專(zhuān)利名稱(chēng)：跳頻通信網(wǎng)的跳頻圖案產(chǎn)生方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種跳頻通信技術(shù)，尤其是一種跳頻通信網(wǎng)的跳頻圖案產(chǎn)生方法。
背景技術(shù)：
跳頻通信是屬于擴(kuò)頻通信的一種技術(shù)，具有抗干擾，抗截獲等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于軍用通信領(lǐng)域。所謂跳頻，指通信發(fā)射機(jī)靠發(fā)射不同的頻率來(lái)攜帶信息的一種通信方式。為了達(dá)到跳頻通信抗截獲的目的，通常用偽噪聲序列控制發(fā)射機(jī)的頻率跳變，這就使頻率跳變的規(guī)律呈現(xiàn)偽隨機(jī)特性，接收機(jī)如果不能同步的產(chǎn)生相同的偽噪聲序列，則無(wú)法產(chǎn)生與發(fā)射機(jī)相同的頻率跳度規(guī)律(又叫跳頻圖案)。不能同步地產(chǎn)生相同的跳頻圖案的接收機(jī)，是無(wú)法實(shí)時(shí)的解調(diào)發(fā)射來(lái)的跳頻信號(hào)的。這就是說(shuō)，要想不使跳頻信號(hào)被人截獲，最好使用復(fù)雜的跳頻圖案——即使用復(fù)雜的偽隨機(jī)序列。所以，現(xiàn)在的跳頻接收機(jī)和發(fā)射機(jī)都使用級(jí)數(shù)較多的線(xiàn)性移位寄存器，產(chǎn)生較長(zhǎng)周期的偽隨機(jī)序列。例如用m序列，M序列，Gold序列等。其中m序列在跳頻通信中應(yīng)用的比較廣泛。但現(xiàn)有技術(shù)的偽隨機(jī)序列發(fā)生器產(chǎn)生的偽隨機(jī)序列由于使用線(xiàn)性移位寄存器產(chǎn)生，易于被破解。如果采用非線(xiàn)性函數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生，又通常不能保證跳頻網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)跳頻電臺(tái)之間的跳變頻率不發(fā)生重疊或碰撞。本發(fā)明是讓通過(guò)本技術(shù)產(chǎn)生的跳頻圖案既具有較高的復(fù)雜度，又可以保證在用于跳頻網(wǎng)絡(luò)時(shí)能夠保證各個(gè)跳頻臺(tái)使用的頻率不發(fā)生重疊和碰撞。
本發(fā)明的技術(shù)方案一種跳頻通信網(wǎng)的跳頻圖案產(chǎn)生方法，包括n級(jí)m序列產(chǎn)生器單元、二元序列產(chǎn)生單元、矢量映射變換單元和跳頻指令控制字單元；二元序列產(chǎn)生器單元產(chǎn)生的信號(hào)通過(guò)非線(xiàn)性變換后，進(jìn)入矢量映射變換單元，與m序列進(jìn)行矢量映射后，改變了原有的m序列跳頻規(guī)律，變?yōu)榉蔷€(xiàn)性映射后得到的函數(shù)集合，這個(gè)集合中的每一個(gè)函數(shù)都可以作為一個(gè)跳頻通信網(wǎng)絡(luò)的跳頻圖案的頻率控制字，從而產(chǎn)生映射后的跳頻圖案，形成新的跳頻控制字，構(gòu)成跳頻指令控制字單元。
矢量映射變換單元由二進(jìn)制偽隨機(jī)序列發(fā)生器和對(duì)應(yīng)的線(xiàn)性移位器，非線(xiàn)性組合邏輯模塊和模2加邏輯器組成。
偽隨機(jī)序列發(fā)生器為m序列或M序列或Gold序列或其他方法產(chǎn)生的序列的發(fā)生電路。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)現(xiàn)有技術(shù)的偽隨機(jī)序列沒(méi)有經(jīng)過(guò)任何變換或映射而作為跳頻通信的頻率跳變指令，易于被破解。例如，一個(gè)n級(jí)偽隨機(jī)m-序列，若用線(xiàn)性移位寄存器產(chǎn)生時(shí)，其周期長(zhǎng)為L(zhǎng)＝2n-1。要反推出這個(gè)m序列的生成多項(xiàng)式和對(duì)應(yīng)的線(xiàn)性移位寄存器電路結(jié)構(gòu)，并不需要待一個(gè)序列周期碼全部獲得后，才能得到。現(xiàn)代數(shù)學(xué)研究的成果說(shuō)明，只需獲得該序列的大于或等于2n個(gè)連續(xù)的“0”“1”碼，就可以反推出其生成多項(xiàng)式和它的線(xiàn)性移位寄存器的結(jié)構(gòu)。而通過(guò)映射后，由于改變了原來(lái)的跳頻規(guī)律，且變換為非線(xiàn)性，將使分析復(fù)雜度大大增加。例如，有些變換后的跳頻控制字，在規(guī)律上，已經(jīng)完全看不出是m序列了。


圖1是一個(gè)n級(jí)m序列產(chǎn)生器的邏輯電路2為控制字產(chǎn)生電路；
圖3為圖2和圖4合并后的結(jié)構(gòu)框4為影射函數(shù)產(chǎn)生邏輯電路圖5為本發(fā)明原理方框圖具體實(shí)施方式
現(xiàn)有技術(shù)是對(duì)于m-序列生成器，假設(shè)由n級(jí)移位寄存器組成，則該序列周期長(zhǎng)度為L(zhǎng)＝2n-1，在此序列中，任意連續(xù)取n位相臨的0，1元素，作為m-序列的一種狀態(tài)，則共有L個(gè)不同的狀態(tài)。任取其中的一個(gè)狀態(tài)作為初態(tài)，就可以生成一個(gè)m-序列，只是初態(tài)不同決定了該m-序列的相位的不同。對(duì)于跳頻通信網(wǎng)，假設(shè)最多具有L個(gè)用戶(hù)，所以可以共用一個(gè)m-序列生成器；當(dāng)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)最大用戶(hù)數(shù)u＜L，且[L/U]＝Q時(shí)，也可以讓每個(gè)用戶(hù)之間可以錯(cuò)開(kāi)l到Q個(gè)碼片{這里，[x]代表取x舍去小數(shù)部分的整數(shù)}。一般的取跳頻控制指令的位數(shù)為n個(gè)連續(xù)的二進(jìn)制碼元，且跳頻移動(dòng)電臺(tái)所用的控制字之間可以相隔若干個(gè)碼片，這樣，可以確保不會(huì)產(chǎn)生頻率碰撞。
由于采用這種方法產(chǎn)生的跳頻圖案沒(méi)有對(duì)m-序列進(jìn)行映射變換，所以，容易為敵對(duì)的一方破解，所以這里給出一種對(duì)L-維由m-序列的狀態(tài)構(gòu)成的基矢量進(jìn)行映射，產(chǎn)生跳頻通信網(wǎng)絡(luò)的跳頻圖案的方法。
本發(fā)明的方案是，假設(shè)一偽隨機(jī)序列產(chǎn)生器共有m級(jí)線(xiàn)性移位寄存器，它所產(chǎn)生的偽隨機(jī)序列的周期長(zhǎng)度為L(zhǎng)(m序列，L＝2n-1，對(duì)M序列，L＝2n)，n為m-序列移位寄存器級(jí)數(shù)。在該序列中，任取n個(gè)相連續(xù)的“0”，“1”元素組合，作為一個(gè)跳頻控制的基本的矢量；這樣，一個(gè)m序列中，總共應(yīng)該有L個(gè)不同的基本矢量，構(gòu)成一個(gè)矢量空間VL＝(v1，v2，……，vL-1，vL) (1)
用這個(gè)偽隨機(jī)序列所有含有這些矢量的集合中各矢量元素逐個(gè)被另一個(gè)P-維矢量集合KP進(jìn)行映射，映射后的每一個(gè)矢量作為新的跳頻圖案的頻率控制字。則將比VL＝(v1，v2，……，vL-1，vL)的復(fù)雜度大大提高。
這里，假設(shè)KP＝(k1，k2，……，kP-1，kP) (2)KP中的每個(gè)元素是由另一個(gè)二元序列b(x)中的不同的P個(gè)狀態(tài)經(jīng)過(guò)非線(xiàn)性映射而得到的。這里，b(x)可以是某一個(gè)m-序列，M-序列，Gold-序列或者其他方法產(chǎn)生的具有足夠長(zhǎng)度周期的二元序列。
圖1是一個(gè)n級(jí)m序列產(chǎn)生器的邏輯電路圖，其生成函數(shù)為f(x)＝1+c1x+c2x2+……+cn-1xn-1+cnxn………(3)邏輯電路由n個(gè)移位寄存器構(gòu)成，Ci為對(duì)應(yīng)的抽頭系數(shù)，為模2加法器。輸出序列為a(x)。
圖1中的跳頻圖案發(fā)生器每一個(gè)n級(jí)移位寄存器狀態(tài)作為一個(gè)產(chǎn)生跳頻圖案的基本矢量，這些矢量的集合為VL，L＝2n-1；對(duì)應(yīng)的m-序列輸出為a(x)，依次把該序列每n個(gè)相臨的位作為一個(gè)基矢量(截短序列)，則共可構(gòu)成一個(gè)L-維的矢量空間VL＝(v1，v2，……，vL-1，vL)；可以把VL的每個(gè)元素vi作為一個(gè)跳頻控制字，這里Vi＝(ai，ai+1，ai+2，…，ai+n-1)。
顯然這里的VL作為跳頻圖案序列，其復(fù)雜度比較簡(jiǎn)單。
設(shè)有另一個(gè)P-維矢量空間KP＝(k1，k2，……，kP-1，kP)，kP＝[B1，P(X)，B2，P(X)，B2，P(X)，…Bn，P(X)]；Bn，P(X)代表P時(shí)刻圖2中第n個(gè)非線(xiàn)性邏輯電路的輸出。對(duì)vL進(jìn)行如下的映射Vl|KP⇒K1VLK2VL...KPVLK1V1K1V2......K1VLK2V1K2V2......K2VL......KPV1KPV2......KPVL=WP,L......(4)]]>則(4)中，共有pxl個(gè)跳頻控制矢量。以一個(gè)m-序列作為一個(gè)基本跳頻圖案產(chǎn)生源，而以另外一個(gè)二進(jìn)制碼元序列作為變換函數(shù)系數(shù)，進(jìn)行變換產(chǎn)生一個(gè)不容易破解的跳頻圖案?？梢圆捎萌鐖D5所示的方法。包括n級(jí)m序列產(chǎn)生器單元、二元序列產(chǎn)生單元、矢量映射變換單元和跳頻指令控制字單元；二元序列產(chǎn)生器單元產(chǎn)生的信號(hào)通過(guò)非線(xiàn)性變換器變換后，進(jìn)入矢量映射變換單元，與m序列進(jìn)行矢量映射后，改變了原有的m序列跳頻規(guī)律，變?yōu)榉蔷€(xiàn)性映射后得到的函數(shù)集合，這個(gè)集合中的每一個(gè)函數(shù)都可以作為一個(gè)跳頻通信網(wǎng)絡(luò)的跳頻圖案的頻率控制字，從而產(chǎn)生映射后的跳頻圖案，形成新的+跳頻控制字，構(gòu)成跳頻指令控制字單元。
這里，對(duì)于非網(wǎng)絡(luò)跳頻設(shè)備，其m-序列級(jí)數(shù)可以根據(jù)需要的復(fù)雜度進(jìn)行選擇；其映射函數(shù)也可以采用能夠使跳頻指令隨機(jī)均勻的控制方法。
則在任一時(shí)刻可用如下的變換函數(shù)產(chǎn)生的跳頻碼字Tpz(i)=fi,ln(x)⊕B(x)=(Ai⊕Bi,Ai+1⊕Bi+1,···,Ai+n-1⊕Bi+n-1)...(5)]]>公式(5)實(shí)施的電路結(jié)構(gòu)如圖2所示；圖2為控制字產(chǎn)生電路；B1，Q(x)，。。。，Bn，Q(x)由圖4的電路產(chǎn)生，W1，W2，…Wn-2，Wn為輸出的跳頻控制字的二元狀態(tài)元素組。B(X)函數(shù)產(chǎn)生邏輯電路結(jié)構(gòu)如圖4所示，影射函數(shù)產(chǎn)生邏輯電路上部是一個(gè)二元序列發(fā)生器電路，Bi，Q(X)代表Q時(shí)刻的輸出。它是由該時(shí)刻的映射函數(shù)變量存儲(chǔ)器存儲(chǔ)的狀態(tài)經(jīng)過(guò)邏輯變換模塊電路的非線(xiàn)性變換而得來(lái)的。邏輯變換電路1到邏輯變換電路n執(zhí)行非線(xiàn)性邏輯變換的電路功能。圖2和圖4合并電路總體的簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)可以用圖3表示。圖4中，上面的線(xiàn)性移位寄存器用于產(chǎn)生m-序列(實(shí)際應(yīng)用中也可以用其他方法產(chǎn)生相關(guān)的2元序列，只要認(rèn)為周期符合要求即可)，其階數(shù)為S(這里s最好不小于n)。映射函數(shù)變量存儲(chǔ)器，則用來(lái)存儲(chǔ)某一時(shí)刻的狀態(tài)，用來(lái)供不同編號(hào)的邏輯電路對(duì)它進(jìn)行非線(xiàn)性邏輯映射，從而產(chǎn)生新的函數(shù)B(X)＝[B1，Q(X)，B2，Q(X)，B3，Q(X)，……，Bn，Q(X)]，這里Bi，Q(x)∈(0，1).設(shè)在q時(shí)刻，圖-1中的m-序列生成其中的狀態(tài)為Vq＝[aq，aq+1，aq+2，……，aq+n-1]B(X)函數(shù)對(duì)應(yīng)的狀態(tài)為BQ(X)＝[B1，Q(X)，B2，Q(X)，B3，Q(X)，……，Bn，Q(X)]則此時(shí)的跳頻網(wǎng)絡(luò)某一跳頻臺(tái)被分配的產(chǎn)生跳頻圖案的控制字為KQE＝VqBQ(X)＝[aq+EnB0，Q，aq+En+1B1，Q，aq+En+2B2，Q，……，aq+E2n-1Bn-1，Q]而另外一個(gè)跳頻臺(tái)假設(shè)的跳頻圖案為KQM＝VqBQ(X)＝[aq+MnB0，Q，aq+Mn+1B1，Q，aq+2B2，Q，……，aq+M2n-1Bn-1，Q]這里，E和M可以為(1，2，。。。，2n-1)中的任何一個(gè)數(shù)，代表了m-序列狀態(tài)之間的相位差，但|E-M|/n＝R，要求R為不為零的整數(shù)。合理設(shè)計(jì)R，能確保跳頻網(wǎng)絡(luò)中，各個(gè)電臺(tái)的跳頻頻率不會(huì)發(fā)生頻率重疊或者叫頻率碰撞的狀態(tài)。
權(quán)利要求
1.一種跳頻通信網(wǎng)的跳頻圖案產(chǎn)生方法，其特征是包括n級(jí)m序列產(chǎn)生器單元、二元序列產(chǎn)生單元、矢量映射變換單元和跳頻指令控制字單元；二元序列產(chǎn)生器單元產(chǎn)生的信號(hào)通過(guò)非線(xiàn)性變換器變換后，進(jìn)入矢量映射變換單元，與m序列進(jìn)行矢量映射后，改變了原有的m序列跳頻規(guī)律，變?yōu)榉蔷€(xiàn)性映射后得到的函數(shù)集合，這個(gè)集合中的每一個(gè)函數(shù)都可以作為一個(gè)跳頻通信網(wǎng)絡(luò)的跳頻圖案的頻率控制字，從而產(chǎn)生映射后的跳頻圖案，形成新的跳頻控制字，構(gòu)成跳頻指令控制字單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的跳頻通信網(wǎng)的跳頻圖案產(chǎn)生方法，其特征是矢量映射變換單元由二進(jìn)制偽隨機(jī)序列發(fā)生器和對(duì)應(yīng)的線(xiàn)性移位器，非線(xiàn)性組合邏輯模塊和模2加邏輯器組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的跳頻通信網(wǎng)的跳頻圖案中的二元序列發(fā)生器，其特征是偽隨機(jī)序列發(fā)生器為m序列或M序列或Gold序列或其他方法產(chǎn)生的序列的發(fā)生電路。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種跳頻通信網(wǎng)的跳頻圖案產(chǎn)生方法，包括n級(jí)m序列產(chǎn)生器單元、二元序列產(chǎn)生單元、矢量映射變換單元和跳頻指令控制字單元；二元序列產(chǎn)生器單元產(chǎn)生的信號(hào)通過(guò)非線(xiàn)性變換器變換后，進(jìn)入矢量映射變換單元，與m序列進(jìn)行矢量映射后，改變了原有的m序列跳頻規(guī)律，變?yōu)榉蔷€(xiàn)性映射后得到的函數(shù)集合，這個(gè)集合中的每一個(gè)函數(shù)都可以作為一個(gè)跳頻通信網(wǎng)絡(luò)的跳頻圖案的頻率控制字，從而產(chǎn)生映射后的跳頻圖案，形成新的跳頻控制字，構(gòu)成跳頻指令控制字單元。本發(fā)明是讓通過(guò)本技術(shù)產(chǎn)生的跳頻圖案既具有較高的復(fù)雜度，又可以保證在用于跳頻網(wǎng)絡(luò)時(shí)能夠保證各個(gè)跳頻臺(tái)使用的頻率不發(fā)生重疊和碰撞。
文檔編號(hào)H04B1/69GK1780164SQ200410060280
公開(kāi)日2006年5月31日 申請(qǐng)日期2004年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月24日
發(fā)明者周常柱 申請(qǐng)人:周常柱