CN102638436A - 一种实现高保密快速跳频传输的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种实现高保密快速跳频传输的方法和系统，在发送数据时，发送端根据当前时隙所指定的载波跳频信息，对待发送数据进行子载波簇的比特、调制方式和功率分配，然后将全部子载波数据用IFFT变换方法映射到时域后，经过数模转换发送至接收端，接收端的处理过程是发送端的逆过程。本发明的系统包括了载波跳频信息发生装置、子载波数据动态分配/动态解调装置、IFFT/FFT模块、数模/模数转换器和发送/接收模块。获益于本发明的跳频系统，可以产生远高于常规单载波跳频通信系统的频率跳变速率、跳频信号隐蔽性高、抗截获能力强、通信系统可用性高。同时本发明利用多子载波同时传输，提高了无线频谱利用率。

Description

一种实现高保密快速跳频传输的方法和系统

技术领域

本发明属于一种实现跳频传输的方法，尤其是一种基于多载波技术实现高保密快速跳频传输的方法和实现系统。

背景技术

跳频传输是指“用来承载数据信息的载波频率可以按照一定的跳频图案不断跳变”的无线信息传输方式。由于载波频率的选取范围远大于基带信号带宽，并且载波在特定频率点上停留的时间很短，使得某个瞬时载波信号不易被探测到。同时通过相关数据在不同载波频率上传输，可以利用频率分集对抗干扰。基于跳频技术的扩展频谱通信系统可以有效的对抗各种人为干扰，保密性好，因而在军事上和民用领域得到了广泛运用。

常规跳频发送装置的实现框图如图1所示。信源数据101经调制器102对副载波进行调制后输出到混频器106。同时跳频图案发生装置103输出载波控制信号到载波信号发生器104，使其产生由跳频图案决定的不断跳变的载波15并输出到混频器106中。在混频器106中，对副载波进行调制后的信源数据被进一步调制到频率不断跳变的载波上，最终产生跳频信号107。

常规跳频系统要求载波频率能够快速锁定，即载波信号发生器的频点切换时间应很短。然而高精度且高纯度载波的切换时间在物理实现上存在着性能极限，因而限制了跳速的提高。此外常规跳频系统的跳频图案只包括各时隙跳频系统所使用的单个跳频载波频点信息，因此常规跳频每时隙只能提供单个载波来传输数据。

综上可见常规跳频系统存在着以下不足：①对载波信号发生器性能要求很高，②吞吐量较低，不能满足当前日益增加的多媒体业务传输的需求，③存在恶意截获时，只要对跳频图案的跳频载波频点进行跟踪，就可以利用现有截获技术截获信息，因而抗截获能力弱、保密性不够。

OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用)技术作为一种无线多载波通信技术，利用IDFT(Inverse Discrete Fourier Transform，离散逆傅里叶变换)技术将数据流调制到相互正交的多个子载波进行传输。正交频分复用系统中每个子载波信道之间的频谱相互重叠，具有很高的频率利用率。同时，IDFT调制可以通过FFT(Fast Fourier Transform，快速傅里叶变换)完成，系统易于实现数字化。将多载波技术用于跳频通信，将带来很多的有益效果。授权专利CN81087289.B提出了一种基于正交频分复用的跳频通信方法，该方法用跳频图案选择OFDM中不同的子载波组进行跳频通信，有效的解决了常规跳频系统中对载波信号发生器性能要求过高的缺点，并在一定程度上提升了常规跳频系统的吞吐量，但是该方法同样存在着如下的一些缺陷：①该方法对所选子载波组中的每个子载波只分配一个比特数据，因此没有充分利用信道状态较好的子载波来提高数据的传输速率，难以满足当前日益增加的多媒体业务传输的需求；②该方法每个子载波使用相同的调制方式，使得系统只适用于“OFDM子载波信道模型近似相同”的情况。而理想的跳频系统一般要求载波在较大范围上跳变，因此不同子载波频点的信道模型是不同的，并且差距可能很大。采用单一的调制方式将导致跳频通信误码率高，通信有效性和可靠性难以兼顾；③该方法中所述的跳频图案仅包括子载波的频点信息，采用高阶积累量检测技术很容易对跳频载波频点进行跟踪，进而利用现有技术截获信息。因而对于保密要求高的信息传输，该方法的抗截获能力尚显不够。

DMT(Discrete Multi-Tone，离散多音调制)技术是在有线传输中实现的多载波调制技术。该技术由美国的AMATI公司提出，已被美国国家标准委员会选定为ADSL和VDSL的美国国家标准。在ADSL系统中，它将信道的可用带宽划分为若干个子信道，并通过初始化过程中的收发器训练、子信道分析和运行中的功率调整，事先测出每个子信道的传输能力。具体过程为：在ADSL系统加电后，为了优化通信链路的传输容量和可靠性，ADSL收发器先要在各个子信道发送一些训练信息，进行收发器的训练；收发器根据接收到的信号对传输通道进行分析(包括信道的衰落、信噪比和数据比特数)，确定适合该信道的传输和处理参数，包括平均环路衰减估值、选定速率的性能容限、每个子载波支持的比特数量、发送功率电平及净负荷的传输速率等。在数据传输过程中，DMT系统根据不同子信道的传输能力将输入数据分配到各子信道上。其中不同子信道对应的传输能力不同，分配的比特数也不同。从性能上看DMT调制技术由于进行事先的信道训练，实现了较高的宽带利用率。但DMT技术在传输过程中不再改变各个子信道承载的比特数和分配方法，不具有抗信息截获的能力。

综上可见，无论是无线中的常规或改进的跳频技术还是有线中的DMT技术，应对恶意截获的能力都不够强。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中涉及的现有无线跳频系统以及有线DMT系统中存在的抗截获能力不强的缺陷，提出一种利用数字信号处理中较为成熟的IDFT技术，实现高保密快速跳频传输的方法和系统。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种实现高保密快速跳频传输的方法，该方法以时隙为载波驻留时间单位传输数据，具体包括以下步骤：

步骤A，确定当前时隙所对应的载波跳频信息，将分配功率且承载载荷数据的所有子载波对应为一个跳频子载波簇，所述载波跳频信息包括：所述跳频子载波簇中的子载波个数信息、子载波频点信息、子载波功率信息、子载波调制方式信息和子载波比特分配数信息；

步骤B，发送端根据当前时隙的载波跳频信息，对所述跳频子载波簇中的各子载波进行载荷数据的比特分配、调制和功率分配，对未分配有效功率的剩余子载波分配功率0；

步骤C，将全部子载波数据用IFFT变换方法映射到时域后形成数字跳频信号，该数字跳频信号经数模变换转换成模拟跳频信号后发送至信道，并经信道传输至接收端；

步骤D，接收端将收到的模拟跳频信号经模数变换为数字跳频信号，然后用FFT变换方法将数字跳频信号变换为频域子载波数据，最后根据与发送端同步的当前时隙的载波跳频信息，将所指定的跳频子载波簇中各子载波所承载的已调制载荷数据解调出来，并按序输出为原始载荷数据。

作为本发明的实现高保密快速跳频传输的方法的进一步优化方案，步骤A所述载波跳频信息中所指定的跳频子载波簇中各子载波的功率和调制方式具有伪随机性。

作为本发明的实现高保密快速跳频传输的方法的进一步优化方案，步骤A所述载波跳频信息中还包括：将载荷数据分配至跳频子载波簇中各子载波的顺序信息；步骤B是按该顺序信息对跳频子载波簇中的各子载波进行载荷数据的分配。

作为本发明的实现高保密快速跳频传输的方法的进一步优化方案，步骤A所述载波跳频信息中所指定的跳频子载波簇中各子载波的比特分配数在该子载波所分配的功率和调制方式所允许范围内。

作为本发明的实现高保密快速跳频传输的方法的进一步优化方案，步骤A所述载波跳频信息中所指定的跳频子载波簇中的子载波个数和子载波频点在系统所能提供的全部子载波范围内。

作为本发明的实现高保密快速跳频传输的方法的进一步优化方案，步骤A所述载波跳频信息还包括：分配干扰功率的子载波个数信息、子载波频点信息和子载波频点上的功率信息，其中分配干扰功率的子载波频点不承载载荷数据；

所述步骤B的处理，还包括：对所述载波跳频信息中所指定的分配干扰功率的子载波进行伪噪声数值的填充和功率分配。

作为本发明的实现高保密快速跳频传输的方法的进一步优化方案，步骤A所述载波跳频信息中所指定的分配干扰功率的子载波频点上的功率具有伪随机性。

作为本发明的实现高保密快速跳频传输的方法的进一步优化方案，步骤A所述载波跳频信息中分配干扰功率的子载波个数和子载波频点具有伪随机性。

本发明还提供一种实现高保密快速跳频传输的系统，包括：发送装置、接收装置和信道，

所述发送装置包括：第一载波跳频信息发生装置、子载波数据动态分配装置、IFFT模块、数模转换器和发送模块；

所述第一载波跳频信息发生装置用于产生各时隙载波跳频信息，包括：所指定跳频子载波簇中的子载波个数信息、子载波频点信息、子载波功率信息、子载波调制方式信息和子载波比特分配数信息；

所述子载波数据动态分配装置根据第一载波跳频信息发生装置产生的当前时隙的载波跳频信息，对所述跳频子载波簇中的各子载波进行载荷数据的比特分配、调制和功率分配，同时对未分配功率的剩余子载波分配功率0，最后将全部子载波数据输出到IFFT模块的相应输入端口；

所述IFFT模块将输入的全部子载波数据用IFFT变换方法映射到时域后形成数字跳频信号，并将该数字跳频信号输出到数模转换器；

所述数模转换器将输入的数字跳频信号变换成模拟跳频信号，并输出到发送模块；

所述发送模块根据传输信道的需要对输入的模拟跳频信号进行进一步处理后输出到信道；

所述接收装置包括接收模块、模数转换器、FFT模块、第二载波跳频信息发生装置和子载波数据动态解调装置；

所述接收模块用来接收经信道传输的由发送模块输出的模拟跳频信号，然后输出到模数转换器；

所述模数转换器将输入的模拟跳频信号变换成数字跳频信号，并输出到FFT模块；

所述FFT模块将输入的数字跳频信号映射为频域子载波数据，并输出到子载波数据动态解调装置；

所述第二载波跳频信息发生装置用于产生与所述第一载波跳频信息发生装置同步的各时隙的载波跳频信息；

所述子载波数据动态解调装置根据第二载波跳频信息发生装置产生的当前时隙的载波跳频信息，从所指定的跳频子载波簇中各子载波所对应的FFT模块输出端口中取出各路已调制载荷数据并进行解调，将解调出的载荷数据按序输出；

所述传输信号的信道是有线信道或无线信道，负责将发送装置发送的模拟跳频信号传输到接收装置。

作为前一种实现高保密快速跳频传输的系统的另一实现方案，所述发送装置包括：第一载波跳频信息发生装置、子载波数据动态分配装置、IFFT模块、数模转换器和发送模块；

所述第一载波跳频信息发生装置用于产生各时隙载波跳频信息，包括：所指定跳频子载波簇中的子载波个数信息、子载波频点信息、子载波功率信息、子载波调制方式信息、子载波比特分配数信息、将载荷数据分配至跳频子载波簇中各子载波的顺序信息，以及分配干扰功率的子载波个数信息、子载波频点信息和子载波功率信息；

所述子载波数据动态分配装置根据第一载波跳频信息发生装置产生的当前时隙的载波跳频信息，对所述跳频子载波簇中的各子载波进行载荷数据的比特分配、调制和功率分配；对所指定的分配干扰功率的子载波填充伪噪声数值和分配功率，同时对未分配功率的剩余子载波分配功率0，最后将全部子载波数据输出到IFFT模块的相应输入端口；

所述IFFT模块将输入的全部子载波数据用IFFT变换方法映射到时域后形成数字跳频信号，并将该数字跳频信号输出到数模转换器；

所述数模转换器将输入的数字跳频信号变换成模拟跳频信号，并输出到发送模块；

所述发送模块根据传输信道的需要对输入的模拟跳频信号进行进一步处理后输出到信道；

所述接收装置包括接收模块、模数转换器、FFT模块、第二载波跳频信息发生装置和子载波数据动态解调装置；

所述接收模块用来接收经信道传输的由发送模块输出的模拟跳频信号，然后输出到模数转换器；

所述模数转换器将输入的模拟跳频信号变换成数字跳频信号，并输出到FFT模块；

所述FFT模块将输入的数字跳频信号映射为频域子载波数据，并输出到子载波数据动态解调装置；

所述第二载波跳频信息发生装置用于产生与所述第一载波跳频信息发生装置同步的各时隙的载波跳频信息；

所述子载波数据动态解调装置根据第二载波跳频信息发生装置生成的当前时隙的载波跳频信息，从所指定的跳频子载波簇中各子载波所对应的FFT模块输出端口中取出各路已调制载荷数据并进行解调，将解调出的载荷数据按序输出；

所述传输信号的信道是有线信道或无线信道，负责将发送装置发送的模拟跳频信号传输到接收装置。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

1、本发明利用数字信号处理中较为成熟的IDFT技术来实现载波频率的快速跳变，无需通过改变本地振荡器频率来产生快速跳变的载波信号，避免了在物理实现上存在的高精度和高纯度载波的切换时间极限限制，有效提高了载波频率跳变速率。

2、跳频通信过程中能够对跳频子载波簇中各子载波进行灵活的比特数分配和调制方式分配，既能使所用子载波能够高效的传输数据，以提供较大的吞吐率，满足当前多媒体业务传输的需求；同时又能使系统具有较低的误码率。

3、跳频通信过程中，对跳频子载波簇中各子载波进行灵活的功率分配和调制方式分配，提高了跳频信号被检出的难度。同时在跳频通信过程还可以发射干扰功率信号，以进一步增强信息的保密程度。

附图说明

图1是常规跳频系统发送装置组成示意图。

图2是本发明的跳频传输系统的结构示意图。

图3是本发明中载波跳频信息发生装置的一种优选实施方式的结构示意图。

图4是本发明中载波跳频信息发生装置的另一种优选实施方式的结构示意图。

图5是一种反馈移位寄存器原理图。

图6是Gold序列的产生原理图。

图7是本发明中载波跳频信息发生装置的一种改进的优选实施方式的结构示意图。

图8是本发明的一种将载荷数据分配至跳频子载波簇中各子载波的顺序的示意图。

图9是本发明中子载波数据动态分配装置的一种优选的实施方式的结构示意图。

图10是本发明中子载波数据动态分配装置的另一种优选的实施方式的结构示意图。

图11是本发明中子载波数据动态分配装置的一种改进的优选实施方式的结构示意图。

图12是本发明中子载波数据动态分配装置的另一种改进的优选实施方式的结构示意图。

图13是本发明的发射装置产生的跳频信号频谱示意图。

图14是本发明的子载波数据动态解调装置的一种优选实施方式的结构示意图。

图15是本发明的子载波数据动态解调装置的另一种优选实施方式的结构示意图。

具体实施方式

下面描述本发明的具体实施方式。为了提供这些实施方式的简明描述，本文件中未描述实际实现方案的所有特征。应当认识到，在任何实际实现方案的开发过程中，可能还必须做出一些针对特定应用的其它具体决定，以符合与特定系统和业务相关的约束条件。对于受益于本公开内容的普通技术人员而言，这些可能复杂而耗时的具体决定只是设计、制造和生产的常规任务。

跳频通信的目的是为了实现信息传输的保密性和抗干扰性。本发明从OFDM技术和DMT技术中吸取了共有的IFFT技术，使得在进行跳频通信调制时，无需载波信号发生器，从而克服传统的跳频通信技术中对载波信号发生器性能要求过高的局限。此外跳频通信的传输信道条件一般比较复杂，随着时间在快速的变化，同时极易受到敌人的恶意干扰和截获。在进行载荷数据传输调制时，本发明仅在所选的部分跳频子载波簇上传输载荷有效数据，而不是如OFDM技术和DMT技术一样在全部子载波上传输数据信号载荷数据。本发明关键特征是对具有随机性的跳频子载波簇中各子载波进行灵活的功率和调制方式分配，各子载波在功率和调制方式允许的范围内承载载荷数据，用IFFT技术将已调制子载波信号映射至时域。本发明进一步通过支持发送干扰功率信号，来增加跳频信号传输的隐蔽性。此外本发明还通过随机化跳频子载波簇中各子载波承载载荷数据的顺序来进一步提高传输信息的保密性。

下面通过对本发明的实现高保密快速跳频传输系统的一种具体实施方式的详细描述，来进一步说明本发明的高保密快速跳频传输方法。

如图2所示的一种高保密快速跳频传输系统，主要包括：发送装置、接收装置和信道。其中发送装置包括：载波跳频信息发生装置200、子载波数据动态分配装置201、IFFT模块202、数模转换器203和发射模块204。接收装置包括：接收模块206、模数转换器207、FFT模块208、载波跳频信息发生装置209和子载波数据动态解调装置210。信道205为有线信道或无线信道。

以下分别对发送装置和接收装置中的各模块进行一一详细介绍：

1、载波跳频信息发生装置200

所述载波跳频信息发生装置200用于产生跳频通信过程中各时隙的载波跳频信息，并将载波跳频信息输出到所述的子载波数据动态分配装置201以控制各子载波数据的动态分配过程。

将分配功率且承载载荷数据的所有子载波对应为一个跳频子载波簇，所述载波跳频信息包括：所述跳频子载波簇中的子载波个数信息、子载波频点信息、子载波功率信息、子载波调制方式信息和子载波比特分配数信息。此外根据系统需要，所述载波跳频信息还可以包括将载荷数据分配至跳频子载波簇中各子载波的顺序信息。

若系统对保密通信有进一步要求，所述载波跳频信息还可以包括：分配干扰功率的子载波个数信息、子载波频点信息和子载波频点上的功率信息，其中分配干扰功率的子载波频点不承载载荷数据。

所述载波跳频信息发生装置200的一种优选实施方式如图3所示，为一个载波跳频信息存储器300，它存储着预先设计好的足够长时间(例如500年)的载波跳频信息。子载波数据动态分配装置201按序从载波跳频信息存储器300中读取需要的载波跳频信息。

若系统所能提供的总子载波数为M，跳频子载波簇中子载波个数至多为N(这里N≤M)。载波跳频信息存储器300可以按表1所示方式存储载波跳频信息。其中所述的载波跳频信息包括：所述跳频子载波簇中的子载波个数信息、子载波频点信息、子载波功率信息、子载波调制方式信息和子载波比特分配数信息。

表1载波跳频信息存储器300中所存储的载波跳频信息

整个载波跳频信息是按照结构数组的方式存储的。表1中的每一行是一个数据结构，构成了结构数组的一个数组元素。表中的时隙序号表示该行数组元素所存储的数据对应的跳频时隙的序号。通常需要一个较大的存储器。如果通信时间较长，跳频时间超过了表中存储数据的范围，可以约定从0开始重复使用载波跳频信息数据。

υ_i表示在时隙t_i时系统跳频子载波簇中的子载波个数，υ_i取值需大于0并小于等于N。对于可用频点数M在1万左右的短波跳频系统，一般在5～7个频点上同时传输，就可以保证至少有1个频点可以正常传输数据，同时跳频传输被截获的概率也比较小。这时跳频子载波簇中子载波个数N可以不超过10。对于可用频点数更大的超短波跳频系统，跳频子载波簇中子载波个数可以取不超过M的更大数值。①选取υ_i的一种简单策略是取υ_i为一个固定数值，例如υ_i＝N＝5。②也可以先设定N为一个合理的固定值，例如20，然后υ_i在大于0并小于等于N的范围中随机变动。

S_i表示在时隙t_i时系统跳频子载波簇中的子载频点，即当t_i时隙跳频子载波簇中子载波个数为υ_i时，数组S_i存储υ_i个子载频点号信息。某时隙跳频子载波簇中的子载频点均在系统所能提供的全部M个子载波频点中且不可重复。跳频子载波簇中子载波频点的选取可以有多种方法。例如假设某时隙所选频点个数为υ_i，①则跳频子载波簇中的子载频点可以为从某个子载波号开始的连续υ_i个单号系统子载波；或者②从某个子载波号开始间隔选取的连续υ_i个子载波；也可以③是在整个跳频子载波范围内随机选择的υ_i个子载波。为了提高跳频系统的抗截获能力，优选的实施方案是跳频子载波簇中的各子载频点都是随机选择的。

P_i表示时隙t_i时系统跳频子载波簇中的各子载波功率，即当t_i时隙跳频子载波簇中子载波个数为υ_i时，数组P_i存储υ_i个子载波功率(或功率值的编码)。某时隙跳频子载波簇中的各子载波功率可以在系统所能提供的备选功率中任意选择，且可以采用多种方法，例如：①相同时隙跳频子载波簇中的各子载波功率为相同的功率，但在各时隙该值进行有规律的变化，如时隙t₀的功率为p₀，时隙t₁的功率为p₁，依次类推，若备选功率用完，可以约定从功率p0开始重复使用；②各时隙跳频子载波簇中的各子载波功率在系统所能提供的备选功率中都是随机选择。为了提高跳频系统的抗截获能力，优选的实施方案是跳频子载波簇中的各子载波功率在系统所能提供的备选功率中都是随机选择的。

M_i表示时隙t_i时系统跳频子载波簇中的各子载波调制方式，即t_i时隙跳频子载波簇中的子载波个数为υ_i时，数组M_i存储υ_i个子载波调制方式编码值，如表2所示为调制方式编码值与系统所能提供的实际调制方式的对应关系。某时隙跳频子载波簇中的各子载波调制方式编码值可以在系统所能提供的备选调制方式编码值中任意选择，且可以采用多种方法，例如：①跳频子载波簇中的各子载波调制方式相同，但在各时隙调制方式进行有规律的变化，如根据表2所示，可设置时隙t₀采用调制方式为BPSK，时隙t₁采用调制方式为DPSK，依次类推，当备选调制方式用完时，可以约定从调制方式BPSK开始重复使用；②各时隙跳频子载波簇中的各子载波调制方式在系统所能提供的备选调制方式中都是进行随机选择的。同理为了提高跳频系统的抗截获能力，优选的实施方案是跳频子载波簇中的各子载波调制方式在系统所能提供的备选调制方式中都是随机选择的。

表2调制方式编码与实际调制方式的对应关系

调制方式编码	1	2	3	4	5	6
							实际调制方式	2ASK	BPSK	DPSK	QPSK	4DPSK	16QAM
可分配比特数	1	1	1	2	2	4

L_i表示时隙t_i时系统跳频子载波簇中的各子载波比特分配数，即t_i时隙跳频子载波簇中的子载波个数为υ_i时，数组L_i存储υ_i个子载波比特分配数。某时隙跳频子载波簇中的各子载波比特分配数可以在该频点上分配的功率和调制方式所限制的最大分配比特数内进行任意选择。一般为了提高跳频系统的抗截获能力，优选的实施方案是跳频子载波簇中的各子载波比特分配数在该频点上分配的功率和调制方式所限制的最大分配比特数范围内都是随机选择的。

所述的载波跳频信息发生装置200的另一种优选实施方式是采用FPGA电路来实现，具体实现方式如图4所示，具体包括：FLASH存储器401、FPGA时钟402、FPGA电源403、FPGA芯片404和FPGA加载串口405。

其中所述FLASH存储器401用于存储预先设计好的FPGA芯片实现电路逻辑代码。

所述FPGA时钟402用于向FPGA芯片403提供正常工作所需的系统时钟。

所述FPGA电源403用于向FPGA芯片403提供正常工作所需的电源，具体型号的选择由所用的FPGA芯片型号确定，一般为3.3伏、1.8伏和1.2伏稳压电源。

所述FPGA芯片404可以采用XC3S2000、EP3C120、XC6SLX150T、XC6VLX240T等型号实现。

在此基于FPGA电路的跳频载波信息发生装置200的优选实施例方案中，需要产生的载波跳频信息包括：所述跳频子载波簇中的子载波个数信息、子载波频点信息、子载波功率信息、子载波调制方式信息、比特分配数信息和将载荷数据分配至跳频子载波簇中各子载波的顺序信息。一种优选实施例是跳频子载波簇中的子载波个数固定为3个，此外跳频子载波簇中的子载波频点、子载波功率和子载波调制方式均具有伪随机性，跳频子载波簇中的子载波比特分配数在“该子载波频点上分配的功率和调制方式允许的范围内”确定，将载荷数据分配至跳频子载波簇中各子载波的顺序具有伪随机性。

由于跳频子载波簇中的子载波个数已经固定，FPGA从指定输出接口输出指定值3。

随机改变的子载波功率，可以用基于线性反馈移位寄存器的m序列伪随机序列发生器产生。在FPGA芯片中采用线性反馈移位寄存器方法产生伪随机序列的原理框图如图5所示，其中a_n-1，a_n-2，…a₁，a₀为各寄存器的状态值，其初始值必须不全为0；c₀，c₁，…，c_n-1，c_n为抽头反馈系数，一般用生成多项式系数描述。例如当本原生成多项式为

g(x)＝x¹¹+x⁸+x⁵+x²+1    (1)

时，可以在时钟驱动下生成最小为1最大为2047的m序列伪随机数序列b_i，并且第i个时隙输出的伪随机序列的数值P_i可以用寄存器状态值来计算：

$P_i=\underset{k=0}{\overset{n-1}{\mathrm{\Σ}}}{2}^k{a}_k.---\left(2\right)$

可以取相继输出的3个伪随机数值，作为子载波簇中3个子载波有效数据的功率值。

跳频子载波簇中的子载波频点可以用破译难度更大的Gold序列或RC4流密码序列来指定。可以采用图6所示的原理框图，在FPGA中产生Gold伪随机序列。例如选取两个本原多项式对为：

g₁(x)＝x¹¹+x²+1，          (3)

g₂(x)＝x¹¹+x⁷+x⁴+x³+x²+1   (4)

就可以生成一种Gold序列。本原多项式的阶数越高，Gold序列的周期越长。可以根据需要，从数学手册中查到需要的配对本原多项式系数，或根据Gold序列原理自行计算。修改初始状态设置，可以用相同的本原多项式对产生不同的Gold序列，从而增加破译难度。

记

这里运算符

表示向上取整运算，即大于(·)的最小整数。为了利用伪随机序列确定具有伪随机性的子载波频点，将生成的Gold伪随机序列连续比特流按W比特分段，并记为b_i，j，k，其中下标i表示属于第i个时隙的比特段，下标j表示第i个时隙的第j个分段，下标k表示属于第j个分段的第k个比特。所述优选实施例的1个子载波簇只有3个子载波，因此需要3个伪随机数来指示。所以分段下标j的取值范围是0～2，每个值分别对应子载波簇中的一个子载波。于是第i个时隙第j个子载波频点S_i，j为：

$S_{i,j}=\underset{k=0}{\overset{W-1}{\mathrm{\Σ}}}{2}^k{b}_{i,j,k}.---\left(5\right)$

可以选取连续输出的3个有效子载波频点号，作为跳频子载波簇中3个子载波的频点号S_i，j。如果计算出的子载波频点号相同时隙中有重复或超出了实际允许的子载波频率范围，就弃之不用，用下一段比特数据重新计算，直到计算出的子载波频点相同时隙内没有且落在实际允许的子载波频率范围内。

随机改变的子载波调制方式也可以通过伪随机序列码来指定。一种优选的调制方式编码与实际调制方式的对应关系可以如表3所示。该实施例优选了5种产业界熟知和广泛使用调制方式：幅度调制(ASK)、相位调制(PSK)、最小频移键控调制(MSK)、正交幅度调制(QAM)和网格编码调制(TCM)。

表3调制方式编码与实际调制方式的对应关系

信号符号最多可以承载m(这里m＞1)比特信息。幅度调制和相位调制，都可以实现1～m比特的多进制调制。正交幅度调制和网格调制至少需要输入2个数据比特，才能进行从输入数据向星座网格的调制映射。最小频移键控调制(MSK)每个时隙只能承载1比特数据。因此对于正交幅度调制和网格调制方式，如果分配的数据比特为1，那么就自动退化为采用最小频移键控调制；如果分配的数据比特大于1，那么根据调制方式的编码为2还是3，分别采用正交幅度调制或网格调制。

可以采用图5所示的线性反馈移位寄存器来产生所需的调制方式编码。对于m＝8的优选系统，将产生的伪随机序列每15比特划分为一大组，用序号下标i表示；在所述的每个伪随机序列比特大组中，再按每5比特分为一小组，用下标j表示，j的取值范围是0～2；然后再将每个小组划分为两段，其中前2比特作为调制方式编码输出，记为M_i，j，取值范围是0～3；后3比特作为子载波可分配比特数输出，记为L_i，j，取值范围是0～7。于是M_i，j用于指示第i个时隙跳频子载波簇中第j个子载波的调制方式，L_i，j用于指示第i个时隙跳频子载波簇中第j个子载波承载的比特数，其中数值0表示子载波承载8个比特。

发送第i个跳频时隙的载荷数据时，子载波数据动态分配装置201首先从载荷数据中按顺序截取前面U_i个用户数据比特，按照跳频子载波簇中子载波序号j从0到2递增的顺序，依次划分为L_i，0、L_i，1和L_i，2所指示的3段，分别记为U_i，0、U_i，1和U_i，2。这里

$U_i=\underset{k=0}{\overset{2}{\mathrm{\Σ}}}{L}_{i,j}.---\left(6\right)$

然后针对下标j的每个取值，根据M_i，j的数值按表3规定的调制方式，用用户载荷数据U_i，j调制跳频子载波簇中的第S_i，j个子载波。

所述的载波跳频信息发生装置200的一种改进的优选实施例是采用单片机系统来实现，具体实现方式框图如图7所示，具体包括：电源701、系统时钟702、单片机芯片703。

其中所述电源701用于向单片机芯片703提供正常工作所需的电源，具体型号的选择由所用的单片机芯片决定，一般为3.３伏稳压电源。

所述系统时钟702用于向单片机芯片703提供正常工作所需的时钟，具体的可以用一个晶体振荡器或电子数字频率合成器来实现。

所述单片机芯片703用来根据预设算法编程以生成各时隙所需的载波跳频信息并输出给子载波动态分配装置201。单片机芯片703可以采用ARM系列的LPC1758、LPC2368等型号实现。

在此基于单片机系统的跳频载波信息发生装置200的优选实施例方案中，需要产生的载波跳频信息包括：所述跳频子载波簇中的子载波个数信息、子载波频点信息、子载波功率信息、子载波调制方式信息、子载波比特分配数信息、将载荷数据分配至跳频子载波簇中各子载波的顺序信息，以及分配干扰功率的子载波个数信息、子载波频点信息和子载波功率信息。

一种优选实施例是跳频子载波簇中的子载波个数、子载波频点、子载波功率和子载波调制方式均具有伪随机性，跳频子载波簇中的子载波比特分配数在“该子载波频点上分配的有效数据的功率和调制方式允许的范围内”确定。

其中所述跳频子载波簇中的子载波个数在一定范围内具有伪随机性，如可以为5～10之间的任意整数，通过单片机内的随机函数rand()由下式得到。

v_i＝rand(a，b)。        (7)

其中，v_i表示时隙t_i跳频子载波簇中的子载波个数，随机函数rand(a，b)表示生成范围在[a，b]上的随机正整数，如此处a为5，b为10。

所述跳频子载波簇中的子载波频点具有伪随机性。第i个时隙跳频子载波簇中第j个子载波频点S_i，j可以利用在单片机内的随机函数rand()得到，如式(8)所示，

S_i，j＝rand(S_min，S_max)。   (8)

其中，S_min表示子载波最小频率序号，S_max表示子载波最大频率序号。如果跳频子载波簇中的子载波个数vi大于1，需要多次利用公式(8)调用随机函数。如果在同一时隙i内产生了相同的频点号，那么丢弃重复的频点并利用公式(8)重新产生新的频点作为替换。

所述跳频子载波簇中的各子载波功率具有伪随机性。如果子载波功率的最大值允许为P_max，那么第i个时隙跳频子载波簇中第j个子载波的功率分配值P_i，j可以利用单片机内的随机函数rand()由下式生成，

P_i，j＝rand(1，P_max)。    (9)

所述跳频子载波簇中各子载波的调制方式具有伪随机性。对于表4所示优选实施的系统调制编码方案，第i个时隙跳频子载波簇中第j个子载波的调制方式M_i，j可以利用单片机内的随机函数rand()由下式生成，

M_i，j＝rand(0，6)。                          (10)

表4调制方式编码与实际调制方式的对应关系

调制方式编码Mi，j	0	1	2	3	4	5	6
								实际调制方式	BPSK	2ASK	GMSK	QPSK	8PSK	QAM	TCM
可分配比特数	1	1	1	2	3	2～14	2～16

表4中有些调制方式只能承载确定的用户载荷数据比特，有些调制方式可以承载一定范围内变化的用户载荷数据比特。记第k种调制方式(本例中k为0～6的整数)所能承载的最大比特数为m(k)，则根据上述生成的跳频子载波簇中子载波功率信息P_i，j和调制方式M_i，j，第i个时隙跳频子载波簇中第j个子载波所承载的用户载荷数据比特数L_i，j由下式确定，

L_i，j＝min(m(M_i，j)，round(1+log₂(P_i，j)))    (11)

其中，round(x)函数表示取大于x的最小正整数，log₂()函数表示以2为底的对数。

所述将载荷数据分配至跳频子载波簇中各子载波的顺序，按图8所示的跳频子载波簇中子载波频点号从小到大的顺序进行分配。

其他分配顺序也是可行的，例如国际电信联盟标准(ITU-T G.993.2)中10.3节就建议了另一种不同的分配顺序。

记系统分配干扰功率子载波个数的最大值为N_v(一般N_v大于0小于等于M-N)，在时隙t_i，跳频子载波簇中的子载波个数为v_i，分配干扰功率的子载波个数λ_i。所述分配干扰功率的子载波个数在系统允许的范围内确定。例如：①选取λ_i的一种简单策略是取λ_i为一个固定数值，例如λ_i＝N_v＝2。②也可以先设定N_v为一个合理的固定值，例如10，然后λ_i在大于0并小于等于Nv的范围中随机变动。可以通过单片机内的随机函数rand()由下式得到，

λ_i＝rand(1，N_v)。                            (12)

记第i个时隙分配干扰功率的第l个子载波频点V_i，l在未被包含在跳频子载波簇中的剩余子载波频点中选择。例如：①分配干扰功率的子载波频点可以为从某个未被包含在跳频子载波簇中的子载波号开始的连续λ_i个未被包含在跳频子载波簇中的子载波频点；或者②是在整个跳频子载波范围内随机选择的λ_i个未被包含在跳频子载波簇中的子载波频点。可以利用在单片机内部编程的随机函数rand()得到，如式(13)所示，

V_i，j＝rand(S_min，S_max)。    (13)

其中，S_min表示子载波最小频率序号，S_max表示子载波最大频率序号。如果分配干扰功率的子载波个数λ_i大于1，需要多次利用公式(13)调用随机函数。如果在同一时隙i内产生了相同的频点号或与跳频子载波簇中的频点重合，那么丢弃重复的频点并利用公式(13)重新产生新的频点作为替换。

记第i个时隙分配干扰功率的第l个子载波的功率分配值Z_i，l，所述分配干扰功率的子载波频点上的功率在系统允许的子载波最大功率值P_max范围内确定。例如：①相同时隙分配干扰功率的子载波频点上的功率为相同的功率，但在各时隙该值进行有规律的变化，如时隙t₀的功率为p₀(p₀小于等于P_max)，时隙t₁的功率为p₀+1，依次类推，若某时隙分配的干扰功率值达到P_max，可以约定从功率p₀开始重复使用；②各时隙分配干扰功率的各频点上的功率在系统所允许的功率范围内随机选择。如可以通过在单片机内的随机函数rand()由下式生成，

Z_i，l＝rand(1，P_max)。      (14)

2、子载波数据动态分配装置201

所述子载波数据动态分配装置201根据载波跳频信息发生装置200输出的载波跳频信息，对子载波进行待发送载荷数据的动态分配处理后，输出到相应的IFFT模块202的输入端口。

当存在待发送载荷数据时，为了提高数据传输的可靠性，可以先对载荷数据进行编码交织处理。所述的编码交织处理存在多种公知公有的方法可以参考，不是本发明的关键特征，因此不再进行详细描述。

当所述载波跳频信息只包括所述跳频子载波簇中的子载波个数信息、子载波频点信息、子载波功率信息、子载波调制方式信息和子载波比特分配数信息时，子载波数据动态分配装置201具体的处理过程包括：对所述跳频子载波簇中的各子载波进行载荷数据的比特分配、调制和功率分配，对未分配有效功率的剩余子载波分配功率0。

当所述载波跳频信息还包括分配干扰功率的子载波信息时，子载波数据动态分配装置201具体的处理过程还包括：对所述载波跳频信息中所指定的分配干扰功率的子载波进行伪噪声数值的填充和功率分配；

下面举例说明实现所述子载波数据动态分配装置201的几种优选实施方式。

当所述载波跳频信息包括：所述跳频子载波簇中的子载波个数信息、子载波频点信息、子载波功率信息、子载波调制方式信息和子载波比特分配数信息时，所述子载波数据动态分配装置201的一种优选的实施方式如图9所示，包括：调制单元901、载波映射单元902和功率分配单元903。

所述调制单元901根据载波跳频信息发生装置200所生成的载波跳频信息中所指定的跳频子载波簇中的子载波频点信息、子载波调制方式信息和子载波比特分配数信息，按预先确定的将载荷数据分配至跳频子载波簇中各子载波的顺序(如默认可以是跳频子载波簇中的子载波频点号从大到小顺序)对输入数据进行分组并依次调制后，输出到载波映射单元902。若当前时隙某数据子载波调制方式为QPSK，则根据表5的对应关系将2个比特转换为1个矢量符号。此时如果该载波只分配一个有效数据比特时，在进行星座映射前默认高位补充比特0，然后再把两个比特数据星座映射为一个矢量符号数据，在接收端星座逆映射时，将解调后的比特数据根据分配的比特数将高位补充的比特0去除即可。

表5QPSK数据符号映射表

所述载波映射单元902根据载波跳频信息发生装置200所生成的载波跳频信息中所指定的跳频子载波簇中的子载波个数信息、子载波频点信息和子载波比特分配数信息，将输入的已调制串行矢量数据根据预先确定的将载荷数据分配至跳频子载波簇中各子载波的顺序将已调制载波信号按序分配到相应的跳频子载波上，并输出至功率分配单元903。

所述功率分配单元903根据载波跳频信息发生装置200所生成的载波跳频信息中所指定的跳频子载波簇中的子载波频点信息和子载波功率信息对当前时隙中跳频子载波簇中包含的所有子载波上的输入数据进行功率分配。如某跳频子载波分配的功率为2，该子载波上的数据为a+jb，则经功率放大后的输出数据为2a+j2b。同时对未包含在跳频子载波簇中的剩余所有子载波上分配功率0，如某跳频子载波分配的功率为0，该子载波上的数据为c+jd，则经功率放大后的输出数据为0。最后将经功率分配后的全部子载波数据输出到IFFT模块202。

当所述载波跳频信息包括：跳频子载波簇中的子载波个数信息、子载波频点信息、子载波功率信息、子载波调制方式信息、子载波比特分配数信息和将载荷数据分配至跳频子载波簇中各子载波的顺序信息时，所述子载波数据动态分配装置201的另一种优选实施方式如图10所示，包括：载波映射单元1001、调制单元(10021、10022、…、1002n)和功率分配单元1003。

所述载波映射单元1001根据载波跳频信息发生装置200所生成的载波跳频信息中所指定的跳频子载波簇中的子载波个数信息、子载波频点信息、子载波比特分配数信息和将载荷数据分配至跳频子载波簇中各子载波的顺序信息，将输入的串行载荷数据按序映射到相应的跳频子载波上，并输出到调制单元(10021、10022、…、1002n)。

所述调制单元(10021、10022、…、1002n)根据载波跳频信息发生装置200所生成的载波跳频信息中所指定的跳频子载波簇中的子载波频点信息、子载波调制方式信息和子载波比特分配数信息对输入的各路并行数据进行调制，并输出到功率分配单元1003。

所述功率分配单元1003根据载波跳频信息发生装置200所生成的载波跳频信息中所指定的跳频子载波簇中的子载波频点信息和子载波功率信息对当前时隙中跳频子载波簇中包含的所有子载波上的输入数据进行功率分配，同时对未包含在跳频子载波簇中的所有剩余子载波分配功率0。最后将经功率分配后的全部子载波数据输出到IFFT模块202。

当所述载波跳频信息包括：跳频子载波簇中的子载波个数信息、子载波频点信息、子载波功率信息、子载波调制方式信息、子载波比特分配数信息，以及分配干扰功率的子载波个数信息、子载波频点信息和子载波功率信息时，所述子载波数据动态分配装置201的一种改进的优选实施方式如图11所示，包括：调制单元1101、载波映射单元1102和功率分配单元1103。

所述调制单元1101根据载波跳频信息发生装置200所生成的载波跳频信息中所指定的跳频子载波簇中的子载波频点信息、子载波比特分配数信息和子载波调制方式信息，按预先确定将载荷数据分配至跳频子载波簇中各子载波的顺序信息对输入数据进行分组并依次调制后，输出到载波映射单元1102。

所述载波映射单元1102根据载波跳频信息发生装置200所生成的载波跳频信息中所指定的跳频子载波簇中的子载波个数信息、子载波频点信息和子载波比特分配数信息，将输入的已调制载波矢量数据根据预先确定的将载荷数据分配至跳频子载波簇中各子载波的顺序将已调制载波矢量数据按序分配到相应的跳频子载波上；同时，根据载波跳频信息发生装置200所生成的载波跳频信息中所指定的分配干扰功率的子载波个数信息、分配干扰功率的子载波频点信息和分配干扰功率的子载波频点上的功率信息，对分配干扰功率的子载波进行伪噪声数值的填充，如填充的伪噪声数值为a+jb，且经过归一化处理。最后将输入的或填充的各路子载波数据输出到功率分配单元1103的相应输入端口。

所述功率分配单元1103根据载波跳频信息发生装置200所生成的载波跳频信息中所指定的跳频子载波簇中的子载波频点信息和子载波功率信息对当前时隙中跳频子载波簇中包含的所有子载波上的输入数据进行功率分配后输出；同时，根据载波跳频信息发生装置200所生成的载波跳频信息中所指定分配干扰功率的子载波频点上的功率信息对分配干扰功率的子载波上的输入数据进行功率分配；同时对未分配功率的子载波分配功率0，最后将经功率分配后的全部子载波数据输出到IFFT模块202。

当所述载波跳频信息包括：跳频子载波簇中的子载波个数信息、子载波频点信息、子载波功率信息、子载波调制方式信息、子载波比特分配数信息、将载荷数据分配至跳频子载波簇中各子载波的顺序信息，以及分配干扰功率的子载波个数信息、子载波频点信息和子载波功率信息时，所述子载波数据动态分配装置201的另一种改进的优选实施方式如图12所示，包括：载波映射单元1201、调制单元(12021、12022、…、1202n)和功率分配单元1203。

所述载波映射单元1201根据载波跳频信息发生装置200所生成的载波跳频信息中所指定的跳频子载波簇中的子载波个数信息、子载波频点信息、子载波比特分配数信息和将载荷数据分配至跳频子载波簇中各子载波的顺序信息，将输入的串行用户载荷数据按序映射到相应的跳频子载波上；同时，根据载波跳频信息发生装置200所生成的载波跳频信息中所指定的分配干扰功率的子载波个数信息和分配干扰功率的子载波频点信息，对分配干扰功率的子载波进行伪噪声数值的填充。最后输出到调制单元(12021、12022、…、1202n)。

所述调制单元(12021、12022、…、1202n)根据载波跳频信息发生装置200所生成的载波跳频信息中所指定的跳频子载波簇中的子载波频点信息、子载波调制方式信息和子载波比特分配数信息，对输入的各路用户载荷数据进行调制后输出到功率分配单元1203的相应输入端口；同时，根据载波跳频信息发生装置200所生成的载波跳频信息中所指定的分配干扰功率的子载波频点信息，对分配干扰功率的子载波上的输入数据不作任何处理直接输出到功率分配单元1203的相应输入端口。

所述功率分配单元1203根据载波跳频信息发生装置200所生成的载波跳频信息中所指定的跳频子载波簇中的子载波频点信息和子载波功率信息对当前时隙中跳频子载波簇中包含的所有子载波上的输入数据进行功率分配；同时，根据载波跳频信息发生装置200所生成的载波跳频信息中所指定分配干扰功率的子载波频点上的功率信息对分配干扰功率的子载波上的输入数据进行功率分配；同时未分配功率的子载波分配功率0，最后将经功率分配后的全部子载波数据输出到IFFT模块202。

3、IFFT模块202、数模转换器203、发送模块204

所述IFFT模块202将输入的全部子载波数据调制到相应子载波上，即将全部子载波数据从频域数字信号映射为时域数字跳频信号，并输出到数模转换器203。

所述数模转换器203将输入的数字跳频信号变换成模拟跳频信号，并输出到发送模块204。

所述IFFT模块202和所述数模转换器203均为已有成熟模块，这里不再详细描述。

所述发送模块204根据信道的不同对输入的模拟跳频信号进行进一步的处理后输出到信道205。所述信道205可以是无线信道、也可以是有线信道。若在无线信道上传输时，发送模块204可以经滤波和功率放大后直接发送，也可以对模拟跳频信号执行频谱搬移处理，将低频的模拟跳频信号向上变频为更高频的射频跳频信号，以便在较高频段的无线信道进行传输；若在有线信道上，如用于电话线传输时，发送模块204可以采用简单的线路驱动，实现在电话线上传输模拟跳频信号；此外，若在有线的光纤信道上传输时，发送模块204需要完成电光转换处理，使处理后的信号适合光纤线路的传输。

发送装置中所述载波跳频信息发生装置200的一种优选实施例可以产生如表6和表7中所示的载波跳频信息，其中系统的总子载波数个数为8，支持6种发射功率。如果跳频子载波簇信息如表6所示，干扰功率子载波信息如表7所示，那么发送模块204发送的跳频信号的频谱示意图如图13所示。

表6跳频子载波簇信息

表7干扰功率子载波信息

4、接收模块206、模数转换器207、FFT模块208

所述接收模块206接收经信道205传输的由所述发送模块204输出的模拟跳频信号，然后输出到模数转换器207。

所述接收模块206根据信道的不同对接收的模拟跳频信号进行进一步的处理后输出到模数转换器207。若在无线信道上传输时，接收模块206可以经滤波放大后直接输出，也可能需要对模拟跳频信号执行频谱搬移处理，将高频的模拟跳频信号向下变频为基带跳频信号，以便在基带进行后续处理；若在有线信道上，如用于电话线传输时，接收模块206需要进行线路匹配和滤波放大处理；此外，若在有线的光纤信道上传输时，接收模块206需要完成光电转换处理。

所述模数转换器207将输入的模拟跳频信号变换成数字跳频信号，并输出到FFT模块208。

所述FFT模块208将输入的时域数字跳频信号映射为频域子载波数据，并输出到子载波数据解调装置210。

所述接收模块206、所述FFT模块208和所述模数转换器207均属于成熟的现有技术，这里不再对其进行详细描述。

5、载波跳频信息发生装置209

所述载波跳频信息发生装置209产生与载波跳频信息发生装置200同步的跳频子载波簇信息。

所述载波跳频信息发生装置209可以是与发送装置中载波跳频信息发生装置200同样的装置，用于生成与发送端同步的跳频子载波簇信息。

6、子载波数据动态解调装置210

所述子载波数据动态解调装置210根据载波跳频信息发生装置209中的载波跳频信息，从载波跳频信息中所指定的当前时隙跳频子载波簇中的各子载波所对应的FFT模块输出端口中取出各路已调制矢量数据，并进行解调后，按序输出为原始载荷数据。

下面举例说明实现所述子载波数据动态解调装置210的两种优选实施方式。

当所述载波跳频信息不包括将载荷数据分配至跳频子载波簇中各子载波的顺序信息时，所述子载波数据动态解调装置210的一种优选实施方式如图14所示，包括载波逆映射单元1401和解调单元1402。

所述载波逆映射单元1401根据载波跳频信息发生装置209所生成的载波跳频信息中所指定的跳频子载波簇中的子载波频点信息和子载波比特分配数信息，将输入的并行数据按照预先确定的将载荷数据分配至跳频子载波簇中各子载波的顺序信息依次将已调矢量载波数据输出到解调单元1402。

所述解调单元1402接收来自载波逆映射单元1401输出的数据，并根据载波跳频信息发生装置209所生成的载波跳频信息中所指定的跳频子载波簇中的子载波频点信息、子载波比特分配数信息和子载波调制方式信息，按照预先确定的将载荷数据分配至跳频子载波簇中各子载波的顺序对输入的已调制载波数据依次进行解调后输出。如表4所示，若接收到矢量符号数据为“

”，则逆映射为“01”。

当所述载波跳频信息包括将载荷数据分配至跳频子载波簇中各子载波的顺序信息时，所述子载波数据动态解调装置210的另一种优选实施方式如图15所示，包括解调单元(15011、15012、…、1501n)和载波逆映射单元1502。

所述解调单元(15011、15012、…、1501n)根据载波跳频信息发生装置209所生成的载波跳频信息中所指定的跳频子载波簇中的子载波频点信息、子载波比特分配数信息和子载波调制方式信息，将输入的各路已调制载波数据解调后输出到载波逆映射单元1502的相应输入端口。

所述载波逆映射单元1502接收来自解调单元(15011、15012、…、1501n)输出的各路有效数据，并根据载波跳频信息发生装置209所生成的载波跳频信息中所指定的跳频子载波簇中的子载波频点信息、子载波比特分配数信息和将载荷数据分配至跳频子载波簇中各子载波的顺序信息，将输入的各路并行数据按序输出为原始载荷数据。

Claims (10)

1.一种实现高保密快速跳频传输的方法，该方法以时隙为载波驻留时间单位传输数据，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤A，确定当前时隙所对应的载波跳频信息，将分配功率且承载载荷数据的所有子载波对应为一个跳频子载波簇，所述载波跳频信息包括：所述跳频子载波簇中的子载波个数信息、子载波频点信息、子载波功率信息、子载波调制方式信息和子载波比特分配数信息；

步骤B，发送端根据当前时隙的载波跳频信息，对所述跳频子载波簇中的各子载波进行载荷数据的比特分配、调制和功率分配，对未分配有效功率的剩余子载波分配功率0；

步骤C，将全部子载波数据用IFFT变换方法映射到时域后形成数字跳频信号，该数字跳频信号经数模变换转换成模拟跳频信号后发送至信道，并经信道传输至接收端；

步骤D，接收端将收到的模拟跳频信号经模数变换为数字跳频信号，然后用FFT变换方法将数字跳频信号变换为频域子载波数据，最后根据与发送端同步的当前时隙的载波跳频信息，将所指定的跳频子载波簇中各子载波所承载的已调制载荷数据解调出来，并按序输出为原始载荷数据。

2.根据权利要求1所述的实现高保密快速跳频传输的方法，其特征在于，步骤A所述载波跳频信息中所指定的跳频子载波簇中各子载波的功率和调制方式具有伪随机性。

3.根据权利要求1所述的实现高保密快速跳频传输的方法，其特征在于，步骤A所述载波跳频信息中还包括：将载荷数据分配至跳频子载波簇中各子载波的顺序信息；步骤B是按该顺序信息对跳频子载波簇中的各子载波进行载荷数据的分配。

4.根据权利要求1所述的实现高保密快速跳频传输的方法，其特征在于，步骤A所述载波跳频信息中所指定的跳频子载波簇中各子载波的比特分配数在该子载波所分配的功率和调制方式所允许范围内。

5.根据权利要求1所述的实现高保密快速跳频传输的方法，其特征在于，步骤A所述载波跳频信息中所指定的跳频子载波簇中的子载波个数和子载波频点在系统所能提供的全部子载波范围内。

6. 根据权利要求1所述的实现高保密快速跳频传输的方法，其特征在于，步骤A所述载波跳频信息还包括：分配干扰功率的子载波个数信息、子载波频点信息和子载波频点上的功率信息，其中分配干扰功率的子载波频点不承载载荷数据；

所述步骤B的处理，还包括：对所述载波跳频信息中所指定的分配干扰功率的子载波进行伪噪声数值的填充和功率分配。

7.根据权利要求6所述的实现快速跳频传输的方法，其特征在于，步骤A所述载波跳频信息中所指定的分配干扰功率的子载波频点上的功率具有伪随机性。

8.根据权利要求6所述的实现快速跳频传输的方法，其特征在于，步骤A所述载波跳频信息中分配干扰功率的子载波个数和子载波频点具有伪随机性。

9.一种实现高保密快速跳频传输的系统，包括：发送装置、接收装置和信道，其特征在于，所述发送装置包括：第一载波跳频信息发生装置、子载波数据动态分配装置、IFFT模块、数模转换器和发送模块；

所述第一载波跳频信息发生装置用于产生各时隙载波跳频信息，包括：所指定跳频子载波簇中的子载波个数信息、子载波频点信息、子载波功率信息、子载波调制方式信息和子载波比特分配数信息；

所述子载波数据动态分配装置根据第一载波跳频信息发生装置产生的当前时隙的载波跳频信息，对所述跳频子载波簇中的各子载波进行载荷数据的比特分配、调制和功率分配，同时对未分配功率的剩余子载波分配功率0，最后将全部子载波数据输出到IFFT模块的相应输入端口；

所述IFFT模块将输入的全部子载波数据用IFFT变换方法映射到时域后形成数字跳频信号，并将该数字跳频信号输出到数模转换器；

所述数模转换器将输入的数字跳频信号变换成模拟跳频信号，并输出到发送模块；

所述发送模块根据传输信道的需要对输入的模拟跳频信号进行进一步处理后输出到信道；

所述接收装置包括接收模块、模数转换器、FFT模块、第二载波跳频信息发生装置和子载波数据动态解调装置；

所述接收模块用来接收经信道传输的由发送模块输出的模拟跳频信号，然后输出到模数转换器；

所述模数转换器将输入的模拟跳频信号变换成数字跳频信号，并输出到FFT模块；

所述FFT模块将输入的数字跳频信号映射为频域子载波数据，并输出到子载波数据动态解调装置；

所述第二载波跳频信息发生装置用于产生与所述第一载波跳频信息发生装置同步的各时隙的载波跳频信息；

所述子载波数据动态解调装置根据第二载波跳频信息发生装置产生的当前时隙的载波跳频信息，从所指定的跳频子载波簇中各子载波所对应的FFT模块输出端口中取出各路已调制载荷数据并进行解调，将解调出的载荷数据按序输出；

所述传输信号的信道是有线信道或无线信道，负责将发送装置发送的模拟跳频信号传输到接收装置。

10.一种实现高保密快速跳频传输的系统，包括：发送装置、接收装置和信道，其特征在于，所述发送装置包括：第一载波跳频信息发生装置、子载波数据动态分配装置、IFFT模块、数模转换器和发送模块；

所述第一载波跳频信息发生装置用于产生各时隙载波跳频信息，包括：所指定跳频子载波簇中的子载波个数信息、子载波频点信息、子载波功率信息、子载波调制方式信息、子载波比特分配数信息、将载荷数据分配至跳频子载波簇中各子载波的顺序信息，以及分配干扰功率的子载波个数信息、子载波频点信息和子载波功率信息； 

所述子载波数据动态分配装置根据第一载波跳频信息发生装置产生的当前时隙的载波跳频信息，对所述跳频子载波簇中的各子载波进行载荷数据的比特分配、调制和功率分配；对所指定的分配干扰功率的子载波填充伪噪声数值和分配功率，同时对未分配功率的剩余子载波分配功率0，最后将全部子载波数据输出到IFFT模块的相应输入端口；

所述IFFT模块将输入的全部子载波数据用IFFT变换方法映射到时域后形成数字跳频信号，并将该数字跳频信号输出到数模转换器；

所述数模转换器将输入的数字跳频信号变换成模拟跳频信号，并输出到发送模块；

所述发送模块根据传输信道的需要对输入的模拟跳频信号进行进一步处理后输出到信道；

所述接收装置包括接收模块、模数转换器、FFT模块、第二载波跳频信息发生装置和子载波数据动态解调装置；

所述接收模块用来接收经信道传输的由发送模块输出的模拟跳频信号，然后输出到模数转换器；

所述模数转换器将输入的模拟跳频信号变换成数字跳频信号，并输出到FFT模块；

所述FFT模块将输入的数字跳频信号映射为频域子载波数据，并输出到子载波数据动态解调装置；

所述第二载波跳频信息发生装置用于产生与所述第一载波跳频信息发生装置同步的各时隙的载波跳频信息；

所述子载波数据动态解调装置根据第二载波跳频信息发生装置生成的当前时隙的载波跳频信息，从所指定的跳频子载波簇中各子载波所对应的FFT模块输出端口中取出各路已调制载荷数据并进行解调，将解调出的载荷数据按序输出；

所述传输信号的信道是有线信道或无线信道，负责将发送装置发送的模拟跳频信号传输到接收装置。

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