本发明涉及通信，具体涉及一种针对有限字符输入无线隐蔽通信的性能边界刻画和优化方法。
背景技术：
1、无线隐蔽通信是一种以隐蔽性为主要追求的特殊通信方式，在复杂对抗环境中和极高安全性需求的场景中，有着重要的应用前景。目前，隐蔽通信的主流信号输入为高斯输入。高斯输入是指信号的输入符合高斯分布（也称为正态分布）。在数字通信系统中，这通常表示信号的输入是一个连续的、平滑的、无限数量的样本序列，其幅度服从高斯分布。高斯输入通常用于理论分析和建模中，因为高斯分布具有数学上的便利性。
2、需要强调的是，在实际通信系统中，由于数字调制技术的固有特性，难以实现连续的、无限数量的信号输入，信号输入通常被限制在有限的字符集中（例如bpsk、qpsk、16-qam、64qam等），这些符号在信号空间中具有特定的位置或相位。这种基于有限字符集的信号输入，也称为有限字符输入（finite alphabet inputs）。
3、此外，对于高斯输入信号和有限字符输入信号，现有的理论仿真和工程实践均表明了二者在通信场景下有着显著的分析差异和明显的性能差距。更为重要的是，针对隐蔽性约束的安全高需求，两者在统计特征、性能分析和边界刻画上有着巨大的差异性，现有针对高斯输入的分析方法无法对有限字符输入下的隐蔽通信性能边界进行精准刻画。
技术实现思路
1、发明目的：本发明的目的是提供一种针对有限字符输入无线隐蔽通信的性能边界刻画和优化方法，以解决背景技术中存在的问题。
2、技术方案：本发明所述的一种针对有限字符输入无线隐蔽通信的性能边界刻画和优化方法，包括以下步骤：
3、（1）对有限字符输入下无线隐蔽通信的接收端信号进行建模，采用互信息和kl散度对隐蔽通信的传输性能和隐蔽性进行描述；
4、（2）基于泰勒级数展开技术，对隐蔽通信的互信息和kl散度进行精确近似，将复杂的积分运算转换为简单的统计量求和运算，得到互信息和kl散度的闭式解表达式；
5、（3）基于互信息和kl散度的闭式解，对有限字符输入下无线隐蔽通信的性能边界进行精准刻画；
6、（4）基于得到的隐蔽通信的性能边界，对码本的构成进行优化，包括星座点的选取概率即概率星座成形。
7、进一步的，步骤（1）包括以下步骤：
8、（11）对码本进行建模；
9、（12）对接收端模型进行建模；
10、（13）对检测端模型进行建模；
11、（14）将步骤（11）-（13）建模问题转换数学问题。
12、进一步的，步骤（11）中，从离散星座集合中随机选择输入符号；编码的消息为独立同分布的随机码字，定义星座点的选择概率，所选码本为概率星座成形码本。
13、进一步的，步骤（12）中，根据输入分布和星座点选择概率，定义并描述信道转移矩阵和接收符号的分布；基于加性高斯白噪声信道，使用互信息刻画传输速率。
14、进一步的，步骤（13）中，根据输入分布和星座点选择概率，定义并描述信道转移矩阵和接收符号的分布；基于接受符号的分布以及码本构成，设定二元假设检验；考虑最高程度隐蔽性，使用kl散度刻画隐蔽性。
15、进一步的，步骤（2）包括以下步骤：
16、（21）对互信息和kl散度进行泰勒级数近似，针对传输幅值增益进行初步展开，得到互信息的二阶展开式和kl散度的二阶展开式；
17、（22）针对得到的互信息和kl散度展开式进行分析，得到最优输入分布的必要条件；
18、（23）基于最优输入分布的必要条件，对互信息的展开式进行修正，得到最优情况下的互信息闭式表达式；
19、（24）将kl散度进一步展开到四阶，得到最优情况下的kl散度闭式表达式。
20、进一步的，步骤（4）包括以下步骤：
21、（41）将步骤（14）中数学问题转化为标准的凸问题；
22、（42）使用内点法或者原对偶内点法对凸问题进行求解。
23、有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：首次给出了有限字符输入下无线隐蔽通信的互信息和kl散度闭式解表达式，将有限字符输入下的隐蔽通信性能边界刻画由复杂积分的运算中剥离出来。使用简单的统计量就可以对有限字符输入下的隐蔽通信性能进行准确刻画，针对有限字符输入下隐蔽通信系统的性能评估给出了一种全新、便捷的方法，并且基于理论边界给出了一种有限字符输入下隐蔽通信优化方法，可以实现更强的隐蔽性和更高的传输速率。
1.一种针对有限字符输入无线隐蔽通信的性能边界刻画和优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种针对有限字符输入无线隐蔽通信的性能边界刻画和优化方法，其特征在于，步骤（1）包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种针对有限字符输入无线隐蔽通信的性能边界刻画和优化方法，其特征在于，步骤（11）中，从离散星座集合中随机选择输入符号；编码的消息为独立同分布的随机码字，定义星座点的选择概率，所选码本为概率星座成形码本。
4.根据权利要求2所述的一种针对有限字符输入无线隐蔽通信的性能边界刻画和优化方法，其特征在于，步骤（12）中，根据输入分布和星座点选择概率，定义并描述信道转移矩阵和接收符号的分布；基于加性高斯白噪声信道，使用互信息刻画传输速率。
5.根据权利要求2所述的一种针对有限字符输入无线隐蔽通信的性能边界刻画和优化方法，其特征在于，步骤（13）中，根据输入分布和星座点选择概率，定义并描述信道转移矩阵和接收符号的分布；基于接受符号的分布以及码本构成，设定二元假设检验；考虑最高程度隐蔽性，使用kl散度刻画隐蔽性。
6.根据权利要求1所述的一种针对有限字符输入无线隐蔽通信的性能边界刻画和优化方法，其特征在于，步骤（2）包括以下步骤：
7.根据权利要求1所述的一种针对有限字符输入无线隐蔽通信的性能边界刻画和优化方法，其特征在于，步骤（4）包括以下步骤：
