CN104539310A - 一种直接序列扩频信号的隐身方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于无线通信领域，尤其涉及直接序列扩频通信(Direct Sequence Spread Spectrum，DSSS)系统中不同数据序列采用不同的伪随机序列进行扩频调制。本发明在不同的时间上使用不同的伪随机序列进行扩频调制，在接收端在相应位置选取对应的扩频序列进行解扩处理，恢复出信息数据。本发明相比于传统的扩频通信系统能够通过对不同信号选择不同伪随机序列进行扩频调制的处理，极大降低了在敌意检测装置上，通过信号的周期重复特性检测我方通信信号的能力，提高了通信信号的隐身性能。

Description

一种直接序列扩频信号的隐身方法

技术领域

本发明属于无线通信领域，尤其涉及直接序列扩频通信(Direct Sequence SpreadSpectrum，DSSS)系统中不同数据序列采用不同的伪随机序列进行扩频调制。

背景技术

直接序列扩频通信即直扩通信，通过扩频调制用一个更高频率的伪随机码将基带信号扩展到一个更宽的频带内，使发射信号的能量被扩展到一个更宽的带宽内，从而看起来如同噪声一样，使该系统更具备隐藏性。接受端则采用相同的伪随机码进行解扩，从而恢复出原始信息数据。这种系统具有信号发射功率小，抗干扰能力强，抗多径，多址能力强和抗跟踪干扰及抑制远近效应等一系列优点。

扩频过程是将传输信号乘以一个高速率伪码，待传输信号的频谱宽度被大大展宽，功率谱密度大大减小。接收端解扩时，将接受的信号乘以与发送端相同的伪码，有用信号的频谱宽度被恢复，而信道引入噪声，干扰在解扩的时候与伪码相乘，相当于被扩频，使得落入有用信号频带的干扰功率大大降低。经过带通滤波器，噪声和干扰对有用信号的造成的干扰被压制，从而实现了抗干扰。

伪随机码在扩频系统中十分重要，理想的伪随机码应该具有以下特性：有尖锐的自相关特性；有处处为零的互相关特性；当码长足够长时，满足正态分布；有足够多的编码；有尽可能大的复杂度；不同码元数平衡且相等。常用的伪随机码序列有：m序列，M序列，Gold序列等，它们在实际系统中有着广泛的应用。

正由于为随机序列具有尖锐的自相关特性和处处为零的互相关特性，扩频后的信号也具有自相关特性，任意获取两组信号通过相关运算能够获取到相关峰以及虽然可以选取足够长的伪随机序列，但是一般扩频系统中伪随机码是重复使用的具有很强的周期性，这就会导致在获取到信号后通过一些运算能够破解伪随机序列，那么系统将不再具有保密的性能。

直接序列扩频抗干扰能力与其扩频增益有直接的关系，扩频增益越大、抗干扰能力及越强。而扩频增益的大小是由扩频序列的长度所决定的。所以为了提高扩频增益就要增大扩频序列的长度，而扩频序列的长度增大会大幅度提高系统的复杂度。另外，采用单次扩频的系统也容易让窃听者破译扩频序列，使信息泄密。

现阶段直接序列扩频防破译常采用的方法是多次采用扩频序列进行扩频，该方法能够在一定程度上增加系统防御破译的能力以及防止信息泄密，但是该方法在一定程度上没有很好的消除数据之间的周期性和相关性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种直接序列扩频信号的隐身方法，用于解决现有单次扩频系统中存在的容易让窃听者破译扩频序列，保密性比较低，易使信息泄密的问题。

本发明在不同的时间上使用不同的伪随机序列进行扩频调制，在接收端在相应位置选取对应的扩频序列进行解扩处理，恢复出信息数据。本发明相比于传统的扩频通信系统能够通过对不同信号选择不同伪随机序列进行扩频调制的处理，极大降低了在敌意检测装置上，通过信号的周期重复特性检测我方通信信号的能力，提高了通信信号的隐身性能。

一种直接序列扩频信号的隐身方法，具体如下：

S1、对发送数据进行分块处理，每块数据采用不同长度的伪随机序列进行扩频调制；

S2、对S1所述扩频调制后的数据进行载波调制；

S3、将经过S2所述载波调制的数据经过信道发送至接收端；

S4、在接收端对接收到的信号序列进行解扩、解调处理得到二进制信息。

进一步地，S1所述对发送数据进行分块处理，具体为：将发送数据分为长度不同的数据块。

本发明的有益效果是：

相比较于传统的直接序列扩频通信系统，进行单次扩频处理容易被窃听者破译扩频序列，使信息泄密。该方法能够较好的解决一般直接序列扩频系统中容易被破译的问题，能够更好的进行保密传输。

附图说明

图1为本发明实施例的一种用不同扩频序列的直接序列扩频通信系统的系统框图。

图2为本发明实施例的一种用不同扩频序列的直接序列扩频通信系统对数据序列长度相等情况下分别用不同的伪随机序列扩频调制示意图。

图3为本发明实施例的一种用不同扩频序列的直接序列扩频通信系统对数据序列长度不相等情况下分别用不同的伪随机序列扩频调制示意图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图，详细说明本发明的技术方案。

本发明提出基于直接序列扩频系统(DSSS)中对扩频后信号进行重构处理的方法的技术方案。直接序列扩频通信即直扩通信，通过扩频调制用一个更高频率的伪随机码将基带信号扩展到一个更宽的频带内，使发射信号的能量被扩展到一个更宽的带宽内，从而看起来如同噪声一样，使该系统更具备隐藏性。接受端则采用相同的伪随机码进行解扩，从而恢复出原始信息数据。这种系统具有信号发射功率小，抗干扰能力强，抗多径，多址能力强和抗跟踪干扰及抑制远近效应等一系列优点。

扩频过程是将传输信号乘以一个高速率伪码，待传输信号的频谱宽度被大大展宽，功率谱密度大大减小。接收端解扩时，将接受的信号乘以与发送端相同的伪码，有用信号的频谱宽度被恢复，而信道引入噪声，干扰在解扩的时候与伪码相乘，相当于被扩频，使得落入有用信号频带的干扰功率大大降低。经过带通滤波器，噪声和干扰对有用信号的造成的干扰被压制，从而实现了抗干扰。

伪随机码在扩频系统中十分重要，理想的伪随机码应该具有以下特性：(1)有尖锐的自相关特性；(2)有处处为零的互相关特性；(3)当码长足够长时，满足正态分布；(4)有足够多的编码；(5)有尽可能大的复杂度；(6)不同码元数平衡且相等。常用的伪随机码序列有：m序列，M序列，Gold序列等，它们在实际系统中有着广泛的应用。

正由于为随机序列具有尖锐的自相关特性和处处为零的互相关特性，扩频后的信号也具有自相关特性，任意获取两组信号序列通过相关运算能够获取到相关峰以及虽然可以选取足够长的伪随机序列，但是一般扩频系统中伪随机码是重复使用的具有很强的周期性，这就会导致在获取到信号后通过一些运算能够破解伪随机序列，那么系统将不再具有保密的性能。正是由于单次扩频容易被窃听方获取和破译伪随机序列，使传输信息不具备很强的安全性，在这个问题上提出本文的专利，采用不同的伪随机序列对不同的数据序列分别进行扩频调制以及每块数据的长度可以进行变化，相当于对于信号进一步的加密处理，使得窃听者获取信号序列后也难以破译为随机序列。

S1、对发送数据进行分块处理，每块数据采用不同长度的伪随机序列进行扩频调制，使得扩频后的信号没有直接扩频后的信号的周期性和相关性，使传输的信号更具有保密性，选用的伪随机序列包括m、M、Gold、正交Gold、Walsh码。例如现在传输数据SN分为三块数据即SN＝[DATA1,DATA2,DAT3]，则三块数据选择不同的扩频码，比如DATA1选择m码，DATA2选择Gold码，DATA3选择M码进行扩频调制。可以按照通信前定的规则进行组合，相比于单次扩频系统中容易被窃听破译，而进行不同的伪随机序列扩频调制后的数据保密性能将提高。，对数据开始分块时对每块数据的长度进行变换比如：选取DATA1长度为512，DATA2长度为256，DATA3长度为1024。在对数据长度变化后再进行采用不同的扩频序列对不同的数据序列进行扩频调制，系统的保密性能将更好

S2、对S1所述扩频调制后的数据进行载波调。

S3、将经过S2所述载波调制的数据经过信道发送至接收端；

S4、在接收端对接收到的信号序列进行解扩、解调处理得到二进制信息

在本发明中，采用不同的伪随机序列对不同的数据序列分别进行扩频调制以及每块数据的长度可以进行变化的方法的系统框图如图1，相比较于一般的直扩通信系统增加数据长度分块模块和扩频调制时选择伪随机序列模块。

在本发明中，如采用不同的伪随机序列对不同数据序列进行扩频调制的示意图如图2。例如传输的数据SN＝[DATA(1),DATA(2),…,DATA(n-1),DATA(n)]；其中将传输的数据SN分成了长度相等的n个数据序列，然后对这n块数据采用按照一定的规则选择不同的伪随机序列进行扩频调制，在示意图中对DATA(1)采用M序列进行扩频调制，DATA(2)采用m序列扩频调制，DATA(n-1)采用m序列扩频调制，DATA(n)采用Gold序列扩频调制。对扩频调制后数据SN’进行载波调制，然后通过信道在接收端首先进行信号的解扩，也要分别对不同的数据块进行解扩，例如DATA(1)采用M序列进行扩频解调，DATA(2)采用m序列扩频解调，DATA(n-1)采用m序列扩频解调，DATA(n)采用Gold序列扩频调制，最后进行载波解调恢复出数据。

在本发明中，首先对数据分块的长度进行变话，不同的数据序列长度也变化，然后采用不同数据块运用不同的伪随机序列进行扩频调制，该方法的示意图如图3。例如传输的数据SN＝[DATA(1),DATA(2),…,DATA(n-1),DATA(n)]；其中其中将传输的数据SN分成了长度相等的n个数据序列，数据序列DATA(1)含有256个bit，数据序列DATA(2)含有512个bit，数据序列DATA(n-1)含有1024个bit，数据序列DATA(n)含有512个bit。在对数据序列长度改变后，然后采用不同的伪随机序列对数据序列进行扩频调制和解扩。

对于不同数据序列对应的伪随机序列和数据序列的长度的选择方法的规则，该规则的复杂度按照需要保密通信的级别而定，例如：选择交替使用不同的伪随机序列或者利用伪码控制产生使用伪随机序列的顺序等。

可以看出，本发明采用一种用不同扩频序列对不同数据进行扩频的直接序列扩频通信系统可以消除单次扩频时存在的容易被窃听者破译伪随机序列导致不能很好的保密传输的问题，消除扩频后的序列存在周期性和相关性比较强的问题，在增加一定复杂度的情况下，进行隐身处理后的数据的伪随机序列很难被窃听者捕获和破译，使系统传输更加安全和保密。

Claims (2)

1.一种直接序列扩频信号的隐身方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、对发送数据进行分块处理，每块数据采用不同长度的伪随机序列进行扩频调制；

S2、对S1所述扩频调制后的数据进行载波调制；

S3、将经过S2所述载波调制的数据经过信道发送至接收端；

S4、在接收端对接收到的信号序列进行解扩、解调处理得到二进制信息。

2.根据权利要求1所述的一种直接序列扩频信号的隐身方法，其特征在于：S1所述对发送数据进行分块处理，具体为：将发送数据分为长度不同的数据块。