[发明专利]一种基于循环前缀的隐蔽通信同步方法

说明书

本发明提供了一种基于循环前缀的隐蔽通信同步方法，采用OTFS的调制方式，同时充分利用OTFS的帧结构特点，采用循环前缀进行帧同步和寻找最佳采样点，同时利用OTFS系统中插入的与OFDM系统中类似的导频，进行相位同步，从而实现一种隐蔽的同步方式。本发明将信号从通常的时间‑频率域变换到时延‑多普勒域，能够有效降低通信信号特征被提取及通信信息被窃听的概率，同时OTFS能够兼容OFDM系统，有很好的移植性；在同步方式上采用了基于循环前缀的同步，避免了固定训练序列导频容易被检测的缺点，进一步提高了信号的隐蔽性。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，涉及一种通信同步方法，尤其涉及OTFS系统中，采用循环前缀和导频进行隐蔽通信的帧同步、位同步和相位同步的同步方法。

背景技术

正交频分复用技术(OFDM)是一种多载波调制技术，它的思路是将高速信号分成多个并行低速信号，并调制到多个相互正交的子载波上。OFDM具有很强的抗衰落能力，并且对窄带噪声和窄带干扰不敏感，目前OFDM技术在4G和5G中得到了广泛使用。正交时频拓展(OTFS)可以看作是一种在OFDM上的改进技术，两者的帧结构相似，并且能够兼容当前的OFDM系统。两者的区别在于OFDM将信息在时间-频率域上进行调制，而OTFS将信息在时延-多普勒域上进行调制。

通常OFDM通过一组固定的序列进行同步，即在帧结构中加入一串固定训练序列，接收信号时与接收机的这串固定序列进行相关操作，为了使相关峰更加尖锐，通常采用m序列。

正是由于OFDM应用太过于广泛，已经有许多针对OFDM系统的信号检测与捕获的研究，导致OFDM系统传输的信息易被检测和破解，安全性不高。另外采用固定序列也使得信号更容易被检测，不适用于安全通信。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种基于循环前缀的隐蔽通信同步方法。为了实现更加隐蔽的通信方法，本发明采用了OTFS的调制方式，同时充分利用OTFS的帧结构特点，采用循环前缀进行帧同步和寻找最佳采样点，这种方式具备帧头时刻变化不易被侦察的优点。同时利用OTFS系统中插入的与OFDM系统中类似的导频，进行相位同步，从而实现一种隐蔽的同步方式。

本发明为了满足接收端对同步的需求，对发送端的帧格式也做出了定义，上述调制方式和帧格式同时能满足隐蔽通信的要求。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

发送端处理包括以下步骤：

步骤1：每块数据包发送的比特信息为a[k]，k＝0,1,2,…,K-1；

步骤2：对比特信息进行M-PSK调制，得到调制离散符号x[r]，r＝0，1,2,…,R-1，其中R表示的是调制符号数；

步骤3：将x[r]构造为N×L的矩阵x[n,l]，N表示矩阵的行数，L表示矩阵的列数；

步骤4：x中第D列位置插入三列导频，D为插入导频的位置，构造为如下形式：

x＝(x₀,x₁,...,x_D-1,0,x_dp,0,x_D,...,x_L-1)

其中0为N×1的0向量，x_dp＝[x_dp,0,...,0]^T维度为N×1；

步骤5：对x做离散傅里叶反变换得到X，X为N×(L+3)的矩阵，表示为：

步骤6：在X的第2到N行前插入长度为p的短CP，在第一行前插入长度为q的长CP，构造为如下形式：