[发明专利]在调制星座图中隐藏秘信息的方法

说明书

技术领域

本发明涉及通信和信息安全领域，具体涉及在调制星座图中隐藏秘信息的方法。

背景技术

网络通信和多媒体技术的飞速发展，在给人们的学习和生活提供极大便利的同时，通信系统在网络环境下的信息安全问题也日益显露出来。

信息隐藏技术是一门新兴的信息安全技术，通过将秘密信息隐藏于另一公开信息(载体、宿主)中进行通信传输，目的是使得窃听者难以从公开信息中判断秘密信息的存在，从而难以轻易截获秘密信息，保证秘密信息的安全。

当前，人们一般选择图像、文本、音频和视频等信源数据作为载体来实现秘密信息的隐藏，利用人体知觉器官(如视觉、听觉)的某种不敏感性、以及这些媒体的数据冗余性，但在这种情况下，一方面会影响信源数据的结构和统计特性，造成信源数据的失真，另一方面被攻击方截获后，会有充足的时间进行分析和破解。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述不足，提供了在调制星座图中隐藏秘信息的方法，以QAM(Quadrature Amplitude Modulation，正交幅度调制)调制后的星座图为载体，将秘密信息进行自适应调整后伪装成高斯白噪声(噪声幅度分布服从高斯分布，功率谱密度均匀分布)，嵌入到I路信号和Q路信号(正交调幅信号有两个相同频率的载波，但是相位相差90度，一个信号叫I信号，另一个信号叫Q信号)中实时发送，使得攻击者无法截获机密信息，而接受者对过滤信息进行提取并进行去噪化处理，便能得到所需的秘密信息。

本发明提供的在调制星座图中隐藏秘信息的方法，包括以下两个步骤：

步骤一：以QAM调制后的星座图作为载体，将秘密信息进行自适应速率调整后伪装成高斯白噪声，嵌入到I路信号和Q路信号中实时发送，所述I路信号和Q路信号为相同频率的载波，相位差为90度；

步骤二：在接收端进行秘密信息的恢复，即从接收到的I路信号和Q路信号中提取嵌入秘密信息的伪高斯白噪声向量估计值，进行去噪化处理和估计，从而得到所需的秘密信息。

上述在调制星座图中隐藏秘信息的方法中，步骤一在发射端经过信道编码的非秘密二进制信号进入QAM调制器后，被分为两路，分别调制到一对相对独立的正交的I路信号和Q路信号；在X-Y坐标系中，I路信号和Q路信号分别是在X轴和Y轴上的投影，合成矢量的幅度表示合成载波的幅度，合成矢量与X轴的夹角表示合成载波的相位；利用调制后得到的I，Q星座点之间的间距，在I-Q平面上将待发送的秘密信息进行自适应速率调整并伪装成高斯白噪声，嵌入到离散的I，Q星座点中，嵌入秘密信息后的I，Q星座点信号再被上变频到射频模块发射出去。

上述在调制星座图中隐藏秘信息的方法中，步骤一的自适应速率调整过程是在噪声攻击信道下，根据接收端得到的误码率进行门限比较，调整参数N，N为正整数，噪声化处理和嵌入函数中的参数，为产生的伪高斯白噪声向量的维数；如果噪声大，造成的误码率高，则增加参数N，降低秘密信息嵌入的速率；如果噪声小，造成的误码率低，则减少参数N，增加秘密信息嵌入的速率。

上述在调制星座图中隐藏秘信息的方法中，步骤一中将秘密信息伪装成高斯白噪声，即秘密信息的隐藏操作，包括秘密信息的噪声化处理和秘密信息的嵌入处理。

上述在调制星座图中隐藏秘信息的方法中，秘密信息的噪声化处理过程是：在发射端首先通过线性同余法实现高斯白噪声发生器，产生一个均值为0、方差为σ²的2N维伪高斯白噪声向量δ^2N，N为正整数，即：

δ^2N＝{δ_k|δ_k∈G(0，σ²)，k＝1...2N}           (1)

式(1)中，G(0，σ²)表示均值为0、方差为σ²的高斯白噪声，δ_k为通过线性同余法产生的满足G(0，σ²)特性的伪高斯白噪声变量；

以N维密钥k^N为种子，通过N级m序列发生器，产生一个2N维伪随机序列向量α^2N，即：

α^2N＝{α_k|α_k∈(-1，+1)，k＝1...2N}            (2)

式(2)中，α_k为随机变量，取值为-1或+1；