專利名稱：一種基于虛擬運(yùn)動天線的空間擴(kuò)頻安全通信方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于擴(kuò)頻通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及了采用新型擴(kuò)頻方法使位于不同方位的 竊聽接收機(jī)不能解調(diào)信息的安全通信技術(shù)。
背景技術(shù)：
擴(kuò)頻技術(shù)在現(xiàn)代無線通信系統(tǒng)中具有廣泛的應(yīng)用，如碼分多址移動通信系統(tǒng)，全 球定位系統(tǒng)，衛(wèi)星通信系統(tǒng)等。目前主要的擴(kuò)頻技術(shù)有直接序列擴(kuò)頻系統(tǒng)(DS-SS)，頻率跳 變擴(kuò)頻系統(tǒng)(FH-SS)，時間跳變擴(kuò)頻系統(tǒng)(TH-SS)，以及這三種基本方式組合的混合擴(kuò)頻系 統(tǒng)。這些擴(kuò)頻技術(shù)擴(kuò)頻調(diào)制都是在信號時域完成的，信號經(jīng)過放大器后由天線輻射，這樣輻 射信號在波束范圍內(nèi)(包括旁瓣輻射信號)的信號星座圖是相同的。由于天線輻射方向圖 的原因，接收機(jī)在空間的任何方位只存在接收信號能量大小方面的差異，不同方位接收機(jī) 接收信號仍然包含與主瓣方向相同的通信信息，只要接收機(jī)有足夠的靈敏度，總是能夠正 確解調(diào)出通信信息的。為了對抗竊聽接收，本發(fā)明用天線虛擬運(yùn)動的擴(kuò)頻方式來增加調(diào)解 難度，保護(hù)通信信息。天線虛擬運(yùn)動即通過天線快速切換實現(xiàn)頻譜擴(kuò)展，在天線快速切換方式上類似于 時間調(diào)制陣。時間調(diào)制陣在天線陣方向綜合方面有過報道，利用時間這個天線陣的第 四維變量降低輻射方向圖的旁瓣電平，但使用時間調(diào)制來綜合方向圖存在諧波分量，影響 發(fā)射信號能量有效利用，方向圖綜合算法都在力求減小諧波分量，在接收機(jī)中需要采用濾 波器濾除諧波分量。也有文獻(xiàn)提出了采用兩個一次諧波分量和基頻分量構(gòu)成一個單脈沖測 向系統(tǒng)，這也僅僅將兩個一次諧波分量應(yīng)用到測向功能中。這些諧波分量中包含了與基頻 分量相同的信息含量，本發(fā)明的目的就是利用諧波分量和基頻分量一起在空間形成一個空 間擴(kuò)頻信號。與時間調(diào)制陣不同的是本發(fā)明中的虛擬運(yùn)動每次僅用一個單元發(fā)射，不用復(fù) 雜的多單元激勵和方向圖綜合算法，隨機(jī)切換天線的目的是擴(kuò)展信號頻譜，提高信號保密 性。

發(fā)明內(nèi)容
1、發(fā)明目的本發(fā)明的目的是提供一種安全通信方法，為信息無線傳輸增加一項 防竊聽的保障措施。2、技術(shù)方案為了達(dá)到上述的發(fā)明目的，本發(fā)明包括下列步驟(1)設(shè)計了信號發(fā)射陣列發(fā)射陣列中包含的陣元都是相同的全向輻射天線，陣
元間距為d = 4;i，其中λ為反射信號的波長，陣元分別用序號1，2，……R表示，并且所 2
有的陣元都由高速的射頻開關(guān)控制陣元的導(dǎo)通和關(guān)閉，對于每一段時間開關(guān)控制只有一個 天線在輻射信號，利用切換天線實現(xiàn)發(fā)射天線的直線虛擬運(yùn)動。發(fā)射陣元采用的激勵信號 為bnejut，其中bne {+1,-1}為待發(fā)送的二進(jìn)制比特信息，η = 1，2，……，N，ω為發(fā)射信 號的角頻率。
(2)根據(jù)選擇的擴(kuò)頻碼的不同選擇發(fā)射天線天線陣中發(fā)射天線的虛擬運(yùn)動方式 是由擴(kuò)頻碼控制完成的，bn e {+1，-1}為待發(fā)送的二進(jìn)制比特信息，其中η = 1，2，……， N，選擇使用的擴(kuò)頻碼記為qme {+1，-1}，擴(kuò)頻碼周期為1其中!11= 1,2,……，M，每一個二 進(jìn)制比特信息都在陣元總數(shù)為R的切換天線直線陣中選擇M個單元進(jìn)行發(fā)射，第m個擴(kuò)頻 碼片對應(yīng)的發(fā)射天線序號為Ln,m，切換方法如下第一步當(dāng)qi = 1 時，Lna = 1，當(dāng) qi = -1 時，Lna = 2 ；第二步對于m = 2，3，……，M，計算 Ln,m = Lmn^O. 5 (3+qm .qj，得到的集合{Ln, m}，m= 1，2，……M就是信息碼bn對應(yīng)的發(fā)射天線序號集合。(3)根據(jù)期望接收機(jī)的方位設(shè)置天線陣陣元相移器相移設(shè)期望接收機(jī)所在的空 間方位為Ψ，為了在Ψ方位形成一個空間擴(kuò)頻信號，根據(jù)O)中的天線選擇方法，序號為 Ln,m的天線對應(yīng)的相移器相移大小為
權(quán)利要求
1.一種基于虛擬運(yùn)動天線的空間擴(kuò)頻信號發(fā)射機(jī)，其特征在于采用天線切換發(fā)射信號 的方式虛擬天線的真實運(yùn)動，并且天線的切換方式是由擴(kuò)頻碼控制，利用切換天線發(fā)射信 號產(chǎn)生的基頻分量和所有諧波分量構(gòu)成一個空間擴(kuò)頻信號，其信號特征區(qū)別于采用時間調(diào) 制陣進(jìn)行方向圖綜合中只需要基頻分量，也不同于時間調(diào)制單脈沖中用基頻分量和兩個一 次諧波分量構(gòu)成單脈沖測向。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于虛擬運(yùn)動天線的空間擴(kuò)頻信號發(fā)射機(jī)，其特征在于采用 切換天線的方式發(fā)射信號，利用了天線開關(guān)函數(shù)產(chǎn)生的基頻分量和所有的諧波分量在空間 某個特定的方向形成一個空間擴(kuò)頻信號，是一種新的擴(kuò)頻信號產(chǎn)生方式。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于虛擬運(yùn)動天線的空間擴(kuò)頻信號發(fā)射機(jī)，其特征在于對 于每一個擴(kuò)頻碼片時隙內(nèi)，所述的天線陣中發(fā)射天線的虛擬運(yùn)動方式是由擴(kuò)頻碼控制完成 的，bn e {+1，-1}為待發(fā)送的二進(jìn)制比特信息，其中η= 1,2,……，N，選擇使用的擴(kuò)頻碼 記為qme {+1，-1}，擴(kuò)頻碼周期為M，其中m= 1，2，……，M，每一個二進(jìn)制比特信息都在陣 元總數(shù)為R的切換天線直線陣中選擇M個單元進(jìn)行發(fā)射，第m個擴(kuò)頻碼片對應(yīng)的發(fā)射天線 序號為Ln,m，切換方法如下第一步當(dāng) Q1 = 1 時，Lna = 1，當(dāng) qi = -1 時，Lna = 2 ；第二步對于m= 2，3，……，M，計算Ln,m = 1^4+0.5(3+ · qj，得到的集合{Ln,m}， m= 1,2,……M就是信息碼bn對應(yīng)的發(fā)射天線序號集合。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于虛擬運(yùn)動天線的空間擴(kuò)頻安全通信方法，是一種新的擴(kuò)頻信號產(chǎn)生方法，通過天線的切換仿真天線的運(yùn)動，天線切換方式由擴(kuò)頻碼控制，利用切換天線產(chǎn)生的基頻分量和所有的諧波分量在空間某個特定的方位形成一個空間擴(kuò)頻信號。本發(fā)明包含有一個擴(kuò)頻信號發(fā)射機(jī)和兩個相對于發(fā)射機(jī)空間方位不同的擴(kuò)頻信號接收機(jī)，發(fā)射機(jī)采用多個陣元組成的天線陣列發(fā)射信號，接收機(jī)一個為期望接收機(jī)，一個為竊聽接收機(jī)，利用本發(fā)明發(fā)射的空間擴(kuò)頻信號，期望接收機(jī)可以正確的捕獲、解調(diào)信號，在偏離期望接收機(jī)方位的竊聽接收機(jī)雖然能接收到類似的信號功率，但卻不能捕獲和解調(diào)有用信息，這樣發(fā)射的空間擴(kuò)頻信號為信息無線傳輸增加了一項防竊聽的保障措施。
文檔編號H04B1/7075GK102064851SQ20101051959
公開日2011年5月18日 申請日期2010年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月26日
發(fā)明者宋茂忠, 曹廣利, 洪濤 申請人:南京航空航天大學(xué)