[发明专利]一种混沌混合扩频保密水声通信方法

说明书

本发明公开了一种混沌混合扩频保密水声通信方法，所述方法包括：步骤1)发射端将信源发出的二进制序列均匀分组，每组分为三块，第一块进行BPSK调制和Gray映射，第二块进行M元混沌调相CPM扩频序列映射，第三块调制为混沌调频扩频CFM信号；然后将输出的三类正交信号进行混合调制，得到待发射的混沌混合扩频CHSS信号，将CHSS信号转换为模拟信号进行发射；步骤2)接收端将收到的水声模拟信号转换为数字信号，采用混沌调相扩频中的同相支路BPSK扩频信号作为导频信号，利用混沌调相扩频码的扩频增益，对信号进行时频二维搜索完成时频同步；对时频同步后的信号进行解调，对于M元CPM和CFM扩频采用非相干最大似然解调算法，BPSK采用相干解调算法，完成M元解扩和相干解调，得到二进制序列。

技术领域

本发明涉及水声通信技术领域，具体涉及一种混沌混合扩频保密水声通信方法。

背景技术

随着人们对海洋开发的增进和对海洋资源需求的增加，实现稳健、保密的水声通信成为新的研究热点。海水介质对信号较强的衰减特性导致水下信道传输带宽较窄，水声环境的复杂多变和水声信号较低的传播速度，使得水声信道成为最为复杂的信道之一。扩频通信由于扩频增益的存在，具有良好的抗噪声和抗多径干扰特性，被广泛应用于远程水声通信领域。然而扩频通信较强的抗噪声性能是以牺牲频谱利用率为代价的，通信数据率通常十分低下；传统的扩频通信采用的常规伪随机(Pseudo-Noise,PN)序列，具有明显的周期性和二值性等特征，一旦信号被截获，码片速率和码周期等相应特征容易被敌方提取和利用，导致信息泄露。

现有技术中，M元直接序列扩频(Direct-Sequence Spread Spectrum,DSSS)通信方式利用多个扩频序列的组合携带信息比特，一定程度上提高了扩频通信的数据率；组合扩频通信方式在M元的基础上数据率得以进一步提高，但是相互叠加的扩频码之间难以保证完全正交，因此存在相互干扰，降低了系统的误码率性能；双正交通道的循环移位键控(Cyclic Shift Keying,CSK)扩频通信方式，将信息调制在码元相位上，利用码元相位的大小表示信息，一方面提高了扩频通信系统的带宽利用率，另一方面通过正交通道解决了通道间干扰的问题，但是带宽利用率依然有限。

上述通信方式均是在非保密环境下的通信方式，没有考虑信号的抗截获能力，采用混沌序列代替常规的Gold码或Kasami序列，利用混沌序列类噪声、伪随机、非周期和对初值极其敏感的特性，解决了常规PN码周期性的问题，极大提高了通信的安全性，然而由于信号生成过程中对原始的混沌序列进行了二值量化，导致处理后的混沌序列与普通PN序列本质相同，并且量化引起相关性下降，可用数量减少；采用猝发通信的方式降低信号被检测的概率，虽然可以在一定程度上降低截获概率，但是该方法将大幅降低有效通信速率。

发明内容

本发明的目的在于，为解决上述现有技术的不足，进一步提高水声扩频通信的通信速率，同时提高扩频信号的保密性能，提供一种可靠性高、保密性好、通信效率高的水声通信方法。

为达到上述目的，提供了一种混沌混合扩频保密水声通信方法，所述方法包括：

步骤1)发射端将信源发出的二进制序列均匀分组，每组分为三块，第一块进行BPSK调制和Gray映射，第二块进行M元混沌调相CPM扩频序列映射，第三块调制为混沌调频扩频CFM信号；然后将输出的三类正交信号进行混合调制，得到待发射的混沌混合扩频CHSS信号，最后将待发射的CHSS信号转换为水声模拟信号进行发射；

步骤2)接收端将收到的水声模拟信号转换为数字信号，采用混沌调相扩频中的同相支路BPSK扩频信号作为导频信号，利用混沌调相扩频码的扩频增益，对信号进行时频二维搜索完成时频同步；对时频同步后的信号进行解调，对于CPM和CFM扩频采用非相干最大似然解调算法，BPSK采用相干解调算法，完成M元解扩和相干解调，得到二进制序列。

作为上述方法的一种改进，所述步骤1)具体包括：