專利名稱：一種實(shí)現(xiàn)高保密快速跳頻傳輸?shù)姆椒ê拖到y(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種實(shí)現(xiàn)跳頻傳輸?shù)姆椒ǎ绕涫且环N基于多載波技術(shù)實(shí)現(xiàn)高保密快速跳頻傳輸?shù)姆椒ê蛯?shí)現(xiàn)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
跳頻傳輸是指“用來(lái)承載數(shù)據(jù)信息的載波頻率可以按照一定的跳頻圖案不斷跳變”的無(wú)線信息傳輸方式。由于載波頻率的選取范圍遠(yuǎn)大于基帶信號(hào)帶寬，并且載波在特定頻率點(diǎn)上停留的時(shí)間很短，使得某個(gè)瞬時(shí)載波信號(hào)不易被探測(cè)到。同時(shí)通過相關(guān)數(shù)據(jù)在不同載波頻率上傳輸，可以利用頻率分集對(duì)抗干擾?；谔l技術(shù)的擴(kuò)展頻譜通信系統(tǒng)可以有效的對(duì)抗各種人為干擾，保密性好，因而在軍事上和民用領(lǐng)域得到了廣泛運(yùn)用。常規(guī)跳頻發(fā)送裝置的實(shí)現(xiàn)框圖如圖I所示。信源數(shù)據(jù)101經(jīng)調(diào)制器102對(duì)副載波進(jìn)行調(diào)制后輸出到混頻器106。同時(shí)跳頻圖案發(fā)生裝置103輸出載波控制信號(hào)到載波信號(hào)發(fā)生器104，使其產(chǎn)生由跳頻圖案決定的不斷跳變的載波15并輸出到混頻器106中。在混頻器106中，對(duì)副載波進(jìn)行調(diào)制后的信源數(shù)據(jù)被進(jìn)一步調(diào)制到頻率不斷跳變的載波上，最終產(chǎn)生跳頻信號(hào)107。常規(guī)跳頻系統(tǒng)要求載波頻率能夠快速鎖定，即載波信號(hào)發(fā)生器的頻點(diǎn)切換時(shí)間應(yīng)很短。然而高精度且高純度載波的切換時(shí)間在物理實(shí)現(xiàn)上存在著性能極限，因而限制了跳速的提高。此外常規(guī)跳頻系統(tǒng)的跳頻圖案只包括各時(shí)隙跳頻系統(tǒng)所使用的單個(gè)跳頻載波頻點(diǎn)信息，因此常規(guī)跳頻每時(shí)隙只能提供單個(gè)載波來(lái)傳輸數(shù)據(jù)。綜上可見常規(guī)跳頻系統(tǒng)存在著以下不足①對(duì)載波信號(hào)發(fā)生器性能要求很高，②吞吐量較低，不能滿足當(dāng)前日益增加的多媒體業(yè)務(wù)傳輸?shù)男枨?，③存在惡意截獲時(shí)，只要對(duì)跳頻圖案的跳頻載波頻點(diǎn)進(jìn)行跟蹤，就可以利用現(xiàn)有截獲技術(shù)截獲信息，因而抗截獲能力弱、保密性不夠。OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing,正交頻分復(fù)用)技術(shù)作為一種無(wú)線多載波通信技術(shù)，利用IDFT (Inverse Discrete Fourier Transform,離散逆傅里葉變換)技術(shù)將數(shù)據(jù)流調(diào)制到相互正交的多個(gè)子載波進(jìn)行傳輸。正交頻分復(fù)用系統(tǒng)中每個(gè)子載波信道之間的頻譜相互重疊，具有很高的頻率利用率。同時(shí)，IDFT調(diào)制可以通過FFT (Fast Fourier Transform,快速傅里葉變換)完成,系統(tǒng)易于實(shí)現(xiàn)數(shù)字化。將多載波技術(shù)用于跳頻通信，將帶來(lái)很多的有益效果。授權(quán)專利CN81087289.B提出了一種基于正交頻分復(fù)用的跳頻通信方法，該方法用跳頻圖案選擇OFDM中不同的子載波組進(jìn)行跳頻通信，有效的解決了常規(guī)跳頻系統(tǒng)中對(duì)載波信號(hào)發(fā)生器性能要求過高的缺點(diǎn)，并在一定程度上提升了常規(guī)跳頻系統(tǒng)的吞吐量，但是該方法同樣存在著如下的一些缺陷①該方法對(duì)所選子載波組中的每個(gè)子載波只分配一個(gè)比特?cái)?shù)據(jù)，因此沒有充分利用信道狀態(tài)較好的子載波來(lái)提高數(shù)據(jù)的傳輸速率，難以滿足當(dāng)前日益增加的多媒體業(yè)務(wù)傳輸?shù)男枨螅虎谠摲椒總€(gè)子載波使用相同的調(diào)制方式，使得系統(tǒng)只適用于“0FDM子載波信道模型近似相同”的情況。而理想的跳頻系統(tǒng)一般要求載波在較大范圍上跳變，因此不同子載波頻點(diǎn)的信道模型是不同、的，并且差距可能很大。采用單一的調(diào)制方式將導(dǎo)致跳頻通信誤碼率高，通信有效性和可靠性難以兼顧；③該方法中所述的跳頻圖案僅包括子載波的頻點(diǎn)信息，采用高階積累量檢測(cè)技術(shù)很容易對(duì)跳頻載波頻點(diǎn)進(jìn)行跟蹤，進(jìn)而利用現(xiàn)有技術(shù)截獲信息。因而對(duì)于保密要求高的信息傳輸，該方法的抗截獲能力尚顯不夠。DMT (Discrete Multi-Tone，離散多音調(diào)制)技術(shù)是在有線傳輸中實(shí)現(xiàn)的多載波調(diào)制技術(shù)。該技術(shù)由美國(guó)的AMATI公司提出，已被美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)選定為ADSL和VDSL的美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。在ADSL系統(tǒng)中，它將信道的可用帶寬劃分為若干個(gè)子信道，并通過初始化過程中的收發(fā)器訓(xùn)練、子信道分析和運(yùn)行中的功率調(diào)整，事先測(cè)出每個(gè)子信道的傳輸能力。具體過程為在ADSL系統(tǒng)加電后，為了優(yōu)化通信鏈路的傳輸容量和可靠性，ADSL收發(fā)器先要在各個(gè)子信道發(fā)送一些訓(xùn)練信息，進(jìn)行收發(fā)器的訓(xùn)練；收發(fā)器根據(jù)接收到的信號(hào)對(duì)傳輸通道進(jìn)行分析(包括信道的衰落、信噪比和數(shù)據(jù)比特?cái)?shù))，確定適合該信道的傳輸和處理參數(shù)，包括平均環(huán)路衰減估值、選定速率的性能容限、每個(gè)子載波支持的比特?cái)?shù)量、發(fā)送功率電平及凈負(fù)荷的傳輸速率等。在數(shù)據(jù)傳輸過程中，DMT系統(tǒng)根據(jù)不同子信道的傳輸能力將 輸入數(shù)據(jù)分配到各子信道上。其中不同子信道對(duì)應(yīng)的傳輸能力不同，分配的比特?cái)?shù)也不同。從性能上看DMT調(diào)制技術(shù)由于進(jìn)行事先的信道訓(xùn)練，實(shí)現(xiàn)了較高的寬帶利用率。但DMT技術(shù)在傳輸過程中不再改變各個(gè)子信道承載的比特?cái)?shù)和分配方法，不具有抗信息截獲的能力。綜上可見，無(wú)論是無(wú)線中的常規(guī)或改進(jìn)的跳頻技術(shù)還是有線中的DMT技術(shù)，應(yīng)對(duì)惡意截獲的能力都不夠強(qiáng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)背景技術(shù)中涉及的現(xiàn)有無(wú)線跳頻系統(tǒng)以及有線DMT系統(tǒng)中存在的抗截獲能力不強(qiáng)的缺陷，提出一種利用數(shù)字信號(hào)處理中較為成熟的IDFT技術(shù)，實(shí)現(xiàn)高保密快速跳頻傳輸?shù)姆椒ê拖到y(tǒng)。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案一種實(shí)現(xiàn)高保密快速跳頻傳輸?shù)姆椒ǎ摲椒ㄒ詴r(shí)隙為載波駐留時(shí)間單位傳輸數(shù)據(jù)，具體包括以下步驟步驟A，確定當(dāng)前時(shí)隙所對(duì)應(yīng)的載波跳頻信息，將分配功率且承載載荷數(shù)據(jù)的所有子載波對(duì)應(yīng)為一個(gè)跳頻子載波簇，所述載波跳頻信息包括所述跳頻子載波簇中的子載波個(gè)數(shù)信息、子載波頻點(diǎn)信息、子載波功率信息、子載波調(diào)制方式信息和子載波比特分配數(shù)信息；步驟B，發(fā)送端根據(jù)當(dāng)前時(shí)隙的載波跳頻信息，對(duì)所述跳頻子載波簇中的各子載波進(jìn)行載荷數(shù)據(jù)的比特分配、調(diào)制和功率分配，對(duì)未分配有效功率的剩余子載波分配功率O ;步驟C，將全部子載波數(shù)據(jù)用IFFT變換方法映射到時(shí)域后形成數(shù)字跳頻信號(hào)，該數(shù)字跳頻信號(hào)經(jīng)數(shù)模變換轉(zhuǎn)換成模擬跳頻信號(hào)后發(fā)送至信道，并經(jīng)信道傳輸至接收端；步驟D，接收端將收到的模擬跳頻信號(hào)經(jīng)模數(shù)變換為數(shù)字跳頻信號(hào)，然后用FFT變換方法將數(shù)字跳頻信號(hào)變換為頻域子載波數(shù)據(jù)，最后根據(jù)與發(fā)送端同步的當(dāng)前時(shí)隙的載波跳頻信息，將所指定的跳頻子載波簇中各子載波所承載的已調(diào)制載荷數(shù)據(jù)解調(diào)出來(lái)，并按序輸出為原始載荷數(shù)據(jù)。作為本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)高保密快速跳頻傳輸?shù)姆椒ǖ倪M(jìn)一步優(yōu)化方案，步驟A所述載波跳頻信息中所指定的跳頻子載波簇中各子載波的功率和調(diào)制方式具有偽隨機(jī)性。作為本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)高保密快速跳頻傳輸?shù)姆椒ǖ倪M(jìn)一步優(yōu)化方案，步驟A所述載波跳頻信息中還包括將載荷數(shù)據(jù)分配至跳頻子載波簇中各子載波的順序信息；步驟B是按該順序信息對(duì)跳頻子載波簇中的各子載波進(jìn)行載荷數(shù)據(jù)的分配。作為本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)高保密快速跳頻傳輸?shù)姆椒ǖ倪M(jìn)一步優(yōu)化方案，步驟A所述載波跳頻信息中所指定的跳頻子載波簇中各子載波的比特分配數(shù)在該子載波所分配的功率和調(diào)制方式所允許范圍內(nèi)。作為本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)高保密快速跳頻傳輸?shù)姆椒ǖ倪M(jìn)一步優(yōu)化方案，步驟A所述載波跳頻信息中所指定的跳頻子載波簇中的子載波個(gè)數(shù)和子載波頻點(diǎn)在系統(tǒng)所能提供的全部子載波范圍內(nèi)。作為本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)高保密快速跳頻傳輸?shù)姆椒ǖ倪M(jìn)一步優(yōu)化方案，步驟A所述載波跳頻信息還包括分配干擾功率的子載波個(gè)數(shù)信息、子載波頻點(diǎn)信息和子載波頻點(diǎn)上的功率信息，其中分配干擾功率的子載波頻點(diǎn)不承載載荷數(shù)據(jù)；所述步驟B的處理，還包括對(duì)所述載波跳頻信息中所指定的分配干擾功率的子載波進(jìn)行偽噪聲數(shù)值的填充和功率分配。作為本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)高保密快速跳頻傳輸?shù)姆椒ǖ倪M(jìn)一步優(yōu)化方案，步驟A所述載波跳頻信息中所指定的分配干擾功率的子載波頻點(diǎn)上的功率具有偽隨機(jī)性。作為本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)高保密快速跳頻傳輸?shù)姆椒ǖ倪M(jìn)一步優(yōu)化方案，步驟A所述載波跳頻信息中分配干擾功率的子載波個(gè)數(shù)和子載波頻點(diǎn)具有偽隨機(jī)性。本發(fā)明還提供一種實(shí)現(xiàn)高保密快速跳頻傳輸?shù)南到y(tǒng)，包括發(fā)送裝置、接收裝置和信道，所述發(fā)送裝置包括第一載波跳頻信息發(fā)生裝置、子載波數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)分配裝置、IFFT模塊、數(shù)模轉(zhuǎn)換器和發(fā)送模塊；所述第一載波跳頻信息發(fā)生裝置用于產(chǎn)生各時(shí)隙載波跳頻信息，包括所指定跳頻子載波簇中的子載波個(gè)數(shù)信息、子載波頻點(diǎn)信息、子載波功率信息、子載波調(diào)制方式信息和子載波比特分配數(shù)信息；所述子載波數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)分配裝置根據(jù)第一載波跳頻信息發(fā)生裝置產(chǎn)生的當(dāng)前時(shí)隙的載波跳頻信息，對(duì)所述跳頻子載波簇中的各子載波進(jìn)行載荷數(shù)據(jù)的比特分配、調(diào)制和功率分配，同時(shí)對(duì)未分配功率的剩余子載波分配功率0，最后將全部子載波數(shù)據(jù)輸出到IFFT模塊的相應(yīng)輸入端口；所述IFFT模塊將輸入的全部子載波數(shù)據(jù)用IFFT變換方法映射到時(shí)域后形成數(shù)字跳頻信號(hào)，并將該數(shù)字跳頻信號(hào)輸出到數(shù)模轉(zhuǎn)換器；所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器將輸入的數(shù)字跳頻信號(hào)變換成模擬跳頻信號(hào)，并輸出到發(fā)送模塊；所述發(fā)送模塊根據(jù)傳輸信道的需要對(duì)輸入的模擬跳頻信號(hào)進(jìn)行進(jìn)一步處理后輸出到信道；所述接收裝置包括接收模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、FFT模塊、第二載波跳頻信息發(fā)生裝置和子載波數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)解調(diào)裝置；所述接收模塊用來(lái)接收經(jīng)信道傳輸?shù)挠砂l(fā)送模塊輸出的模擬跳頻信號(hào)，然后輸出、到模數(shù)轉(zhuǎn)換器；所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器將輸入的模擬跳頻信號(hào)變換成數(shù)字跳頻信號(hào)，并輸出到FFT模塊；所述FFT模塊將輸入的數(shù)字跳頻信號(hào)映射為頻域子載波數(shù)據(jù)，并輸出到子載波數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)解調(diào)裝置所述第二載波跳頻信息發(fā)生裝置用于產(chǎn)生與所述第一載波跳頻信息發(fā)生裝置同步的各時(shí)隙的載波跳頻信息；所述子載波數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)解調(diào)裝置根據(jù)第二載波跳頻信息發(fā)生裝置產(chǎn)生的當(dāng)前時(shí)隙的載波跳頻信息，從所指定的跳頻子載波簇中各子載波所對(duì)應(yīng)的FFT模塊輸出端口中取出各路已調(diào)制載荷數(shù)據(jù)并進(jìn)行解調(diào)，將解調(diào)出的載荷數(shù)據(jù)按序輸出；所述傳輸信號(hào)的信道是有線信道或無(wú)線信道，負(fù)責(zé)將發(fā)送裝置發(fā)送的模擬跳頻信號(hào)傳輸?shù)浇邮昭b置。作為前一種實(shí)現(xiàn)高保密快速跳頻傳輸?shù)南到y(tǒng)的另一實(shí)現(xiàn)方案，所述發(fā)送裝置包括第一載波跳頻信息發(fā)生裝置、子載波數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)分配裝置、IFFT模塊、數(shù)模轉(zhuǎn)換器和發(fā)送模塊；所述第一載波跳頻信息發(fā)生裝置用于產(chǎn)生各時(shí)隙載波跳頻信息，包括所指定跳頻子載波簇中的子載波個(gè)數(shù)信息、子載波頻點(diǎn)信息、子載波功率信息、子載波調(diào)制方式信息、子載波比特分配數(shù)信息、將載荷數(shù)據(jù)分配至跳頻子載波簇中各子載波的順序信息，以及分配干擾功率的子載波個(gè)數(shù)信息、子載波頻點(diǎn)信息和子載波功率信息；所述子載波數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)分配裝置根據(jù)第一載波跳頻信息發(fā)生裝置產(chǎn)生的當(dāng)前時(shí)隙的載波跳頻信息，對(duì)所述跳頻子載波簇中的各子載波進(jìn)行載荷數(shù)據(jù)的比特分配、調(diào)制和功率分配；對(duì)所指定的分配干擾功率的子載波填充偽噪聲數(shù)值和分配功率，同時(shí)對(duì)未分配功率的剩余子載波分配功率0，最后將全部子載波數(shù)據(jù)輸出到IFFT模塊的相應(yīng)輸入端口 ；所述IFFT模塊將輸入的全部子載波數(shù)據(jù)用IFFT變換方法映射到時(shí)域后形成數(shù)字跳頻信號(hào)，并將該數(shù)字跳頻信號(hào)輸出到數(shù)模轉(zhuǎn)換器；所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器將輸入的數(shù)字跳頻信號(hào)變換成模擬跳頻信號(hào)，并輸出到發(fā)送模塊；所述發(fā)送模塊根據(jù)傳輸信道的需要對(duì)輸入的模擬跳頻信號(hào)進(jìn)行進(jìn)一步處理后輸出到信道；所述接收裝置包括接收模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、FFT模塊、第二載波跳頻信息發(fā)生裝置和子載波數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)解調(diào)裝置；所述接收模塊用來(lái)接收經(jīng)信道傳輸?shù)挠砂l(fā)送模塊輸出的模擬跳頻信號(hào)，然后輸出到模數(shù)轉(zhuǎn)換器；所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器將輸入的模擬跳頻信號(hào)變換成數(shù)字跳頻信號(hào)，并輸出到FFT模塊；所述FFT模塊將輸入的數(shù)字跳頻信號(hào)映射為頻域子載波數(shù)據(jù)，并輸出到子載波數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)解調(diào)裝置；所述第二載波跳頻信息發(fā)生裝置用于產(chǎn)生與所述第一載波跳頻信息發(fā)生裝置同步的各時(shí)隙的載波跳頻信息；
所述子載波數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)解調(diào)裝置根據(jù)第二載波跳頻信息發(fā)生裝置生成的當(dāng)前時(shí)隙的載波跳頻信息，從所指定的跳頻子載波簇中各子載波所對(duì)應(yīng)的FFT模塊輸出端口中取出各路已調(diào)制載荷數(shù)據(jù)并進(jìn)行解調(diào)，將解調(diào)出的載荷數(shù)據(jù)按序輸出；所述傳輸信號(hào)的信道是有線信道或無(wú)線信道，負(fù)責(zé)將發(fā)送裝置發(fā)送的模擬跳頻信號(hào)傳輸?shù)浇邮昭b置。本發(fā)明采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果I、本發(fā)明利用數(shù)字信號(hào)處理中較為成熟的IDFT技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)載波頻率的快速跳變，無(wú)需通過改變本地振蕩器頻率來(lái)產(chǎn)生快速跳變的載波信號(hào)，避免了在物理實(shí)現(xiàn)上存在的高精度和高純度載波的切換時(shí)間極限限制，有效提高了載波頻率跳變速率。2、跳頻通信過程中能夠?qū)μl子載波簇中各子載波進(jìn)行靈活的比特?cái)?shù)分配和調(diào)制方式分配，既能使所用子載波能夠高效的傳輸數(shù)據(jù)，以提供較大的吞吐率，滿足當(dāng)前多媒體業(yè)務(wù)傳輸?shù)男枨螅煌瑫r(shí)又能使系統(tǒng)具有較低的誤碼率。3、跳頻通信過程中，對(duì)跳頻子載波簇中各子載波進(jìn)行靈活的功率分配和調(diào)制方式分配，提高了跳頻信號(hào)被檢出的難度。同時(shí)在跳頻通信過程還可以發(fā)射干擾功率信號(hào)，以進(jìn)一步增強(qiáng)信息的保密程度。


圖I是常規(guī)跳頻系統(tǒng)發(fā)送裝置組成示意圖。圖2是本發(fā)明的跳頻傳輸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明中載波跳頻信息發(fā)生裝置的一種優(yōu)選實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本發(fā)明中載波跳頻信息發(fā)生裝置的另一種優(yōu)選實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是一種反饋移位寄存器原理圖。圖6是Gold序列的產(chǎn)生原理圖。圖7是本發(fā)明中載波跳頻信息發(fā)生裝置的一種改進(jìn)的優(yōu)選實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。圖8是本發(fā)明的一種將載荷數(shù)據(jù)分配至跳頻子載波簇中各子載波的順序的示意圖。圖9是本發(fā)明中子載波數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)分配裝置的一種優(yōu)選的實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。圖10是本發(fā)明中子載波數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)分配裝置的另一種優(yōu)選的實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。圖11是本發(fā)明中子載波數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)分配裝置的一種改進(jìn)的優(yōu)選實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。圖12是本發(fā)明中子載波數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)分配裝置的另一種改進(jìn)的優(yōu)選實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。圖13是本發(fā)明的發(fā)射裝置產(chǎn)生的跳頻信號(hào)頻譜示意圖。圖14是本發(fā)明的子載波數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)解調(diào)裝置的一種優(yōu)選實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。圖15是本發(fā)明的子載波數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)解調(diào)裝置的另一種優(yōu)選實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施例方式下面描述本發(fā)明的具體實(shí)施方式
。為了提供這些實(shí)施方式的簡(jiǎn)明描述，本文件中未描述實(shí)際實(shí)現(xiàn)方案的所有特征。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，在任何實(shí)際實(shí)現(xiàn)方案的開發(fā)過程中，可能還必須做出一些針對(duì)特定應(yīng)用的其它具體決定，以符合與特定系統(tǒng)和業(yè)務(wù)相關(guān)的約束條件。對(duì)于受益于本公開內(nèi)容的普通技術(shù)人員而言，這些可能復(fù)雜而耗時(shí)的具體決定只是設(shè)計(jì)、制造和生產(chǎn)的常規(guī)任務(wù)。跳頻通信的目的是為了實(shí)現(xiàn)信息傳輸?shù)谋Ｃ苄院涂垢蓴_性。本發(fā)明從OFDM技術(shù)和DMT技術(shù)中吸取了共有的IFFT技術(shù)，使得在進(jìn)行跳頻通信調(diào)制時(shí)，無(wú)需載波信號(hào)發(fā)生器，從而克服傳統(tǒng)的跳頻通信技術(shù)中對(duì)載波信號(hào)發(fā)生器性能要求過高的局限。此外跳頻通信的傳輸信道條件一般比較復(fù)雜，隨著時(shí)間在快速的變化，同時(shí)極易受到敵人的惡意干擾和截獲。在進(jìn)行載荷數(shù)據(jù)傳輸調(diào)制時(shí)，本發(fā)明僅在所選的部分跳頻子載波簇上傳輸載荷有效數(shù)據(jù)，而不是如OFDM技術(shù)和DMT技術(shù)一樣在全部子載波上傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)載荷數(shù)據(jù)。本發(fā)明關(guān) 鍵特征是對(duì)具有隨機(jī)性的跳頻子載波簇中各子載波進(jìn)行靈活的功率和調(diào)制方式分配，各子載波在功率和調(diào)制方式允許的范圍內(nèi)承載載荷數(shù)據(jù)，用IFFT技術(shù)將已調(diào)制子載波信號(hào)映射至?xí)r域。本發(fā)明進(jìn)一步通過支持發(fā)送干擾功率信號(hào)，來(lái)增加跳頻信號(hào)傳輸?shù)碾[蔽性。此外本發(fā)明還通過隨機(jī)化跳頻子載波簇中各子載波承載載荷數(shù)據(jù)的順序來(lái)進(jìn)一步提高傳輸信息的保密性。下面通過對(duì)本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)高保密快速跳頻傳輸系統(tǒng)的一種具體實(shí)施方式
的詳細(xì)描述，來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的高保密快速跳頻傳輸方法。如圖2所示的一種高保密快速跳頻傳輸系統(tǒng)，主要包括發(fā)送裝置、接收裝置和信道。其中發(fā)送裝置包括載波跳頻信息發(fā)生裝置200、子載波數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)分配裝置201、IFFT模塊202、數(shù)模轉(zhuǎn)換器203和發(fā)射模塊204。接收裝置包括接收模塊206、模數(shù)轉(zhuǎn)換器207、FFT模塊208、載波跳頻信息發(fā)生裝置209和子載波數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)解調(diào)裝置210。信道205為有線信道或無(wú)線信道。以下分別對(duì)發(fā)送裝置和接收裝置中的各模塊進(jìn)行一一詳細(xì)介紹I、載波跳頻信息發(fā)生裝置200所述載波跳頻信息發(fā)生裝置200用于產(chǎn)生跳頻通信過程中各時(shí)隙的載波跳頻信息，并將載波跳頻信息輸出到所述的子載波數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)分配裝置201以控制各子載波數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)分配過程。將分配功率且承載載荷數(shù)據(jù)的所有子載波對(duì)應(yīng)為一個(gè)跳頻子載波簇，所述載波跳頻信息包括所述跳頻子載波簇中的子載波個(gè)數(shù)信息、子載波頻點(diǎn)信息、子載波功率信息、子載波調(diào)制方式信息和子載波比特分配數(shù)信息。此外根據(jù)系統(tǒng)需要，所述載波跳頻信息還可以包括將載荷數(shù)據(jù)分配至跳頻子載波簇中各子載波的順序信息。若系統(tǒng)對(duì)保密通信有進(jìn)一步要求，所述載波跳頻信息還可以包括分配干擾功率的子載波個(gè)數(shù)信息、子載波頻點(diǎn)信息和子載波頻點(diǎn)上的功率信息，其中分配干擾功率的子載波頻點(diǎn)不承載載荷數(shù)據(jù)。所述載波跳頻信息發(fā)生裝置200的一種優(yōu)選實(shí)施方式如圖3所示，為一個(gè)載波跳頻信息存儲(chǔ)器300，它存儲(chǔ)著預(yù)先設(shè)計(jì)好的足夠長(zhǎng)時(shí)間(例如500年)的載波跳頻信息。子載波數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)分配裝置201按序從載波跳頻信息存儲(chǔ)器300中讀取需要的載波跳頻信息。
若系統(tǒng)所能提供的總子載波數(shù)為M，跳頻子載波簇中子載波個(gè)數(shù)至多為N(這里N SM)。載波跳頻信息存儲(chǔ)器300可以按表I所示方式存儲(chǔ)載波跳頻信息。其中所述的載波跳頻信息包括所述跳頻子載波簇中的子載波個(gè)數(shù)信息、子載波頻點(diǎn)信息、子載波功率信息、子載波調(diào)制方式信息和子載波比特分配數(shù)信息。 表I載波跳頻信息存儲(chǔ)器300中所存儲(chǔ)的載波跳頻信息
權(quán)利要求
1.一種實(shí)現(xiàn)高保密快速跳頻傳輸?shù)姆椒?，該方法以時(shí)隙為載波駐留時(shí)間單位傳輸數(shù)據(jù)，其特征在于，所述方法包括以下步驟 步驟A，確定當(dāng)前時(shí)隙所對(duì)應(yīng)的載波跳頻信息，將分配功率且承載載荷數(shù)據(jù)的所有子載波對(duì)應(yīng)為一個(gè)跳頻子載波簇，所述載波跳頻信息包括所述跳頻子載波簇中的子載波個(gè)數(shù)信息、子載波頻點(diǎn)信息、子載波功率信息、子載波調(diào)制方式信息和子載波比特分配數(shù)信息； 步驟B，發(fā)送端根據(jù)當(dāng)前時(shí)隙的載波跳頻信息，對(duì)所述跳頻子載波簇中的各子載波進(jìn)行載荷數(shù)據(jù)的比特分配、調(diào)制和功率分配，對(duì)未分配有效功率的剩余子載波分配功率O ; 步驟C，將全部子載波數(shù)據(jù)用IFFT變換方法映射到時(shí)域后形成數(shù)字跳頻信號(hào)，該數(shù)字跳頻信號(hào)經(jīng)數(shù)模變換轉(zhuǎn)換成模擬跳頻信號(hào)后發(fā)送至信道，并經(jīng)信道傳輸至接收端； 步驟D，接收端將收到的模擬跳頻信號(hào)經(jīng)模數(shù)變換為數(shù)字跳頻信號(hào)，然后用FFT變換方法將數(shù)字跳頻信號(hào)變換為頻域子載波數(shù)據(jù)，最后根據(jù)與發(fā)送端同步的當(dāng)前時(shí)隙的載波跳頻信息，將所指定的跳頻子載波簇中各子載波所承載的已調(diào)制載荷數(shù)據(jù)解調(diào)出來(lái)，并按序輸出為原始載荷數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的實(shí)現(xiàn)高保密快速跳頻傳輸?shù)姆椒?，其特征在于，步驟A所述載波跳頻信息中所指定的跳頻子載波簇中各子載波的功率和調(diào)制方式具有偽隨機(jī)性。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的實(shí)現(xiàn)高保密快速跳頻傳輸?shù)姆椒?，其特征在于，步驟A所述載波跳頻信息中還包括將載荷數(shù)據(jù)分配至跳頻子載波簇中各子載波的順序信息；步驟B是按該順序信息對(duì)跳頻子載波簇中的各子載波進(jìn)行載荷數(shù)據(jù)的分配。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的實(shí)現(xiàn)高保密快速跳頻傳輸?shù)姆椒ǎ涮卣髟谟?，步驟A所述載波跳頻信息中所指定的跳頻子載波簇中各子載波的比特分配數(shù)在該子載波所分配的功率和調(diào)制方式所允許范圍內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的實(shí)現(xiàn)高保密快速跳頻傳輸?shù)姆椒ǎ涮卣髟谟?，步驟A所述載波跳頻信息中所指定的跳頻子載波簇中的子載波個(gè)數(shù)和子載波頻點(diǎn)在系統(tǒng)所能提供的全部子載波范圍內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的實(shí)現(xiàn)高保密快速跳頻傳輸?shù)姆椒ǎ涮卣髟谟?，步驟A所述載波跳頻信息還包括分配干擾功率的子載波個(gè)數(shù)信息、子載波頻點(diǎn)信息和子載波頻點(diǎn)上的功率信息，其中分配干擾功率的子載波頻點(diǎn)不承載載荷數(shù)據(jù)； 所述步驟B的處理，還包括對(duì)所述載波跳頻信息中所指定的分配干擾功率的子載波進(jìn)行偽噪聲數(shù)值的填充和功率分配。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的實(shí)現(xiàn)快速跳頻傳輸?shù)姆椒ǎ涮卣髟谟?，步驟A所述載波跳頻信息中所指定的分配干擾功率的子載波頻點(diǎn)上的功率具有偽隨機(jī)性。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的實(shí)現(xiàn)快速跳頻傳輸?shù)姆椒?，其特征在于，步驟A所述載波跳頻信息中分配干擾功率的子載波個(gè)數(shù)和子載波頻點(diǎn)具有偽隨機(jī)性。
9.一種實(shí)現(xiàn)高保密快速跳頻傳輸?shù)南到y(tǒng)，包括發(fā)送裝置、接收裝置和信道，其特征在于，所述發(fā)送裝置包括第一載波跳頻信息發(fā)生裝置、子載波數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)分配裝置、IFFT模塊、數(shù)模轉(zhuǎn)換器和發(fā)送模塊； 所述第一載波跳頻信息發(fā)生裝置用于產(chǎn)生各時(shí)隙載波跳頻信息，包括所指定跳頻子載波簇中的子載波個(gè)數(shù)信息、子載波頻點(diǎn)信息、子載波功率信息、子載波調(diào)制方式信息和子載波比特分配數(shù)信息；所述子載波數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)分配裝置根據(jù)第一載波跳頻信息發(fā)生裝置產(chǎn)生的當(dāng)前時(shí)隙的載波跳頻信息，對(duì)所述跳頻子載波簇中的各子載波進(jìn)行載荷數(shù)據(jù)的比特分配、調(diào)制和功率分配，同時(shí)對(duì)未分配功率的剩余子載波分配功率O，最后將全部子載波數(shù)據(jù)輸出到IFFT模塊的相應(yīng)輸入端口； 所述IFFT模塊將輸入的全部子載波數(shù)據(jù)用IFFT變換方法映射到時(shí)域后形成數(shù)字跳頻信號(hào)，并將該數(shù)字跳頻信號(hào)輸出到數(shù)模轉(zhuǎn)換器； 所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器將輸入的數(shù)字跳頻信號(hào)變換成模擬跳頻信號(hào)，并輸出到發(fā)送模塊；所述發(fā)送模塊根據(jù)傳輸信道的需要對(duì)輸入的模擬跳頻信號(hào)進(jìn)行進(jìn)一步處理后輸出到信道； 所述接收裝置包括接收模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、FFT模塊、第二載波跳頻信息發(fā)生裝置和子載波數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)解調(diào)裝置； 所述接收模塊用來(lái)接收經(jīng)信道傳輸?shù)挠砂l(fā)送模塊輸出的模擬跳頻信號(hào)，然后輸出到模數(shù)轉(zhuǎn)換器； 所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器將輸入的模擬跳頻信號(hào)變換成數(shù)字跳頻信號(hào)，并輸出到FFT模塊；所述FFT模塊將輸入的數(shù)字跳頻信號(hào)映射為頻域子載波數(shù)據(jù)，并輸出到子載波數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)解調(diào)裝置； 所述第二載波跳頻信息發(fā)生裝置用于產(chǎn)生與所述第一載波跳頻信息發(fā)生裝置同步的各時(shí)隙的載波跳頻信息； 所述子載波數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)解調(diào)裝置根據(jù)第二載波跳頻信息發(fā)生裝置產(chǎn)生的當(dāng)前時(shí)隙的載波跳頻信息，從所指定的跳頻子載波簇中各子載波所對(duì)應(yīng)的FFT模塊輸出端口中取出各路已調(diào)制載荷數(shù)據(jù)并進(jìn)行解調(diào)，將解調(diào)出的載荷數(shù)據(jù)按序輸出； 所述傳輸信號(hào)的信道是有線信道或無(wú)線信道，負(fù)責(zé)將發(fā)送裝置發(fā)送的模擬跳頻信號(hào)傳輸?shù)浇邮昭b置。
10.一種實(shí)現(xiàn)高保密快速跳頻傳輸?shù)南到y(tǒng)，包括發(fā)送裝置、接收裝置和信道，其特征在于，所述發(fā)送裝置包括第一載波跳頻信息發(fā)生裝置、子載波數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)分配裝置、IFFT模塊、數(shù)模轉(zhuǎn)換器和發(fā)送模塊； 所述第一載波跳頻信息發(fā)生裝置用于產(chǎn)生各時(shí)隙載波跳頻信息，包括所指定跳頻子載波簇中的子載波個(gè)數(shù)信息、子載波頻點(diǎn)信息、子載波功率信息、子載波調(diào)制方式信息、子載波比特分配數(shù)信息、將載荷數(shù)據(jù)分配至跳頻子載波簇中各子載波的順序信息，以及分配干擾功率的子載波個(gè)數(shù)信息、子載波頻點(diǎn)信息和子載波功率信息； 所述子載波數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)分配裝置根據(jù)第一載波跳頻信息發(fā)生裝置產(chǎn)生的當(dāng)前時(shí)隙的載波跳頻信息，對(duì)所述跳頻子載波簇中的各子載波進(jìn)行載荷數(shù)據(jù)的比特分配、調(diào)制和功率分配；對(duì)所指定的分配干擾功率的子載波填充偽噪聲數(shù)值和分配功率，同時(shí)對(duì)未分配功率的剩余子載波分配功率0，最后將全部子載波數(shù)據(jù)輸出到IFFT模塊的相應(yīng)輸入端口 ； 所述IFFT模塊將輸入的全部子載波數(shù)據(jù)用IFFT變換方法映射到時(shí)域后形成數(shù)字跳頻信號(hào)，并將該數(shù)字跳頻信號(hào)輸出到數(shù)模轉(zhuǎn)換器； 所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器將輸入的數(shù)字跳頻信號(hào)變換成模擬跳頻信號(hào)，并輸出到發(fā)送模塊；所述發(fā)送模塊根據(jù)傳輸信道的需要對(duì)輸入的模擬跳頻信號(hào)進(jìn)行進(jìn)一步處理后輸出到信道；所述接收裝置包括接收模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、FFT模塊、第二載波跳頻信息發(fā)生裝置和子載波數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)解調(diào)裝置； 所述接收模塊用來(lái)接收經(jīng)信道傳輸?shù)挠砂l(fā)送模塊輸出的模擬跳頻信號(hào)，然后輸出到模數(shù)轉(zhuǎn)換器； 所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器將輸入的模擬跳頻信號(hào)變換成數(shù)字跳頻信號(hào)，并輸出到FFT模塊；所述FFT模塊將輸入的數(shù)字跳頻信號(hào)映射為頻域子載波數(shù)據(jù)，并輸出到子載波數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)解調(diào)裝置； 所述第二載波跳頻信息發(fā)生裝置用于產(chǎn)生與所述第一載波跳頻信息發(fā)生裝置同步的各時(shí)隙的載波跳頻信息； 所述子載波數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)解調(diào)裝置根據(jù)第二載波跳頻信息發(fā)生裝置生成的當(dāng)前時(shí)隙的載波跳頻信息，從所指定的跳頻子載波簇中各子載波所對(duì)應(yīng)的FFT模塊輸出端口中取出各路已調(diào)制載荷數(shù)據(jù)并進(jìn)行解調(diào)，將解調(diào)出的載荷數(shù)據(jù)按序輸出； 所述傳輸信號(hào)的信道是有線信道或無(wú)線信道，負(fù)責(zé)將發(fā)送裝置發(fā)送的模擬跳頻信號(hào)傳輸?shù)浇邮昭b置。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種實(shí)現(xiàn)高保密快速跳頻傳輸?shù)姆椒ê拖到y(tǒng)，在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，發(fā)送端根據(jù)當(dāng)前時(shí)隙所指定的載波跳頻信息，對(duì)待發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行子載波簇的比特、調(diào)制方式和功率分配，然后將全部子載波數(shù)據(jù)用IFFT變換方法映射到時(shí)域后，經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換發(fā)送至接收端，接收端的處理過程是發(fā)送端的逆過程。本發(fā)明的系統(tǒng)包括了載波跳頻信息發(fā)生裝置、子載波數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)分配/動(dòng)態(tài)解調(diào)裝置、IFFT/FFT模塊、數(shù)模/模數(shù)轉(zhuǎn)換器和發(fā)送/接收模塊。獲益于本發(fā)明的跳頻系統(tǒng)，可以產(chǎn)生遠(yuǎn)高于常規(guī)單載波跳頻通信系統(tǒng)的頻率跳變速率、跳頻信號(hào)隱蔽性高、抗截獲能力強(qiáng)、通信系統(tǒng)可用性高。同時(shí)本發(fā)明利用多子載波同時(shí)傳輸，提高了無(wú)線頻譜利用率。
文檔編號(hào)H04B1/713GK102638436SQ20121013220
公開日2012年8月15日 申請(qǐng)日期2012年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月28日
發(fā)明者徐超永, 郝麗芳, 陳相寧 申請(qǐng)人:南京大學(xué)