MSK信号背景下的水印信息传输算法研究

发布时间：2020-03-26 17:02

【摘要】：近年来,物理层安全技术引起研究者的关注,着眼于信息隐藏的物理层水印受到重视。信息隐蔽传输技术一直是研究的热门课题,但是大多数研究的载体是多媒体数字信号,即数字水印技术。本文则将研究的对象转移到射频信号上,主要研究射频信号中的隐蔽信息传输技术,我们称之为物理层水印或者射频水印。而最小频移键控(Minimum Shift Keying,MSK)调制信号具有相位连续、信号包络恒定、频谱利用率高、带宽小和抗干扰能力强等突出优点,使其在民用和军用通信领域中均得到了广泛应用。因而研究基于MSK信号背景下的水印传输算法,具有十分重大的意义。本文主要研究MSK信号背景下水印信息的传输方案,将水印信息隐藏于发射端MSK调制信号中,然后于接收端提取水印信号和解调原始MSK信号。本文提出水印嵌入模型,借用水印叠加原理,采用乘性模型便可实现MSK载体信号和水印信号相位上的叠加。文章详细阐述两种水印方案的水印生成算法、嵌入算法和提取算法。为保证水印提取和载体解调过程相互不影响,本文设计合适的水印提取算法,并推导满足以上条件的水印信号频率,也称为正交频率。然后定量分析影响系统性能的两个指标:隐蔽性和可靠性。隐蔽性通过载体信号的误码率衡量,而可靠性则通过水印信号的误码率衡量。通过推导这两个误码率公式和仿真分析,研究影响误码率的主要参数,得出结论:水印的嵌入对原始系统的误码率影响较小,即水印系统的隐蔽性较好;隐蔽性和可靠性是相互制约关系,隐蔽性随着水印强度的增加而减小,可靠性反之;隐蔽性和可靠性与系统的信噪比成反比,且可靠性随着水印嵌入比的增加而增加。另外,本文通过仿真分析信号的功率密度谱定性研究系统的安全性,发现可以通过扩频码和改变水印信号的频率参数提高系统的安全性。最后利用硬件平台NI USRP 2920和软件平台NI LabVIEW,建立MSK信号背景下的水印系统,测试影响系统性能的关键参数,主要包括水印强度、水印嵌入比、水印信号频率等,实践与预期相符。在实践应用中,我们应根据实际场景对系统性能的需求,综合考虑影响系统性能参数,合理配置相关参数,优化系统性能。
【图文】：

数据序列,加性模型,隐藏信息,模型

图 2-1 脏纸模型如下的线性模型：Y X S N，别表示编码前和译码后的数据序列，X表示编码器的输，N表示信道噪声，Y表示接收端的接收信号。模型的思想，我们可以提出水印嵌入模型，通常根据水可分为加性模型和乘性模型两类，其中加性模型可以写成r s w b ,s n，发射信号，s表示原有载体信号，w 表示包含了隐藏信息通信信号s的形式来决定，n 代表噪声信号。而乘性模型r s w b ,s n。中原有信号与隐藏信号相乘，可以实现相位上的叠加，。由公式(2-2)和(2-3)可知，加性模型中水印信号对原始

方框图,相干解调,方框图

图 2-4 MSK 相干解调方框图小结讲述了基于 MSK 信号水印的相关理论基础。首先介绍了基于 M模型，借鉴脏纸模型的思想，提出水印嵌入模型，而水印嵌入模型，，由于 MSK 信号是连续相位调制信号，相位上携带信息，方案中是选择乘性模型，原始信号与水印信号相乘，可实现水位上是叠加形式；接着本章介绍了 MSK 信号的基本原理，通过详细分析和公式的详细推导，证明了 MSK 信号具有包络恒定、续等特点，还指出 MSK 信号的功率主要在主瓣之内，旁瓣下降带宽最小，抗干扰性能好等特点；最后描述了 MSK 信号的调制 MSK 信号的正交表示法来说明 MSK 信号的产生方法，并介绍产生 MSK 基带信号的形式，并给出在本文设计方案里 MSK 背
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN918

【参考文献】