本发明属于混沌高速率通信，涉及一种基于参考信号重构、索引调制和混沌成形滤波器的高速率差分键控隐蔽通信方法。
背景技术：
1、混沌信号因其类噪声、伪随机等特点带来的良好的自相关和互相关特性，被广泛用于通信领域。混沌差分键控通信方案作为最典型的混沌通信技术具有显著的抗干扰能力同时具有隐蔽(低检测概率)特征，成为近年来的研究热点。尤其是混沌通信被成功应用于商用光纤通信，并成为室内无线局域网通信的备选方案，极大地激发了相关领域的研究热情。然而，混沌差分键控通信方案由于采用了一半时间传输不含有信息的参考信号，通信速率较慢。研究具有高速率、低误码率、强抗干扰能力的混沌通信方案成为目前的研究重点。
技术实现思路
1、本发明通过提供一种基于参考信号重构的高速率差分键控隐蔽通信方法，解决了目前方法通信速率较慢、误码率高、抗干扰能力弱的问题。
2、本发明是由以下技术方案实现的：
3、一种基于参考信号重构的高速率差分键控隐蔽通信方法，包括以下步骤：
4、步骤1、通信系统参数配置
5、通信系统参数包括以下两个部分：①混沌信号产生器参数，混沌成型滤波器基频f、采样频率fs，则一个混沌符号的过采样率ns＝fs/f；②混沌调制参数，混沌信号长度l、重复次数nr，则扩频增益sf＝l*nr，信息子载波数量ni，参考子载波数量nr，总载波数量nc＝ni+nr，混沌差分键控调制系数cd，满足cd<nr，位置索引调制系数其中“！”是阶乘算子，“”是向下取整算子，按照上述配置，一帧传输信号可以发送n＝ncsf+ndcsk+nppm个二进制信息，包括第一路混沌信号携带ncsf＝l/ns个二进制信息，第二路混沌差分键控携带ndcsk＝2*ni*cd个二进制信息，第三路位置索引携带nppm＝2*ni*cp个二进制信息；
6、步骤2、准备待发送的二进制信息
7、一帧信号共传输n个二进制信息比特为+1或-1，其中由混沌信号编码ncsf个二进制信息由混沌差分键控编码ndcsk个二进制信息每路信息子载波携带ndcsk/ni个二进制信息；位置索引调制携带nppm个二进制信息其中每路子载波携带nppm/ni个二进制信息；
8、步骤3、采用混沌成型滤波器产生混沌信号
9、采用步骤1的混沌信号产生器参数，将步骤2中描述的ncsf个二进制信息送入如下的混沌成型滤波器
10、
11、其中t为系统演化时间，u(t)为混沌成型滤波器输出的混沌信号，an是中的第n个二进制信息，“”是向下取整算子，即表示小于t的最大整数，混沌系统基函数p(t)如下
12、
13、其中f是步骤1中的混沌成型滤波器基频，参数ω＝2πf，β＝fln2；
14、步骤4、构建待传输参考信号
15、将步骤3中产生的混沌信号u(t)重复nr次作为传输参考信号再将该传输参考信号sref(t)复制nr次得到(1≤ii≤nr)以供nr个参考子载波分别传输；
16、步骤5、确定每个子载波每一帧待传输信息序列
17、针对第i个信息子载波(i＝1,2,…,ni)，分别取出由混沌差分键控调制和位置索引调制中待传输的第i路信息，即和按照步骤1中设置的混沌差分键控调制系数cd和位置索引调制系数cp，对应的第i个信息子载波(i＝1,2,…,ni)的i路信息分别为和q路信息分别为和
18、步骤6、构建待传输信息信号
19、将步骤5中第i个信息子载波(i＝1,2,…,ni)的δ(δ＝i或q)路信息中的按照下式由二进制转为十进制
20、
21、其中是位置索引调制传输的第i个信息子载波中或中的第k位信息；
22、按照步骤1中的调制系数cd和重复次数nr设置信息和位置的一一映射方案，构造如下
23、
24、其中式(4)中表示从[0,2,...,nr-1]中任意取出不重复的cd个元素，表示排列组合“！”为阶乘算子，m＝0,1,…,第m个位置映射zm对应的索引值为当zm与式(3)中的十进制数d相等时，则将对应的索引值用于位置索引调制；
25、将步骤3中的混沌信号u(t)与步骤5中混沌差分键控调制的第i个子载波的δ(δ＝i或q)路信息中的相乘，得到信息信号
26、
27、并将该信号插入到传输信号的第段位置，其它位置补同样长度的0向量，得到待传输信息信号
28、
29、其中且第1段到第nr段的每一段信号的采样点数量均与步骤1中设定的一段混沌信号长度相等，记为l；
30、将i路和q路对应的分别构成第i个子载波待传输信息信号的实部和虚部
31、
32、其中j为虚数单位，j2＝-1；
33、步骤7、构建发送信号
34、将步骤5、步骤6得到的ni个信息子载波信号和步骤4得到的nr个信息子载波信号，共nc＝ni+nr个子载波经过上载波调制得到发送信号t(t)
35、
36、其中f0为载波信号的初始频率，f1＝f0+δf·nr,δf为载波频率间隔，re(·)和im(·)分别表示信号的实部和虚部；
37、步骤8、接收信号下载波解调和匹配滤波
38、接收信号r(t)经过下载波解调，分别得到2nr个接收参考信号和ni个i路和q路接收信息信号接收参考信号和接收信息信号分别表示为
39、
40、将式(5)和(6)信号送入如下的匹配滤波器
41、
42、其中(·)表示为ref,δ和inf,δ，ξ(·)表示参考信号和信息信号的i路和q路的滤波输出，g(t)＝p(-t)为步骤3中混沌成型滤波器基函数p(t)的时间逆函数，′τ是积分变量，i表示第i个子载波的接收信号；
43、步骤9、将接收参考信号和接收信息信号的匹配滤波信号降采样按照dt＝1/f间隔分别对接收参考信号、信息信号的i路和q路的滤波输出信号降采样，得到最大信噪比采样序列y(.)(m)：
44、
45、对应的采样序列表示为y(.)＝[y(.)(1),y(.)(2),...,y(.)(ncsfnr)]；
46、步骤10、采样序列重组
47、将步骤9中的采样序列y(.)(其中(·)表示ref,δ和inf,δ)重组，表达式见式(9)：
48、
49、其中子载波1≤i≤ni；
50、步骤11、参考信号携带信息解码及混沌信号重构
51、将步骤10中得到的xref,i和xref,q两个矩阵按行求和，得到求和序列其中第n个值按照式(10)解码参考信号携带的ncsf个二进制信息
52、
53、将解码的ncsf个信息送入与步骤3中式(1)给出的混沌成型滤波器，重构出混沌信号之后，将重构的混沌信号送入与步骤8中式(7)所示匹配滤波器，得到重构信号的匹配滤波输出信号并经过步骤9中式(8)的降采样规则对重构匹配滤波信号降采样，得到重构降采样序列由于在解码中不仅采用了匹配滤波，而且多次求和后的参考信号极大地提升接收端信噪比，使得对应解码信息的误码率远远低于混沌差分键控和脉冲位置调制，将重构后的混沌信号经过匹配滤波和降采样后，用于混沌差分键控和脉冲位置调制方案解码的参考信号，可以减小参考信号受到的环境干扰，尤其在高信噪比环境下可以完全消除信道环境影响；
54、步骤12、信息信号解码
55、将步骤11中得到的重构降采样序列与步骤10中第i个子载波信息重组矩阵的转置相乘，见式(11)：
56、
57、其中上标tr表示转置操作，计算序列绝对值最大的cd个值的索引值其中abs(·)表示求绝对值，则表示序列中的第个值。
58、按照下式(12)恢复混沌差分键控传输的信息比特：
59、
60、其中1≤i≤ni,1≤l≤cd,
61、将估计的索引值代入下式(13)，得到估计的映射值
62、
63、上式中估计的映射值即为脉冲位置调制传输的多进制符号，其中表示排列组合“！”为阶乘算子；
64、脉冲位置调制的解码信息通过将式(13)中2cp进制信息向二进制的转换即可实现，即找到满足如下等式的一组二进制信息：
65、
66、从而完成全部解码。
67、本发明相较于传统扩频通信方案，获得了更高的通信速率；极大地降低了噪声干扰，这使得本发明中参考信号的信息解码具有极低的误码率；明显优于经典混沌扩频通信系统性能；可以应用于隐蔽通信领域。
1.一种基于参考信号重构的高速率差分键控隐蔽通信方法，其特征是：包括以下步骤：
