[发明专利]一种引入拉丁阵的物理层加密方法

摘要

本发明涉及一种引入拉丁阵的物理层加密方法。利用混沌系统和拉丁阵生成性能良好的密钥，然后利用密钥置乱星座图，使不同调制方式的星座点在复平面上的分布趋于均匀，进而不同调制方式所具有的个性特征参数趋于相同，达到从物理层着手保护调制方式和调制信息的目的。将映射后的复平面信息充分利用，达到极大地扩充密钥空间的目的。通过引入Extract函数，充分消除混沌序列间的关联性，在保证密钥空间的前提下而又不必生成大量密钥，大大减小了硬件实现复杂度，并对生成的密钥进行NIST随机性测试，验证其不可预测性。

主权项

1.一种引入拉丁阵的物理层加密方法，通过混沌系统生成密钥集，达到加密星座图的目的，其特征在于，所述物理层加密方法具体步骤如下：S1：设置系统的各种参量：如载波频率，调制方式；S2：系统输入二进制信息序列，经串并变换、星座映射，转换为复数向量C，其中C＝[c1,c2,c3,…cn]T，其中[]T表示对矩阵的转置，则得到待加密信息plain_data，其中plain_data＝C；S3：利用混沌序列生成密钥集{K1,K2,拉丁阵}，用K1与待加密信息plain_data的相位相加，得到密文E1；用K2与密文E1对应元素相乘，得到密文E2；最后根据拉丁阵中的元素值，对密文E2进行相应变换，得到最终密文E；S4：对密文E进行并串变换，然后经D/A变换处理，送入无线信道中传输，物理层解密方法为加密方法的逆过程，最后加密的最先解密，逐一层层解密，即得到原始明文信息；所述密钥集{K1,K2,拉丁阵}的生成过程如下：1)选择一种混沌系统和初始值start_data，生成混沌序列xi；2)引入Extract函数和拉丁阵，Dxi＝mod(Extract(xi,12,13,14)，256)/512其中Extract函数为抽取输入值xi小数部分的第12,13,14位数据，以获得密钥的不可预测性，根据上式，得到一组位于[0，0.5]之间的随机数据Dxi，由K1＝Dxi×4π和K2＝Dxi+0.75得到用于相位旋转的密钥K1(0≤K1≤2π)和幅度变换的密钥K2(0.75≤K2≤1.25)；3)为消除数据之间的相关性，对xi进行如下处理得到yiyi＝106xi‑floor(106xi)i＝1,2…n对yi进行升序排列，得出yi对应序号i的排列信息，即为拉丁阵，拉丁阵是每一行或者每一列的元素为1到矩阵行数或者列数的随机分布。