CN102082661A - 基于pcm/fm遥测体制的数据保密通信方法 - Google Patents

基于pcm/fm遥测体制的数据保密通信方法 Download PDF

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赵泽茂
戴绍港
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Abstract

本发明涉及一种基于PCM/FM遥测体制的数据保密通信方法。本发明首先以种子密钥赋值至初始密钥生成器产生初始密钥，继而通过钟控密钥流生成器生成密钥流，并生成下组数据种子密钥。然后将待发送数据与密钥流异或生成密文，封装入帧，封装好的数据帧经过Turbo编码。最后对Turbo编码后的数据进行信号采样，将采样后的数据进行预调滤波，经过FM调制送入信道；接收端接收信号并同步，在接收端，以依次逆序进行处理，先后通过FM相干解调、数据采样、Turbo码译码与解密，最后获得所要的数据。本发明具有很好的线性复杂度，能够有效保护数据，增强PCM/FM遥测***自身的安全性。

Description

基于PCM/FM遥测体制的数据保密通信方法
技术领域
本发明属于遥测信息技术领域，涉及一种基于PCM/FM遥测体制的数据保密通信方法。
背景技术
再入遥测***中数据中含有大量重要信息，包括在电子战中的侦察信息,飞行器的飞行状态信息等。为防止第三方截获或利用这些信息，则要求对无线传输的遥测数据进行有效的加密编码。遥测数据的加密要求在确保高加密强度的同时，加解密运算简单，错误和信息扩散小，实现时还要求纠错码和加解密的合理组合。
PCM/FM是时分制标准遥测体制之一，也是目前广泛采用的一种遥测***编码调制方式，实现多路模拟信号的时分复用数字传输，达到利用有限的信道进行高精度遥测的目的。目前，在数据加密中最常用的编码方法分为：序列（流）密码、分组密码和公开密钥密码三类。序列密码按比特位加密，实时性好，运算速度快，传输过程中的错误扩散小，非常适合遥测数据加密，这也是当前遥测数据主要采用序列密码的原因。
在再入遥测***应用中,有关数据加密方法的研究和技术实现的公开发表的文献并不多见，且没有见到应用组合式钟控密钥流进行数据加密的文献资料。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术的不足，提出一种基于PCM/FM遥测体制的数据保密通信方法。
本发明方法具体步骤是：
首先以种子密钥赋值至初始密钥生成器产生初始密钥，继而通过钟控密钥流生成器生成密钥流，并生成下组数据种子密钥；
所述的钟控密钥流生成器包括第一移位寄存器A、第二移位寄存器B、第三移位寄存器C和第四移位寄存器D，其长度分别为L1、L2、L3和L4，第二移位寄存器B、第三移位寄存器C和第四移位寄存器D组成钟控密钥流生成器；其中L2、L3和L4两两互素；
所述的第一移位寄存器A用来产生第二移位寄存器B的初始值，控制线性反馈移位寄存器(LFSR)为L2级，被控LFSR分别为L3级和L4级，被控LFSR的抽头位置和控制LFSR的初始状态由***设定；
然后将待发送数据与密钥流异或生成密文，封装入帧，帧头采用遥测标准推荐的巴克码，帧尾为三一编码后的种子密钥，封装好的数据帧经过Turbo编码。
继而对Turbo编码后的数据进行映射，映射后的数据进行信号采样，将采样后的数据进行预调滤波，最后经过FM调制送入信道；接收端接收信号并同步，在接收端，以依次逆序进行处理，先后通过FM相干解调、数据采样、Turbo码译码与解密，最后获得所要的数据。
本发明直接采用钟控密钥流生成器，该生成器产生的伪随机序列的周期为三个线性反馈移位寄存器输出序列的周期之积, 这样通过生成器的组合与互控，使得生成序列的周期接近2的131次方。具有很好的线性复杂度，能够有效保护数据，增强PCM/FM遥测***自身的安全性。
由于本发明采用序列加密的方式，其明文按码元或字节逐个进行加密，因此每一个密文码元与相邻码元之间没有关系，所以原则上不存在误码扩散的问题。加密密钥也未直接暴露在密文里，使用种子密钥来保证密码强度，同时被用来建立密码设备的加解密同步。
附图说明
图1为密钥流生成器模型；
图2为数据帧模型；
图3为再入遥测***简化模型框图；
图4为中频发射机框图；
图5为中频接收机框图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
本发明基于PCM/FM遥测体制的数据加密方法的原理如图1所示，图中的钟控密钥流生成器由三个线性反馈移位寄存器（LFSR）组成，其中控制LFSR为31级，被控LFSR分别为47级和53级，被控LFSR的抽头位置和控制LFSR的初始状态由***设定（保密）；决定钟控密钥流生成器的关键是移位寄存器的初始状态，这个初始状态被称为种子密钥。接收方收到密文和种子密钥后，启动相同的钟控密钥生成器，产生和加密密钥相同的解密密钥，从而恢复明文。此方案中钟控密钥流生成器产生的伪随机序列的周期为三个线性反馈移位寄存器输出序列的周期之积, 这样通过生成器的组合与互控，使得生成序列的周期接近2的131次方。
遥测数据帧的长度4～1024Byte不等，可以根据实际需要来定义自己的帧长度。考虑到本***中采用的Turbo码的码长需要，采用帧长为128Byte。根据遥测标准，同步头长一般占帧长的5%~10%为宜，在遥测中也可取到5%以下，本***同步头采用位同步码与遥测标准推荐的最佳同步码，占25位，种子密钥密钥在帧中占15个比特，那么密文所占的比特为984位。帧结构如图2所示。
首帧加密时，设定5、47、53级寄存器的初始值，5级的寄存器产生31位种子密钥作为31级寄存器的初始值，此时钟控密钥流生成器开始工作产生密钥984比特。用此984比特密钥与密文异或产生密文，并把密文封装进帧。取此密钥流中最后5比特作为下一帧的种子密钥，对此种子密钥进行（3，1）编码，产生15比特，并封装在本帧中传输。此时即完成了首帧数据的加密与传输问题。在首帧传输结束时，由此5比特种子密钥和钟控密钥流生成器，再次产生984比特密钥，等待着下一帧数据的加密。当第二帧数据到来时，由此984比特密钥流与明文直接异或即可完成加密并封装帧。同样取最后5比特作为下一帧的种子密钥，对此种子密钥进行（3，1）编码，产生15比特，封装进帧。完成此过程后即可进入信道编码阶段。
信道编码采用Turbo码。信号分三路处理，最后进行复合。第一支信号是只加入时延处理的信号。第二支信号经时延、编码与删余处理后进行复合。第三支信号先经过交织器、编码、删余后复合。交织方式使用矩阵交织，即隔8位读取。编码方式采用RSC编码，使用FIFO进行数据的时延同步。完成信道编码后，将编码后的数据进行映射，二进制数据1,0分别映射成+1，-1。使用64倍于Turbo编码后的码率的时钟频率对映射后的信号进行采样。
继而，对所得信号进行预调滤波，采用升余弦窗。使用与采样相同的时钟频率进行FM调制。频率调制采用DDS的方法实现。将一个周期的正弦函数的幅值存入ROM中作为载波，通过一定的地址间隔读取ROM中的数据。调制信号作为输入信号，可通过累加来改变地址实现对频率的调制。流程图如图3所示。
之后通过DA转换器对数字信号模拟化，滤波放大后通过中频发射机发送。如图4和5所示。中频接收机接收到信号进行处理，转换成数字信号，并对信号进行严格的同步。然后以依次逆序进行处理，先后通过FM相干解调、数据采样、Turbo码译码与解密，最后获得所要的数据。

Claims (2)

1.基于PCM/FM遥测体制的数据保密通信方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
首先以种子密钥赋值至初始密钥生成器产生初始密钥，继而通过钟控密钥流生成器生成密钥流，并生成下组数据种子密钥；
所述的钟控密钥流生成器包括第一移位寄存器A、第二移位寄存器B、第三移位寄存器C和第四移位寄存器D，其长度分别为L1、L2、L3和L4，第二移位寄存器B、第三移位寄存器C和第四移位寄存器D组成钟控密钥流生成器；其中L2、L3和L4两两互素；
所述的第一移位寄存器A用来产生第二移位寄存器B的初始值，控制LFSR为L2级，被控LFSR分别为L3级和L4级，被控LFSR的抽头位置和控制LFSR的初始状态由***设定；
然后将待发送数据与密钥流异或生成密文，封装入帧，帧头采用遥测标准推荐的巴克码，帧尾为三一编码后的种子密钥，封装好的数据帧经过Turbo编码。
2.最后对Turbo编码后的数据进行信号采样，将采样后的数据进行预调滤波，经过FM调制送入信道；接收端接收信号并同步，在接收端，以依次逆序进行处理，先后通过FM相干解调、数据采样、Turbo码译码与解密，最后获得所要的数据。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106230580A (zh) * 2016-08-31 2016-12-14 福州福大海矽微电子有限公司 一种可变密钥多重加密方法
CN108768604A (zh) * 2018-05-08 2018-11-06 北京航空航天大学 一种用于pcm/fm多符号检测的低复杂度位同步方法
CN113329025A (zh) * 2021-06-07 2021-08-31 中国电子科技集团公司第二十九研究所 一种基于软件授权的嵌入式对称加密的记录数据保护方法及***

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1585321A (zh) * 2004-06-07 2005-02-23 北京交通大学 一种基于Turbo编解码的数字信息抗干扰软加密方法及***
WO2006113541A2 (en) * 2005-04-13 2006-10-26 Northwestern University Streaming implementation of alphaeta physical layer encryption

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1585321A (zh) * 2004-06-07 2005-02-23 北京交通大学 一种基于Turbo编解码的数字信息抗干扰软加密方法及***
WO2006113541A2 (en) * 2005-04-13 2006-10-26 Northwestern University Streaming implementation of alphaeta physical layer encryption

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
《机电工程》 20091231 季艳中等 基于Turbo码的PCM/FM再入遥测***性能分析 第56页右栏第8-15行，图3 1-2 第26卷, 第12期 2 *
《杭州电子科技大学学报》 20091231 李孟婷等 序列加密在PCM/FM遥测***中的仿真研究 第10页第9行-第11页第23行，图1-2 1-2 第29卷, 第6期 2 *
《计算机工程与科学》 20100731 徐芡芡等 基于LFSR的钟控密钥流生成器 第18页右栏第5-9行 1-2 第32卷, 第7期 2 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106230580A (zh) * 2016-08-31 2016-12-14 福州福大海矽微电子有限公司 一种可变密钥多重加密方法
CN108768604A (zh) * 2018-05-08 2018-11-06 北京航空航天大学 一种用于pcm/fm多符号检测的低复杂度位同步方法
CN113329025A (zh) * 2021-06-07 2021-08-31 中国电子科技集团公司第二十九研究所 一种基于软件授权的嵌入式对称加密的记录数据保护方法及***

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