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专利号: 2025108049955
申请人: 南京信息工程大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-07-15
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于星座联合整形的分层坐标翻转编码方法,其特征在于,包括:对原始的伪随机二进制序列进行概率整形,生成非均匀概率分布的二进制序列;

将所述非均匀概率分布的二进制序列进行串并转换后,映射到预先生成的三维星座上;利用密钥和四维多相态超混沌系统,生成四种不同的混沌序列,利用其中两种混沌序列分别对子载波和符号进行加密,利用另外两种混沌序列组合成一个新的混沌序列,并利用新的混沌序列对三维星座上的星座点进行坐标翻转,完成星座点加密;

所述三维星座为正八棱菱形三维星座;

所述正八棱菱形三维星座的生成方法包括:

步骤(1):在x‑y平面上,以坐标轴原点为几何中心构建一个正方形,其边长为4;将正方形对边的中点相互连接,大正方形被划分为四个边长为2的小正方形,并以大正方形外圈八个点作为8个星座点,将MED固定为2,从而确定z=0时8个星座点的位置;

步骤(2):选取步骤1中四个小正方形的任意一个为正八棱菱形的一个横截面,向z轴正方向和负方向扩展出一个以2为棱长的正八棱菱形;

步骤(3)以所述正八棱菱形的外侧四个面作为正四面体的底面,分别向外延拓出四个边长为2的正四面体;

步骤(4),按照步骤(2)和步骤(3),将步骤(1)中另外三个小正方形分别向z轴拓展出三个正八棱菱形,并选取其外侧的截面作为底面向外延拓出正四面体,得到正八棱菱形三维星座;

所述四种不同的混沌序列的生成方法包括:

获取密钥,所述密钥包括X0、Y0、Z0和W0;

将所述密钥导入四维多相态超混沌系统,生成第一混沌序列、第二混沌序列、第三混沌序列和第四混沌序列,所述第一混沌序列、第二混沌序列、第三混沌序列和第四混沌序列的计算公式为:式中, 为第一混沌序列,为第二混沌序列,为第三混沌序列, 为第四混沌序列;

X、Y、Z、W均为四维多相态超混沌系统的状态变量,它们的初值分别为X0、Y0、Z0和W0;a、b、c均为四维多相态超混沌系统的系统参数。

2.根据权利要求1所述的一种基于星座联合整形的分层坐标翻转编码方法,其特征在于:所述正八棱菱形三维星座的星座点坐标和映射规则为:

3.根据权利要求1所述的一种基于星座联合整形的分层坐标翻转编码方法,其特征在于:所述利用其中两种混沌序列分别对子载波和符号进行加密,具体包括:基于第一混沌序列 和第二混沌序列 生成第一置乱方阵X和第二置乱方阵利用所述第一置乱方阵 和第二置乱方阵 分别对子载波和符号进行加密。

4.根据权利要求3所述的一种基于星座联合整形的分层坐标翻转编码方法,其特征在于:所述第一置乱方阵 的生成公式为:所述第二置乱方阵 的生成公式为:

其中,sort()为升序排序函数,mod()为余数函数,floor()为向下取整函数,T表示对一个矩阵进行转置操作,X1、Y1为基于混沌序列小数点后第6位得到的二值化序列。

5.根据权利要求2所述的一种基于星座联合整形的分层坐标翻转编码方法,其特征在于:所述利用另外两种混沌序列组合成一个新的混沌序列,并利用新的混沌序列对三维星座上的星座点进行坐标翻转,具体包括:基于第三混沌序列 和第四混沌序列 生成二值化序列Z1和W1;其中,mod()为余数函数,floor()为向下

取整函数;

基于二值化序列Z1和W1,生成新的混沌序列F,F=[Z1,W1],混沌序列F中只包含00,01,

10,11这四种数字,且这四种数字是随机排列的;

用(xm,ym,zm)表示第m个星座点的坐标,与之相对应的是F(1,m),F(1,m)代表混沌序列F中的第m个数,通过混沌序列F中的数控制对应的星座点执行相应的极坐标翻转变换操作,所述极坐标翻转变换操作的数学表达式为:其中,(xm',ym',zm')表示执行翻转操作后第m个星座点的坐标;

当F(1,m)=00时,表示对星座点坐标执行关于原点对称翻转操作;

当F(1,m)=01时,表示对星座点坐标执行关于平面x‑y=0对称翻转操作;

当F(1,m)=10时,表示对星座点执行关于平面x+y=0对称翻转操作;

当F(1,m)=11时,表示对星座点执行关于平面z=0对称翻转操作。

6.一种基于星座联合整形的分层坐标翻转编码装置,其特征在于,包括:二进制序列生成模块,用于对原始的伪随机二进制序列进行概率整形,生成非均匀概率分布的二进制序列;

映射模块,用于将所述非均匀概率分布的二进制序列进行串并转换后,映射到预先生成的三维星座上;

加密编码模块,用于利用密钥和四维多相态超混沌系统,生成四种不同的混沌序列,利用其中两种混沌序列分别对子载波和符号进行加密,利用另外两种混沌序列组合成一个新的混沌序列,并利用新的混沌序列对三维星座上的星座点进行坐标翻转,完成星座点加密;

所述三维星座为正八棱菱形三维星座;

所述正八棱菱形三维星座的生成方法包括:

步骤(1):在x‑y平面上,以坐标轴原点为几何中心构建一个正方形,其边长为4;将正方形对边的中点相互连接,大正方形被划分为四个边长为2的小正方形,并以大正方形外圈八个点作为8个星座点,将MED固定为2,从而确定z=0时8个星座点的位置;

步骤(2):选取步骤1中四个小正方形的任意一个为正八棱菱形的一个横截面,向z轴正方向和负方向扩展出一个以2为棱长的正八棱菱形;

步骤(3)以所述正八棱菱形的外侧四个面作为正四面体的底面,分别向外延拓出四个边长为2的正四面体;

步骤(4),按照步骤(2)和步骤(3),将步骤(1)中另外三个小正方形分别向z轴拓展出三个正八棱菱形,并选取其外侧的截面作为底面向外延拓出正四面体,得到正八棱菱形三维星座;

所述四种不同的混沌序列的生成方法包括:

获取密钥,所述密钥包括X0、Y0、Z0和W0;

将所述密钥导入四维多相态超混沌系统,生成第一混沌序列、第二混沌序列、第三混沌序列和第四混沌序列,所述第一混沌序列、第二混沌序列、第三混沌序列和第四混沌序列的计算公式为:式中, 为第一混沌序列, 为第二混沌序列,为第三混沌序列, 为第四混沌序列;

X、Y、Z、W均为四维多相态超混沌系统的状态变量,它们的初值分别为X0、Y0、Z0和W0;a、b、c均为四维多相态超混沌系统的系统参数。

7.一种基于星座联合整形的分层坐标翻转编码系统,其特征在于,包括存储介质和处理器;

所述存储介质用于存储指令;

所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行根据权利要求1‑5中任一项所述的方法。