一种基于变参数扩跳频的隐蔽信号设计方法

本发明属于通信，尤其涉及一种基于变参数扩跳频的隐蔽信号设计方法。

背景技术：

1、在复杂的战场环境中，非法合作方通过各种检测方法截获信息，信息传输的安全性受到了严重影响，如何提升通信系统的抗截获性能成为军事作战制胜的关键点，随着抗截获技术的不断发展，出现了大信号掩盖技术和变参数扩跳频技术等新的抗截获方法，与传统的直接序列扩频技术相比，这些技术能够更好的提升信号的抗截获性能。

2、大信号掩盖技术是用大功率信号掩盖携带保密数据的有用信号进行传输，大信号具有强功率、显著参数特征，可降低保密数据被非法合作方截获的概率。变参数扩跳频技术在传统扩跳频的基础上引入时变参数，用时变参数对信号码片域、符号域和频率域的参数进行随机化处理，消除了传统扩跳频技术固定参数引起的循环平稳特征，提高了抗截获性能。

3、大多数抗截获技术以直接序列扩频为主，直接序列扩频通过伪随机序列扩展信号频谱，降低信号功率谱密度，使得信号淹没在噪声中，信息隐蔽性能很好，但直接扩频序列的参数是固定的，固定通信参数使直接扩频序列具有循环平稳特征，为非法合作方截获信号提供了突破口。为了提高信号的抗截获能力，需要提供一种基于变参数扩跳频的隐蔽信号，用较大功率的掩盖信号覆盖变参数扩跳频有用信号，但现有技术中还没有这种信号的生成方式。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种基于变参数扩跳频的隐蔽信号设计方法，以增强信号的抗截获能力。

2、为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

3、一种基于变参数扩跳频的隐蔽信号设计方法，包括以下步骤：

4、s1：发送端将待传输数据分为保密数据和普通数据；

5、s2：对保密数据进行直接序列扩频调制，得到第一直接序列扩频信号；

6、s3：对第一直接序列扩频信号进行跳频，得到有用信号；

7、s4：对普通数据进行直接序列扩频调制，得到第二直接序列扩频信号；

8、s5：对第二直接序列扩频信号进行跳频，得到掩盖信号；

9、s6：将已生成的有用信号和掩盖信号叠加，得到混合信号并发送到信道中。

10、进一步地，步骤s1中，假设信源产生的待传输数据为二进制比特信息数据流a(t)，将待传输数据分为保密数据和普通数据，其中，保密数据as(t)为：

11、

12、普通数据aw(t)为：

13、

14、其中，as、aw为信息码，取值为+1或-1，ta为码元宽度，gn(t)为持续时间为ta的矩形脉冲。

15、进一步地，步骤s2中，对保密数据进行直接序列扩频调制，具体步骤如下：

16、s201：假设有n个数据符号，产生长度为64的m序列作为pn序列；

17、s202：设置扩频码片周期集，每个数据符号从集合中随机选取一个参数作为当前pn序列码片的码片周期，pn序列cs(t)为：

18、

19、其中，cs取值为+1或-1，tc为码片宽度，gc(t)为周期为tc的矩形脉冲；

20、将保密数据as(t)与pn序列cs(t)相乘，得到扩频信号ds(t)为：

21、

22、其中，ds取值为+1或-1；

23、s203：对扩频信号ds(t)进行载波频率为fc的bpsk调制，得到第一直接序列扩频信号dks(t)为：

24、

25、其中，ps为信号的平均功率。

26、进一步地，步骤s3中，对第一直接序列扩频信号dks(t)进行跳频的步骤如下：

27、s301：设置载波频率集合，定义特定的带宽范围以生成等间距的w个频点，w>n；

28、s302：一个符号内产生一个伪随机序列，将伪随机序列转化为十进制数a，a∈{1,2,...,w}；

29、s303：根据十进制数a，选择序号为a的频率作为跳频频率fs；

30、s304：用第一直接序列扩频信号dks(t)去调制跳频频率为fs的载波信号，得到有用信号s(t)：

31、

32、进一步地，步骤s4中，对普通数据进行直接序列扩频调制，具体步骤如下：

33、s401：产生长度为32的m序列作为pn序列，pn序列cw(t)为：

34、

35、其中，cw取值为+1或-1；

36、s402：将普通数据aw(t)与pn序列cw(t)相乘，得到扩频信号dw(t)为：

37、

38、其中，dw取值为+1或-1；

39、s403：对扩频信号dw(t)进行载波频率为fc的bpsk调制，得到第二直接序列扩频信号dkw(t)为：

40、

41、其中，pw为信号的平均功率。

42、进一步地，步骤s5中，在同一个符号周期内，普通数据跳频频率fw要大于保密数据跳频频率fs，fw为：

43、fw＝fs+df1 (8)

44、用第二直接序列扩频信号dkw(t)去调制跳频频率为fw的载波信号，得到掩盖信号w(t)：

45、

46、进一步地，步骤s6中，设置掩盖信号功率比有用信号功率大9db，两个信号叠加得到混合信号h(t)发送到信道中：

47、

48、本发明的有益效果是：

49、1、本发明将大信号掩盖技术与变参数扩跳频技术相结合，可以提高数据传输的安全性，提升信号的抗截获能力；

50、2、本发明加入变参数扩跳频技术，通过在频率域和时间域上对信号进行变参数操作，增加了非法合作方解调信号的难度；

51、3、本发明在发送端将有用信号和掩盖信号叠加后直接发送到合作方，不需要经过卫星转发，减少了信号传输的时延，降低了信号被窃听的风险。

技术特征：

1.一种基于变参数扩跳频的隐蔽信号设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的一种基于变参数扩跳频的隐蔽信号设计方法，其特征在于，步骤s1中，假设信源产生的待传输数据为二进制比特信息数据流a(t)，将待传输数据分为保密数据和普通数据，其中，保密数据as(t)为：

3.如权利要求2所述的一种基于变参数扩跳频的隐蔽信号设计方法，其特征在于，步骤s2中，对保密数据进行直接序列扩频调制，具体步骤如下：

4.如权利要求3所述的一种基于变参数扩跳频的隐蔽信号设计方法，其特征在于，步骤s3中，对第一直接序列扩频信号dks(t)进行跳频的步骤如下：

5.如权利要求4所述的一种基于变参数扩跳频的隐蔽信号设计方法，其特征在于，步骤s4中，对普通数据进行直接序列扩频调制，具体步骤如下：

6.如权利要求5所述的一种基于变参数扩跳频的隐蔽信号设计方法，其特征在于，步骤s5中，在同一个符号周期内，普通数据跳频频率fw要大于保密数据跳频频率fs，fw为：

7.如权利要求6所述的一种基于变参数扩跳频的隐蔽信号设计方法，其特征在于，步骤s6中，设置掩盖信号功率比有用信号功率大9db，两个信号叠加得到混合信号h(t)发送到信道中：

技术总结
本发明公开了一种基于变参数扩跳频的隐蔽信号设计方法，属于通信技术领域。本发明包括：由信息源产生待传输数据，将待传输数据分为保密数据和普通数据，对保密数据和普通数据分别进行直接序列扩频调制得到第一直接序列扩频信号和第二直接序列扩频信号，再对第一直接序列扩频信号和第二直接序列扩频信号进行跳频得到有用信号和掩盖信号，将掩盖信号和有用信号叠加得到混合信号发送到信道中。本发明利用较大功率的掩盖信号覆盖有用信号提高非法接收方检测保密数据的难度，提高了通信系统的抗截获性能，同时变参数扩跳频技术的抗截获性能优于直扩技术，在达到相同检测概率时，利用变参数扩跳频技术可减小掩盖信号的功率。

技术研发人员：侯艳丽,刘萱,付长军,贾昊
受保护的技术使用者：河北科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/5/10