CN101199132A - 用于快速跳频无线电的系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种用于快速跳频无线电的系统(100)，包括发射部分(110)和接收部分(120)。接收部分(110)和发射部分(120)的每一个包括用于随机频率生成的单元(115、125)，这两个部分的随机频率生成单元是相似的。所述部分的每一个的随机频率发生器(115、125)包括伪随机数发生器即PRN发生器，PRN发生器基于FIR算法，以及所述PRN发生器采用系统外部生成的时钟信号作为输入。所采用的外部时钟信号是来自GPS系统的适当时钟信号。

Description

用于快速跳频无线电的系统
技术领域
本发明公开了一种用于快速跳频无线电的系统，所述系统包括发射部分和接收部分。接收和发射部分的每一个包括用于随机频率生成的单元，以及这两个部分的随机频率生成单元是相似的。
背景技术
在无线电通信领域中，往往采用称作“扩频”的技术，以使确定性信号表现为随机的。这样一种信号与白噪声相似，因而使得很难理解截取的信号。
用于实现“扩频”的一种已知方法是快速跳频，缩写为FFH。在这样一种系统中在任何给定时刻采用的频率往往由随机频率发生器来确定，随机频率发生器由接收器以及发射器已知的同步信号来驱动，以使接收器“跟随”发射器所使用的频率。
以上所述的种类的许多FFH系统共同的特征在于，每个“状态”、即这种情况中的频率对先前使用的频率具有极大相关性。如果发射器和接收器由于某种原因“丢失”其同步，则发射器和接收器将不同相，意味着接收器无法“听到”发射器。
发明内容
因此，存在与快速跳频(FFH)配合使用的方法或装置、它通常提供令发射器和接收器“跟上”频率变化的更可靠方式。优选地，这样一种方法或装置还应当提供比先前已知方法和装置更可靠的生成频率的方式。
这需要由本发明通过公开一种用于快速跳频无线电的系统来解决，该系统包括发射部分和接收部分。接收和发射部分的每一个包括用于随机频率生成的单元，以及这两个部分的随机频率生成单元是相似的。在本发明的系统中，所述发射和接收部分的每一个的随机频率发生器包括基于FIR算法的伪随机数发生器即PRN发生器，以及所述PRN发生器采用系统外部生成的时钟信号作为输入。
附图说明
下面参照附图更详细地描述本发明，附图包括：
图1示出跳频接收器和发射器的框图；
图2示出具有公共外部输入的PRN的原理；
图3示出PRN的详细框图；
图4示出PRN发生器的原理的视图。
具体实施方式
在图1中，示出根据本发明的系统100。如虚线所示，系统包括发射部分110和接收部分120。系统中的单元可包括作为独立的物理组件的发送和接收部分或者集成为一个组件。在一个优选实施例中，两个部分集成为一个。但是，图1所示的发送和接收部分不是集成在一个物理单元中的部分。图1所示的发射和接收部分是相互通信的两个部分，因而是第一无线电的发射部分和第二无线电的接收部分。
如图1所示，发射部分包括BFSK调制器111、混频器112和带通滤波器113。将被发送的二进制数据流用作对调制器111的输入，以及调制器的输出用作对混频器112的输入之一。对混频器112的另一个输入来自发射部分110中的频率合成器单元114。正是从频率合成器114到混频器112的输入确定信号的发射频率。
再如图1所示，发射部分的频率合成器114又从发射部分110的伪随机发生器(PRN发生器)单元115中得到其输入。在本文中稍后更详细阐述PRN发生器的设计。
由系统的发射部分发送的信号以符号方式表示为在图1的接收部分中被接收。所接收信号用作对接收部分120中的混频器单元122的输入之一，以及混频器122的输出通过带通滤波器123馈送。对混频器122的另一个输入是来自发射部分120中的频率合成器124的输出。
再如图1所示，发射部分的频率合成器124又从发射部分120的伪随机发生器(PRN发生器)单元125中得到其输入。在本文中稍后还更详细阐述PRN发生器125的设计。
来自带通滤波器123的输出用作对接收部分120中的BFSK检测器121的输入，以及BFSK检测器的输出是用作对发射方的BFSK调制器的输入的二进制数据的再现。
现在参照图2，该图更详细地示出PRN发生器的设计。如上所述，用于发射部分和接收部分的PRN发生器共享相同的设计、即图2所示的设计。
图2所示的PRN发生器115、125包括三个主要组件：“模糊化(fuzzier)”单元231、加密单元232和查找表233。
“模糊化”组件231不是绝对必要的，但它采用接收和/或发射部分已知的密钥以及来自作为其输入的系统外部生成的时钟信号的输入信号。密钥在相应部分中是已知的以及对模糊化单元的另一个输入在系统外部生成的事实，意味着存在系统丢失其“同步”的可忽略风险。
模糊化单元231采用作为整数的密钥以及外部生成的输入信号，以使信号“模糊”。作为一个实例，如果两个输入信号分别表示为a和b，其中a＝(a1，a2，a3...aN)，b＝(b1，b2，b3...bM)，以及单元231的转换函数表示为fuzz()，则如果M＞N，则fuzz(a，b)＝(a1，b1，a2，b2...aN，bN，bM)。如果N＞M，则fuzz(a，b)＝(a1，b1，a2，b2，...aM，bM，aN)。
图3中更详细地示出加密单元232。如图3所示，加密单元232采用两个输入信号、密钥K和时变信号tn，并且具有转换函数g。因此，已加密输出Un将为Un＝g(tn+K)。如果采用模糊化单元231，则对加密单元232的输入是来自模糊化单元231的输出。
再如图3所示，加密单元的转换函数与先前产生的随机数Un-1无关，因为不存在从单元的输出到其输入的任何一个的馈送连接。如果被看作电气电路，则加密单元因而可比作FIR滤波器(有限脉冲响应)，与具有从其输出到其输入的反向馈送的IIR滤波器(无限脉冲响应)相反。可能用于系统200的加密单元的另一项在于，它基于没有反馈循环的真正前馈算法。
适用于本发明的加密单元的一种算法是所谓的微型加密算法TEA或者其称作XTEA即扩展TEA的形式。
因此，来自加密单元的输出是M位的一个数据字，M是由预期在跳频无线电中被抵消的频率所确定的整数。数据字用作对查找表LUT 233的输入。LUT具有所存储的频率列表，其中的每一个对应于数据字的不同值。
因此，来自LUT 233的输出用作对发射和接收部分的频率合成器114、124的输入，以生成正确频率。
现在参照图4，示出PRN发生器114、124的原理的视图。可以看到，用作其输入的外部信号是可由两个PRN发生器114、124同时访问的信号。这种适当的信号的一个实例是来自GPS系统的信号中包含的时间信号，但是可设想其它许多信号源。可能提及的其它这样的外部时钟信号的实例是全国电视广播、用于控制无线电可控钟表的无线电信号以及不同于GPS系统的卫星导航系统中所包含的时钟信号。
作为如PRN发生器中包含的图3所示的查找表的备选实施例，加密单元可直接连接到频率发生器，频率发生器则具有采用来自加密单元的输入数据来生成频率的功能。

Claims (2)

1.一种用于快速跳频无线电的系统(100)，所述系统包括发射部分(110)和接收部分(120)，所述接收部分(110)和发射部分(120)的每一个包括用于随机频率生成的单元(115、125)，两个部分的随机频率生成单元是相似的，所述系统其特征在于，所述部分的每一个的随机频率发生器(115、125)包括伪随机数发生器，PRN发生器，所述PRN发生器基于FIR算法，以及所述PRN发生器采用在所述系统外部生成的时钟信号作为输入。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所采用的外部时钟信号是来自所述GPS系统的时钟信号。
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