通信信息b(t)进行调制，使得窃听者难以破解通信系统从而获取通信信息，动态移位规则表示为一个移位矩阵
是一个NNC×NNC的矩阵，其中，NNC为认知无线电系统侦测到的可使用子载波数目，k＝1，2，…，NNC；移位矩阵
由一个维度为NNC×1的混沌序列CM(k)决定，前面的C(k)是用于OFDM调制，最终生成c(t)的输入混沌序列，而CM(k)是用于生成移位矩阵
的混沌序列，他们都由公式(1)产生，只是由不同的初始值C(1)开始进行迭代。随着CM(k)的动态迭代，
矩阵随之动态改变；
所述
是每一行和每一列均只有一个非零元素"1"，通过对混沌序列CM(k)的从小到大排序，得到排序好的混沌序列CMSort(k)，由CM(k)和CMSort(k)生成
且
是一个能够将CM(k)变换为CMSort(k)的矩阵，变换表达式为：
由(3)可得：
在(4)中，
函数fs(●)的定义为：
上述Bi,j矩阵B的第i行第j列的元素，A表示随意一个矩阵，此处用于说明fs(●)的定义，Ai,j表示矩阵A的第i行第j列的元素；
由于混沌序列CM(k)能够由混沌序列产生器动态迭代，每隔一定时间就改变一次，
也随之动态变化，使得攻击者难以获得子载波移位规律，显著增强了传输数据的安全性；
经过动态移位过程后，对混沌序列进行OFDM子载波调制；在添加循环前缀，串/并转换和经过低通滤波器后将会产生混沌信号c(t)；
其中N表示总的混沌序列长度，C(k)表示第k项由混沌序列产生器产生的
混沌序列；kΔf表示第k个子载波，其中
TS为OFDM的符号周期；p(t)是宽度为一个符号周期的单位高度矩形波。
优选的，在基于子载波移位的频域混沌认知无线电系统当中，使用BPSK对输入系统的二进制比特b(t)进行调制，并且与OFDM调制的混沌信号c(t)相乘得到s(t)，s(t)表示为：
在经过载波cos(2πfct)的调制之后，信号被发送到AWGN信道；
在接收端，接收到t时刻的信号表达式：
r(t)＝s(t)+n(t) (10)
其中，n(t)是均值为0，方差为
AWGN噪声信号，在接收端以与发送端相同流程生成c(t)，r(t)与c*(t)进行解调后得到d(t):
d(t)＝r(t)c*(t)＝b(t)|c(t)|*+n(t)c*(t) (11)
然后对d(t)进行过零判决得到信息比特的估计值
完成通信过程。
与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：本发明是结合子载波交织技术和混沌序列动态迭代产生过程，提出的一种基于子载波移位的频域混沌认知无线电系统。在该系统中，用户通过混沌子载波对来传输信息，其中，混沌子载波对是由混沌序列和认知无线电系统侦测到的空闲可用子载波结合而得到。混沌序列和可用子载波的对应关系是按照移位周期进行动态移位，移位规则是由另一个不同混沌序列产生器生成的混沌序列所定义，这样，随着混沌序列的动态迭代产生，移位规则动态变化，有效避免了攻击者获得移位规则。由理论分析和仿真结果可知，本发明所提出的基于子载波移位的频域混沌认知无线电系统对原来的频域混沌认知无线电系统的安全性有明显改善。
图1是频域混沌认知无线电系统结构示意图。
图2是频域多子载波混沌信号产生器结构示意图。
图3是基于子载波移位的频域混沌认知无线电系统示意图。
图4是频域混沌信号产生器与子载波对应模块结构示意图。
图5是子载波移位器的示例图。
图6是系统性能曲线图。
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；
对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
本发明是利用子载波移位技术提高频域混沌认知无线电系统的安全性。结合子载波移位技术和频域混沌认知无线电系统，可以得到基于子载波移位的频域混沌认知无线电系统结构如图3所示。与图1中的频域混沌认知无线电系统相比，差异之处在于，在图3的系统中，提出了子载波动态移位模块，即图中的“子载波对应模块”，实现子载波-混沌序列对的动态改变，提高信息传输的安全性。
系统结构
如图3，在发送端，由频域混沌信号产生器生成基于频域的混沌信号c(t)，子载波对应模块实现了混沌序列C(k)跟子载波对应关系动态改变。数据信息经过BPSK调制得到b(t)，b(t)被c(t)调制，然后被载波调制发送到可用频带的无线信道。在接收端，在载波相干解调后，以与发送端相同的过程生成混沌信号c(t)，混沌信号在同步之后对接收信号r(t)进行解调得到d(t)，然后对d(t)进行过零判决得到b(i)，成功接收到所发送的信息。
频域混沌信号产生器与子载波对应模块
图4是频域混沌信号产生器与子载波对应模块的结构图，与动态移位的子载波相对应的混沌序列C(k)是由公式(1)对应的混沌序列产生器产生的。
C(k)＝4C(k-1)-4C2(k-1) k＝1，2，…，C(k)∈(0，1) (1)
与图2中固定的混沌序列与子载波对应关系不同，图4中的子载波移位器对混沌序列C(k)跟子载波进行动态配对并进行调制，这个配对关系由子载波移位器和频带映射图共同决定。其中，频谱映射图是认知无线电系统感知周围频谱状况得到的频谱使用情况得到的：
在得到频谱信息后，根据频带映射图对空闲子载波以周期TSS进行动态移位，移位规则可表示为一个移位矩阵
是一个NNC×NNC的矩阵，其中，NNC为认知无线电系统侦测到的可使用子载波数目，该矩阵由一个维度为NNC×1的混沌序列CM(k)决定，随着CM(k)的动态迭代，
矩阵随之动态改变。在实际通信过程中，攻击者为了找到正确混沌序列和子载波的对应关系，需要尝试
所有的可能，这个复杂度为O(NNC！)。图5为子载波移位器的一个示例。
子载波移位器
由(3)可得：
在(4)中，
函数fs(●)的定义为：
上述Bi,j矩阵B的第i行第j列的元素，A表示随意一个矩阵，此处用于说明fs(●)的定义，Ai,j表示矩阵A的第i行第j列的元素；
在图5中，NNC＝4，CM＝[0.10,0.98,-0.92,-0.69]T，将CM从小到大排列，可以得到CMSort＝[-0.92,-0.69,0.10,0.98]T，其中(●)T表示矩阵的转置。结合(4)和(5)，可以生成移位矩阵M4：
然后使用M4对混沌序列C(k)进行移位。在本实施例中C＝[c1,c2,c3,c4]T，可以得到：
CS,1＝M4C＝[c3,c4,c1,c2]T (7)
由于CM(k)能够由公式(1)动态迭代，每隔一定时间就改变一次，
也随之动态变化，使得攻击者难以获得子载波移位规律，显著增强了传输数据的安全性。
经过了子载波移位器后，对混沌序列进行OFDM子载波调制。在添加循环前缀，串/并转换和经过低通滤波器后将会产生混沌信号c(t)。
其中N表示总的混沌序列长度，C(k)表示第k项由混沌序列产生器产生的混沌序列；kΔf表示第k个子载波，其中
TS为OFDM的符号周期；p(t)是宽度为一个符号周期的单位高度矩形波。
频域混沌认知无线电系统收发器
在基于子载波移位的频域混沌认知无线电系统当中，使用BPSK对输入系统的二进制比特b(t)进行调制，并且与OFDM调制的混沌信号c(t)相乘得到s(t)，s(t)可表示为：
在经过载波cos(2πfct)的调制之后，信号被发送到AWGN(Additive White Gaussian Noise)信道。
在接收端，接收到t时刻的信号表达式：
r(t)＝s(t)+n(t) (10)
其中，n(t)是均值为0，方差为
AWGN噪声信号。在接收端以相同流程生成c(t)，r(t)与c*(t)进行解调后得到d(t):
d(t)＝r(t)c*(t)＝b(t)|c(t)|*+n(t)c*(t) (11)
然后对d(t)进行过零判决得到信息比特的估计值
完成通信过程。
性能分析
由前文可以知道，动态改变混沌序列和子载波的对应关系除了如图5中对子载波进行移位，还可以通过对混沌序列C(k)进行移位来实现。为了方便数学表
达，采取对混沌序列进行移位。在图4中，假设
可得到：
由图4和图5，cS(t)是由CS(k)经过IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)过程得到的，因此
其中
是能量归一化因子，
是维度为NNC×NNC的离散傅里叶变换矩阵(DFT)。
假设混沌序列能够完全实现同步，每个混沌比特的能量表示为Eb，那么接收到的每比特的信噪比(Signal-to-Noise Ratio,SNR)为
其中Eb可以通过以下表达式得到：
其中(g)H是埃尔米特转置(Hermitian Transpose)，
是发送端的移位矩阵，X是接收端的移位矩阵。由式(14)可得：
其中
是维度为NNC的单位阵。基于式(17)，可以将式(16)化简为：
其中E(g)是数学期望算子。结合式(18)和BPSK系统的条件误比特率(Bit Error Rate,BER)公式，假设二进制数据是均匀分布，可以得到基于子载波移位的频域混沌认知无线电系统在AWGN信道的BER表达式：
其中Q(·)是高斯Q函数，
由于合法用户拥有移位矩阵
的信息，所以在合法用户接收端，式(19)中
可以得到正常情景下基于子载波移位的频域混沌认知无线电系统的BER表达式：
接下来会对基于子载波移位的频域混沌认知无线电系统进行信息泄露(Information leakage)分析。假设传输数据中0和1等概率分布，那么发送端传输数据X和攻击者在接收端恢复的数据YE之间的互信息为：
Ik(YE；X)＝Hk(YE)-Hk(YEXE)＝1+pklog2pk+(1-pk)log2(1-pk) (21)
其中H(g)是信息熵算子，pk是由(19)得到的攻击者接收端的BER。假设基于子载波移位的频域混沌认知无线电系统中NNC个子载波是独立的，那么该系统的信息泄露可表示为：
为了验证基于子载波移位的频域混沌认知无线电系统的性能，我们对该系统的通信过程进行了仿真。在仿真中，可用空闲子载波数NNC＝{16,64,256}，在AWGN信道上进行通信仿真。图6给出了本发明所提出的基于子载波移位的频域混沌认知无线电系统BER和信息泄露随SNR变化的性能曲线。
图6是系统性能曲线图，(a)BER性能曲线，(b)窃听者接收端的信息泄露性能曲线。
由于合法的用户是知道在发射机使用的所有关键参数，所以合法用户的BER表达式为(20)。由图6(a)可以得到，合法用户理论曲线和仿真曲线是重合的。随着可用子载波数量的增加，BER性能没有明显变化，而“H.Li,X.Wang,and Y.Zou,“Dynamic Subcarrier Coordinate Interleaving for Eavesdropping Prevention in OFDM Systems,”IEEE Commun.Lett.,vol.18,pp.1059–1062,Jun.2014.”中的系统由于信道估计误差，随着通信子载波数目增加BER性能变差，与“H.Li,X.Wang,and Y.Zou,“Dynamic Subcarrier Coordinate Interleaving for Eavesdropping Prevention in OFDM Systems,”IEEE Commun.Lett.,vol.18,pp.1059–1062,Jun.2014.”中的系统相比，基于子载波移位的频域混沌认知无线电系统能够提供更稳定的正常通信。窃听者的BER明显高于合法用户正常通信，并且随着可用子载波数量的增加，BER会逐渐增加。
产生这样现象是因为
的值不同于E[C2(k)]，在窃听者接收端探测器解调出来的信号被破坏，难以正确判决。例如，在由公式(1)给出的混沌序列生成器产生的混沌序列的E[C2(k)]和
分别是0.48和0.024时，差距十分明显，分别代入公式(19)和(20)可以得出悬殊的BER性能曲线，与图6中仿真结果相符。由于恢复信息时差错率过高，窃听者除非得到正确的移位矩阵信息，否则将无法得到在该系统中传输的信息。
假设窃听者知道除了混沌序列和子载波之间的对应规律外所有关键的系统信息，利用式(22)，对基于子载波移位的频域混沌认知无线电系统和传统频域混沌认知无线电系统窃听者接收端的信息泄露进行仿真，图6(b)是仿真结果。由图6(b)可得，在该假设条件下，基于子载波移位的频域混沌认知无线电系统可以显著降低窃听者接收端的信息泄露而传统的系统则有明显的信息泄露。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (3)
- 一种基于子载波移位的频域混沌认知无线电系统，包括发送端和接收端，其特征在于，在发送端，先由混沌序列产生器生成混沌序列C(k)，继而由子载波对应模块实现混沌序列C(k)跟子载波对应关系动态改变，再由频域混沌信号发生器生成基于频域的混沌信号c(t)，输入数据信息经过BPSK调制得到b(t)，b(t)被c(t)调制成s(t)，然后被载波调制发送到可用频带的无线信道；在接收端，在载波相干解调后，同样由频域混沌信号发生器生成基于频域的混沌信号c(t)，混沌信号c(t)在同步之后对接收信号r(t)进行解调得到d(t)，然后对d(t)进行过零判决得到信息比特的估计值成功接收到所发送的信息。
- 根据权利要求1所述的基于子载波移位的频域混沌认知无线电系统，其特征在于，所述子载波对应模块实现混沌序列C(k)跟子载波对应关系动态改变的具体方式为：子载波移位器对混沌序列C(k)跟子载波进行动态配对并进行调制，这个配对关系由子载波移位器和频带映射图共同决定；其中，频谱映射图是认知无线电系统感知周围频谱状况得到的频谱使用情况得到的：
a(k)是对输入的C(k)进行映射，在第k个子载波占用时，其频率a(k)置0，第k个子载波空闲时，其频率a(k)则置为1，使得IFFT后的信号仅包含空闲的频率分量，在得到频谱使用情况信息后，根据频带映射图对空闲子载波以周期TSS进行动态移位，移位后，得到一段特定排列的混沌序列，运用序列C(k)和公式(3)-(6)，生成基于频域的混沌信号c(t)后对通信信息b(t)进行调制，使得窃听者难以破解通信系统从而获取通信信息，动态移位规则表示为一个移位矩阵是一个NNC×NNC的矩阵，其中，NNC为认知无线电系统侦测到的可使用子载波数目，k＝1，2，…，NNC；移位矩阵
由一个维度为NNC×1的混沌序列CM(k)决定，随着CM(k)的动态迭代，
矩阵随之动态改变；
所述是每一行和每一列均只有一个非零元素"1"，通过对混沌序列 CM(k)的从小到大排序，得到排序好的混沌序列CMSort(k)，由CM(k)和CMSort(k)生成
且
是一个能够将CM(k)变换为CMSort(k)的矩阵，变换表达式为：
由(3)可得：
在(4)中，函数fS(·)的定义为：
上述Bi,j矩阵B的第i行第j列的元素，A表示随意一个矩阵，此处用于说明fS(·)的定义，Ai,j表示矩阵A的第i行第j列的元素；由于混沌序列CM(k)能够由混沌序列产生器动态迭代，每隔一定时间就改变一次，也随之动态变化，使得攻击者难以获得子载波移位规律，显著增强了传输数据的安全性；
经过动态移位过程后，对混沌序列进行OFDM子载波调制；在添加循环前缀，串/并转换和经过低通滤波器后将会产生混沌信号c(t)；
其中N表示总的混沌序列长度，C(k)表示第k项由混沌序列产生器产生的混沌序列；kΔf表示第k个子载波，其中TS为OFDM的符号周期；p(t)是宽度为一个符号周期的单位高度矩形波。
- 根据权利要求2所述的基于子载波移位的频域混沌认知无线电系统，其特征在于，在基于子载波移位的频域混沌认知无线电系统当中，使用BPSK对输入系统的二进制比特b(t)进行调制，并且与OFDM调制的混沌信号c(t)相乘得到s(t)，s(t)表示为：
在经过载波cos(2πfct)的调制之后，信号被发送到AWGN信道；在接收端，接收到t时刻的信号表达式：r(t)＝s(t)+n(t) (10)其中，n(t)是均值为0，方差为AWGN噪声信号，在接收端以与发送端相同流程生成c(t)，r(t)与c*(t)进行解调后得到d(t):
d(t)＝r(t)c*(t)＝b(t)|c(t)|*+n(t)c*(t) (11)然后对d(t)进行过零判决得到信息比特的估计值完成通信过程。
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