范真真

0 引言

二维信息技术是把信息依附于另一种公开的信息之中，利用人类感觉器官的不敏感性及无线信号本身存在的冗余，将水印信息（或隐藏信息）叠加于另外一个宿主信息中使其不被察觉或不轻易被注意到，且不影响宿主信息的通信过程的安全保密通信技术。由于较好的传输性能，变换域信息传输技术，特别是分数阶傅里叶变换被广泛应用于二维信息传输[1-4]。

目前，大部分的二维信息技术研究建立在数字水印已有的研究成果之上，即以嵌入式的信息水印模型为基础，以数字化多媒体如图像、文本、音频等为基本载体，在时空域或者变换域将水印信息嵌入数字载体以实现信息传输。文献[5]提出了一种在FRFT 域中引入了扩展变换抖动调制的图像加密算法，该方法在抵抗JPEG 压缩、滤波、噪声、剪切和缩放等攻击时具有良好的鲁棒性。文献[6]提出了一种在WFRFT 域中引入混沌序列的彩色图像信号通信算法，该方法充分考虑了WFRFT 和混沌序列系统在图像加密的缺点，具有较好的鲁棒性。由于多媒体技术发展及数字版权保护的迫切需求，二维信息的研究大都集中于图像数字水印的研究，而由于种种原因，二维通信技术的研究却没有受到充分重视，针对通信信号的研究相对较少。

二进制偏移载波技术是一种典型的新体制扩频通信技术，因优秀的裂谱特性和多自相关峰值特性，具有更好的抗干扰和抗截获能力，在卫星导航等领域得到了广泛的应用。这种新型的扩频技术虽然具备较强的抗截获能力，但单维度或单域的设计使其很难提高信道的容量，大大降低了通信的有效性。

1 二维信号产生原理

为提高信息传输的抗干扰性和通信容量，该方法可在现有BOC 通信的基础上，充分利用伪码速率、亚载波速率和载波频率将水印信息搭载到宿主信息中传输，实现二进制偏移载波二维信息的传输，基于BOC 的二维信号产生原理如下图1 所示。

图1 基于BOC 二维信号产生原理框图

基于BOC 的二维信号产生的基本原理如下：利用水印信息对BOC 信号各参数进行动态加密，采用类似增量调制（DM）思想，设计水印信息与载波频率、伪码速率及亚载波速率的映射规则，水印信息传输+1 时，载波频率、伪码速率和亚载波速率在初始参数基础上将增大；水印信息传输-1 时，载波频率、伪码速率和亚载波速率在初始参数基础上将减小，初始BOC 参数对于通信双方类似于密码学中的公钥，而传输用的BOC 参数则类似于私钥。将宿主信息和水印信息进行二进制异或，生成待传输的二维复合信息，再将复合信息和经过水印信息生成的伪码进行一次调制，再将调制结果和经过水印信息生成的亚载波进行二次调制，最后将二次调制结果经过水印信息生成的载波进行PSK-R 调制即可生成最终的基于二进制偏移载波的二维复合信号。由于水印信息搭载在宿主信息上进行传输，不会占用额外的信道功率和带宽资源，整个系统的通信容量得到增加；虽然水印信息动态改变BOC 调制信号参数，但整个通信过程仍为传统的二进制偏移载波调制。

2 二维信号的应用

作为信息隐蔽传输领域研究的热点，二维信号产生技术将会在数字产品版权保护、认证与篡改举证、秘密通信与特征标记等方面均有重要应用，二维信号产生技术将所有者的版权信息嵌入到载体信息中的过程，且所有者可通过特定的手段获取版权信息。但二维信号水印的嵌入过程中，原始信号往往发生改变，使二维信号所具备隐蔽传输效果受到破坏，如何提高二维信号的鲁棒性、安全性及抗干扰特性，成为二维信号技术的重要问题。

二维信号技术所依赖的信息隐藏技术不仅提供了非密码的安全途径，更引发了信息战尤其是网络情报战的革命，产生了一系列新颖的作战方式，引起了许多国家的重视。网络情报战是信息战的重要组成部分，其核心内容是利用公用网络进行保密数据传送。迄今为止，学术界在这方面的研究思路一直未能突破“文件加密”的思维模式，然而，经过加密的文件往往是混乱无序的，容易引起攻击者的注意。二维信号产生技术的将会对公用网络保密通信提供新的思路，利用数字化通信信号相对于人的视觉、听觉冗余，可以进行各种时/空域和变换域的通信信息隐藏，从而实现隐蔽通信。二维信号技术理论框架研究的兴起，将会对密写带来希望。毫无疑问，密写技术将在数字时代得以复兴。

二维信号技术还有很多其它用途，并且其应用领域还将不断扩大。因此，要完整列举二维信号技术的未来应用还不现实，但二维信号技术在民用通信和保密通信上的应用将越来越广泛，比如二维信号技术保护民用GPS 定位信号等。除了二维信号技术的不断推进，市场营销和商业规划也极为重要，并且需要有深度的分析与战略计划。二维信号技术的推广和普及也必不可少，以保证市场为接受二维信号产生技术做好准备。

3 结论

在分析BOC 信号机理的基础上，提出了一种基于BOC 的二维信息传输方法，该方法可在现有BOC 的基础上将水印信息搭载在宿主信息中传输，在不占用额外的信道功率和带宽资源的条件下，提升BOC 的通信容量；同时，充分利用水印信息动态改变BOC 信号参数，提高BOC 二维信号的抗干扰性，进一步增强信息传输的通信容量和抗截获性。