[发明专利]一种基于矩阵分解的点对点安全通信方法

说明书

本发明属于通信技术领域，公开了一种基于矩阵分解的点对点安全传输方法。该方法主要包含以下步骤：(1)初始化相关参数，求得预编码矩阵；(2)通信发射端的信源比特经过编码、调制、预编码、符号间隔随机化，经过预设的成型滤波器后，信号由发射端发出；(3)通信接收端对接收的信号进行匹配滤波之后，按照一定的规则进行抽样，通过线性解码，得到估计的符号，估计的符号经解调和译码，得到最终的信宿比特。本发明创新性地使用具有较低复杂度的LDL矩阵分解方法，降低变符号速率通信的接收端译码复杂度，并且可以有效地减少此场景下的符号间干扰。

技术领域

本发明属于通信技术领域，其公开了一种基于矩阵分解的点对点安全通信方法；发明涉及LDL分解，超奈奎斯特信令等技术。

背景技术

得益于成型滤波器的额外带宽，超奈奎斯特信令被证实可以获得比奈奎斯特信令更高的信息速率和频谱效率。超奈奎斯特信令也因此在通信领域得到了广泛研究。

变符号速率通信通过不断改变用户的符号速率，使得用户的发射信号呈现非平稳特性，能够有效的降低截获方辨识通信方信号的可能，因此，其为安全通信的一种重要的实现手段。而这种变速率的方式，与超奈奎斯特信令具有一样的特征。从本质上讲，变速率通信就是加速因子在逐符号变化的超奈奎斯特通信。

由于超奈奎斯特通信会引入人为的符号间干扰，上述的信息速率和频谱效率增益要在消除此符号间干扰才能得到。针对消除超奈奎斯特通信中的符号间干扰的手段也引起了广大研究者的兴趣。消除奈奎斯特通信中的符号间干扰的方法分为两类，一类是在接收端通过最大似然的方式对符号序列进行估计，另一类是通过发射端的预编码，在接收端进行对应的解码之后得到估计的符号序列。相比之下，后者在处理上相对简单，具有较低的算法复杂度。需要注意的是，一方面，传统的基于预编码的超奈奎斯特通信的预编码矩阵会对硬件存储带来一定的负担；另一方面，传统的基于预编码的超奈奎斯特通信的加速因子取值范围较小。

而对于安全通信来讲，一帧信号中符号间隔的随机化程度越高，信号的非平稳特性就越突出。但是，大范围的符号间隔变化为传统的接收机译码带来了极大的挑战。

因此，需要为安全通信设计复杂度低，符号间隔变化范围广的方案。本发明中的基于LDL分解的方法正好满足了变符号速率通信复杂度低、符号间隔变化范围广的设计要求。

发明内容

针对上述问题，本发明创新性地将LDL分解应用到基于预编码的变符号速率通信中，旨在为基于预编码的变符号速率通信提供一种复杂度低，预编码矩阵存储消耗小，加速因子取值范围大的可行方案。

为了实现上述发明目的，本发明提供了一种基于矩阵分解的点对点安全通信方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1、参数初始化，根据系统参数得到预编码矩阵；

步骤S2、通信发射端的信源比特经过编码、调制、预编码、符号间隔随机化，经过预设的成型滤波器后，被发送出去；

步骤S3、通信接收端对接收的信号进行匹配滤波之后，按照一定的规则进行抽样，之后通过线性解码，得到估计的符号，估计的符号经解调和译码，得到最终的估计信号。

优选地，所述通信方法为基于变符号速率的通信方式。

优选地，所述步骤S1包括：

步骤S11、确定编码方式、码率、调制方式、采样率、成型滤波器系数、成型滤波器系数正交符号间隔、符号帧长度和每个符号的加速因子；

步骤S12、根据所述步骤S1中的系统参数，得到符号间干扰矩阵，然后对符号间干扰矩阵做LDL分解，设置门限因子，得到预编码矩阵。

优选地，所述步骤S1中的预编码矩阵由一个上三角矩阵与一个对角阵相乘得到。

优选地，所述步骤S2中的步骤包括：