一種自適應跳頻圖案的產(chǎn)生方法

一種自適應跳頻圖案的產(chǎn)生方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種自適應跳頻圖案的產(chǎn)生方法，通信雙方利用信道估計得到相同的信雜比SNR、信干比SIR，然后生成跳頻圖案的調(diào)整因子Vt，并與偽隨機序列發(fā)生器生成的跳頻圖案控制字rt運算得到跳頻圖案控制字，該跳頻圖案控制字用于生成跳頻圖案。在本發(fā)明中，利用信道估計實現(xiàn)基于信道動態(tài)性的自適應跳頻圖案產(chǎn)生，而這種自適應跳頻圖案所利用的信道動態(tài)性是通信雙方專有的特性，任何第三方都無法復制，從而更進一步地提高了抗截獲性，更重要的是，即便是一臺設備被敵方破解或獲取仍然不能實施有效截獲和干擾。
【專利說明】一種自適應跳頻圖案的產(chǎn)生方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于無線通信【技術領域】，更為具體地講，涉及跳頻通信系統(tǒng)中一種自適應跳頻圖案的產(chǎn)生方法。
【背景技術】
[0002]跳頗通信是一種擴頻通信技術，它將通信頻段劃分成若干窄帶子信道，并用子信道的中心頻率來標識這些子信道，在通信中通過類似隨機選擇這些頻點對應的信道，即周期性地改變通信子信道的頻率進行通信，因此被稱為跳頻通信，正是由于其瞬時工作頻點的隨機跳變性，具有抗干擾，抗截獲等優(yōu)點，被廣泛應用于需要保密的通信領域。
[0003]跳頻通信中的關鍵技術包括跳頻同步、跳頻圖案生成等。這是因為由于跳頻的頻率是跳變的，收發(fā)雙方必須依次按同樣的方式進行跳變頻率，即進行同步跳變(發(fā)方發(fā)送的跳頻點與收方接收的跳頻點一致)才能進行正常通信，也正是這樣，跳頻同步過程是敵我雙方關注的焦點問題之一。另一方面，跳頻圖案決定了跳頻通信中頻率跳變的規(guī)律，只有收發(fā)雙方同步一致的跳變才能進行通信，如果敵方一定通過情報或電子手段偵測或破解了跳頻圖案，就可以有針對性地進行竊聽或干擾，因而跳頻圖案必須設計得足夠復雜才能具有良好的抗干擾和抗截獲能力。為此，理論上采用具有類似噪聲特性的跳變規(guī)律是最佳的，但實際應用中只能產(chǎn)生特定長度的偽噪聲序列用于控制發(fā)射機的頻率跳變，這就使頻率跳變的規(guī)律呈現(xiàn)偽隨機特性，其破解難度與跳頻同步機制、跳頻速率(即單跳持續(xù)周期的倒數(shù))、跳頻圖案的頻率集大小及其周期有關。一般而言，跳頻圖案速率越高，跟蹤越難，跳頻周期越長，捕獲整個跳頻圖案的可能性越小，破解難度越大，而頻率集的大小主要反映抗干擾能力，如僅有兩個頻點的跳頻圖案也可以做到非常的長，但很容易被干擾，只需要在已知頻率集大小的情況下針對這兩個頻點進行阻塞式干擾即可。
[0004]現(xiàn)有跳頻圖案通常有兩種產(chǎn)生方法，一是基于線性運算的偽隨機序列，二是基于非線性運算的偽隨機序列。前者實現(xiàn)簡單，如m序列，M序列，Gold序列等通過線性移位器實現(xiàn)，為了產(chǎn)生較長周期的偽隨機序列，都使用級數(shù)較多的線性移位寄存器；后者采用了非線性函數(shù)發(fā)生器得到偽隨機序列，但難于保證不同偽隨機序列間的正交性或準正交性，即容易造成跳頻網(wǎng)絡中各個跳頻電臺之間的跳變頻率重疊或碰撞問題，所以目前大多仍采用線性發(fā)生器。
[0005]但是這些序列的特性和序列結(jié)構(gòu)已有非常成熟的研究成果，其結(jié)構(gòu)破解是很容易的，即敵方能夠構(gòu)造出所有的序列來進行匹配搜搜，但真正破解是很難的，原因在于:①跳頻圖案對應的隨機序列可以是所有序列中的一個，而碼空間的大小使得這種窮舉搜索是不可行的，②即便是知道使用了哪個序列，跳頻圖案的相位跟蹤在跳頻圖案周期很長(最大為年的數(shù)量級)的情形下也是很難的。盡管如此，已有研究表明基于高階累積量統(tǒng)計的方法對偽隨機序列的特性進行評估理論上可以實現(xiàn)快速序列匹配及其相位估計。另一方面，一旦某一部跳頻電臺落入敵手，其序列產(chǎn)生原理可以通過軟硬件分析得出，因而其固定跳頻圖案的模式就成為己方跳頻網(wǎng)的最大威脅，因此急需一種動態(tài)的跳頻圖案產(chǎn)生機制。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種自適應跳頻圖案的產(chǎn)生方法，以實現(xiàn)跳頻圖案的動態(tài)產(chǎn)生，提高跳頻圖案的抗截獲性。
[0007]為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明自適應跳頻圖案的產(chǎn)生方法，通信雙方通過同步過程獲得相同的偽隨機序列發(fā)生器初始序列，并根據(jù)該初始序列生成跳頻圖案控制字rt，其特征在于，包括以下步驟:
[0008](I)、通信雙方進行信道估計，得到相同的信雜比SNR、信干比SIR ；
[0009](2)、通信雙方利用調(diào)整函數(shù)Vt=f (SNR，SIR)生成跳頻圖案的調(diào)整因子Vt ；
[0010](3)、通信雙方通過調(diào)整因子Vt和偽隨機序列發(fā)生器生成的跳頻圖案控制字rt運算得到跳頻圖案控制字^，該跳頻圖案控制字6用于構(gòu)成跳頻碼，在跳頻碼中依次取出二進制數(shù)，并作為索引值根據(jù)頻率映射表取出對應的頻率作為當前的頻點；
[0011](4)、重復步驟(1)~(3)，構(gòu)成頻率按時間變化的樣式即跳頻圖案。
[0012]本發(fā)明的發(fā)明目的是這樣實現(xiàn)的:
[0013]本發(fā)明自適應跳頻圖案的產(chǎn)生方法，通信雙方利用信道估計得到相同的信雜比SNR、信干比SIR，然后生成跳頻圖案的調(diào)整因子Vt，并與偽隨機序列發(fā)生器生成的跳頻圖案控制字rt運算得到跳頻圖案控制字6，該跳頻圖案控制字6用于生成跳頻圖案。在本發(fā)明中，利用信道估計實現(xiàn)基于信道動態(tài)性的自適應跳頻圖案產(chǎn)生，而這種自適應跳頻圖案所利用的信道動態(tài)性是通信 雙方專有的特性，任何第三方都無法復制，從而更進一步地提高了抗截獲性，更重要的是，即便是一臺設備被敵方破解或獲取仍然不能實施有效截獲和干擾。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是跳頻通信的基本流程圖；
[0015]圖2是本發(fā)明自適應跳頻圖案的產(chǎn)生方法一【具體實施方式】原理圖；
[0016]圖3是圖2中改變跳頻圖案控制字的實現(xiàn)框圖；
[0017]圖4是圖2所示實施方式中狀態(tài)轉(zhuǎn)移和時序示意圖。
【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】進行描述，以便本領域的技術人員更好地理解本發(fā)明。需要特別提醒注意的是，在以下的描述中，當已知功能和設計的詳細描述也許會淡化本發(fā)明的主要內(nèi)容時，這些描述在這里將被忽略。
[0019]本發(fā)明自適應跳頻圖案的產(chǎn)生方法在現(xiàn)有跳頻圖案產(chǎn)生方法的基礎上引入了基于信道特性的同步控制機制，自適應產(chǎn)生跳頻圖案。其中同步控制是指通信雙方協(xié)作形成一致的跳頻圖案過程和方法。
[0020]眾所周知，跳頻通信(FH, Frequency Hopping)作為一種擴頻通信方式(SS,Spectrum Spreading),采用了跳頻碼作為節(jié)點標識的多址接入,這類似于直接序列擴頻通信(DSSS, Direct Sequence Spectrum Spreading)中以擴頻碼為節(jié)點標識來區(qū)分不同節(jié)點。[0021]不失一般性，這里僅以兩個跳頻電臺A、B為例，它們的跳頻碼分別為CA、CB，它們均可表示為二進制序列，如下所示:
【權利要求】
1.一種自適應跳頻圖案的產(chǎn)生方法，通信雙方通過同步過程獲得相同的偽隨機序列發(fā)生器初始序列，并根據(jù)該初始序列生成跳頻圖案控制字rt，其特征在于，包括以下步驟: (1)、通信雙方進行信道估計，得到相同的信雜比SNR、信干比SIR； (2)、通信雙方利用調(diào)整函數(shù)Vt=f(SNR，SIR)生成跳頻圖案的調(diào)整因子Vt ； (3)、通信雙方通過調(diào)整因子Vt和偽隨機序列發(fā)生器生成的跳頻圖案控制字rt運算得到跳頻圖案控制字^，該跳頻圖案控制字6用于構(gòu)成跳頻碼，在跳頻碼中依次取出二進制數(shù)，并作為索引值根據(jù)頻率映射表取出對應的頻率作為當前的頻點； (4)、重復步驟(1)~(3)，構(gòu)成頻率按時間變化的樣式即跳頻圖案。
2.權利要求1所述的自適應跳頻圖案的產(chǎn)生方法，其特征在于，所述的通信雙方還進行通信質(zhì)量評估，將數(shù)據(jù)或信令傳輸中的誤碼率PBEK、誤幀率Pfek以及編碼形式錯誤樣式PtnE等參數(shù)收集起來，作為控制跳頻圖案改變的控制輸入即輸入到調(diào)整函數(shù)生成調(diào)整因子Vt,調(diào)整函數(shù)為 Vt=f (SNR, SIR, Pbee, Pfee, PtnE)。
3.權利要求1所述的自適應跳頻圖案的產(chǎn)生方法，其特征在于，所述的調(diào)整函數(shù)為:
Vt= a j.SNR+ α 2.SIR+ α 3.Pbee+ α 4.Pfee+ α 5.PtnE, 其中，Ci1~Ci5分別為調(diào)整函數(shù)中各參數(shù)參量的加權因子，調(diào)整函數(shù)得到一個調(diào)控因子Vt e [O, VfflaJ，其中Vmax是最大輸出。
4.權利要求1所述的自適應跳頻圖案的產(chǎn)生方法，其特征在于，所述的通信雙方通過調(diào)整因子Vt和偽隨機序列發(fā)生器生成的跳頻圖案控制字rt運算得到跳頻圖案控制字6為:
5.權利要求1所述的自適應跳頻圖案的產(chǎn)生方法，其特征在于，所述的偽隨機序列發(fā)生器生成的跳頻圖案控制字rt為:


6.權利要求1所述的自適應跳頻圖案的產(chǎn)生方法，其特征在于，所述信道的信干比、信噪比測量值是頻率集中任意頻點上的該測量值低于某個閥值時，該頻點被臨時從頻率集中剔除，被剔除的頻點將在一定時間范圍內(nèi)不被使用，即不會在跳頻圖案中出現(xiàn)，但通過超時機制使得這些頻點在通過重新測量后可能被再次納入跳頻圖案中。
7.權利要求2所述的自適應跳頻圖案的產(chǎn)生方法，其特征在于，所述編碼形式錯誤樣式PtnE包括錯誤樣式特性，如隨機錯誤還是突發(fā)錯誤，以及突發(fā)錯誤的持續(xù)時間(以符號周期或以時間為單位)等信息。 編碼形式錯誤樣式PtnE也可以分成兩個參數(shù)，也可以基于所述編碼方式合并為一個參數(shù)； 當編碼形式錯誤樣式PtnE為合并的編碼參數(shù)時，可以表示為:.JO隨機鉛誤

【文檔編號】H04B1/713GK103944606SQ201410072070
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年2月28日 優(yōu)先權日:2014年2月28日
【發(fā)明者】鄺育軍, 顧杰, 楊峰, 易翔, 趙賢, 李鵬程 申請人:電子科技大學