基于超数字混沌的变速跳频保密通信技术

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随着军事通信中信息技术的不断发展,通信对抗越来越激烈,为了保证通信不受敌方干扰、截获与攻击,需要不断地加强通信系统的防截取与抗干扰等安全性能。跳频通信技术是在军事通信中的一种有效的抗干扰保密通信技术,它通过载波频率跳变的方式实现频谱扩展,以防止敌方的干扰或进攻。随着通信干扰策略越来越多样化,攻击干扰的技术越来越先进,跳频通信的安全性与可靠性面临着空前的挑战。为了进一步增强跳频通信系统的安全性,本文将数字混沌技术与跳频通信系统相结合,提出了一种基于超数字混沌的变速跳频保密通信技术方案,并对其传输性能、安全性能等关键指标进行了理论分析和数字仿真,证明了该技术在通信安全方面的优越性。具体技术研究包括以下三个部分:一、建立了基于超数字混沌的变速跳频保密通信系统的安全传输理论模型,利用超数字混沌产生的多个混沌序列,分别用于控制载波频率值位置、载波频率的跳变速率等系统关键参数,并对通信原数据进行加密后传输。混沌初值作为保密跳频传输系统的密钥,在收发双方共享,只有合法的接收方在获得混沌密钥的情况下,才能得到正确的混沌序列,从而恢复跳频信号。由于数字混沌对初值变化有极高的敏感性,我们所提出的基于超混沌的跳频通信系统提供高达1058的密钥空间,因此敌方通过穷举法无法获取正确的密钥,进行解密。该技术方案有效增强了跳频保密通信系统的防截取性能。二、全面分析了基于超数字混沌的变速跳频保密通信系统的抗干扰性能。由于跳频系统面临攻击方多种干扰攻击方式的威胁,为了加强通信系统的抗干扰性能,我们采用了可重构的动态快速跳频速率的方法,使载波频率的驻留时间处于不断的变速动态更新之中,这样有效地降低了通信干扰时攻击方对跳频信号的检测及特征信息的获取,导致敌方无法有效跟踪载波频率的跳变。跳速的变化也设计由数字混沌所控制。本文研究分析结果表明,基于超数字混沌的变速跳频保密通信系统可以有效抵制各种干扰方式,即使是对于以跟踪式干扰为代表的先进干扰攻击方式,也具备良好的抗干扰性能。三、提出了频分复用技术应用于超数字混沌的变速跳频保密通信系统,有效增强其安全性能。在一些特殊情况下,敌方可通过宽带接收器直接接收所有跳频信号,这样使得通过载波频率的更换而带来的通信系统安全性能大大降低。针对这种情况,本文提出了采用频分复用技术,来增强变速跳频保密通信系统的安全性能的技术方案。具体技术是将信息数据分为多个(N)片段,用数字混沌构造置换序列将其时间顺序打乱,再采用N个载波同时传输(频分复用)的方式在一个共享信道中传输。采用了该方案后,敌方即便能接收到所有跳频信号,也无法获得正确的置换序列来组合多个片段而拼接成原始数据,而自由组合方式所提供的密钥空间为N!,故基于频分复用的技术应用有效地提高了该保密通信系统的安全性。
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