CN108990054B - 信道宽度捷变通信技术 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种信道宽度捷变的保密通信技术，特别涉及一种信道宽度捷变通信技术，其主要是利用信号发射端的信道产生电路产生信道宽度可以按照一定规律变化的信道，与之相对应的信号接收端的信道检测电路以相同的信道宽度捷变规律检测出相应的信道宽度，从而实现信号的保密接收。因为信道宽度的可捷变性保证了通讯安全，且不与其他技术(比如跳频)冲突，且可以动态分配信道宽度。也就可以达到安全性高、可兼容、频谱利用率高的优点。同时也实现了信道最大可能的优化使用，具有很强的创造性。

Description

信道宽度捷变通信技术
技术领域
本发明涉及一种信道宽度捷变的保密通信技术，特别涉及一种信道宽度捷变通信技术。
背景技术
人类社会发展到今天历经了几千多年，在这中积累了璀璨的人类文明。在人类文明发展中，人与人之间的交流是文明产生和发展的必要条件和传播介质。随着科学技术的快速发展，人与人之间的交流方式已经从最开始的口口相传到通过纸质等材料传递信息，再到电报机发报文通信，电话和手机通讯等等交流方式更是极大的加快了人类文明的发展脚步。
随着通信技术的进步与发展，各式各样的通信技术与通信手段更是层出不穷。其目的除了为了使信息更好以及更快速的传递，其更主要的目的还有提供安全可靠的信息交流和信息交互。特别是无线电通信和光通信技术的迅猛发展，它们利用不同的频率携带不同的信息这一特性来实现大信息量的交互。人们希望可以在快速传递大信息量的同时，也希望保证信息传输的安全。所以保证信息安全就成了时代的主题。随着时间的推移，基于无线电通信和光通信的通信保密技术日新月异。
现在采用的保密通信方式基本上可以分为两类：一个是针对载波频率进行加密，即采用所谓的‘跳频’：即在一定的频谱范围内不是采用固定的无线电频率或光频率来做载波通信，而是按照预先规划好的频率变化规律采用不同的频率交替进行载波通信。使得第三方不能够掌握实际的通信频率，从而实现更加安全的通信。并且这种保密技术自海蒂拉玛发明已有近80年，技术已经相当成熟。除了加密之外在一定程度上还可以起到很好的抗干扰作用。且如果跳频速率越高(如每秒跳频几千次，即每一个频点上的驻留时间为毫秒级)、“跳频图案”越复杂则通信越为安全。由于这些特性使得其应用于军事领域的通信和电子对抗等方面非常广泛。另外一种保密通信的方式是针对于数字基带部分进行加密处理，就是通过对原始信息采用复杂的数字编码来实现保密通信。在实际的应用中，为了使通讯更加安全，很多情形下将跳频和编码同时使用，从而增加破解难度以提高保密性和安全性。但不论使用哪一种现有的保密通信方式(比如跳频技术的常规跳频和自适应跳频、数字密码技术等等)，其通信信道所占据的信道带宽是固定的。这样即使采用跳频加基带数字编码的保密方式，也可以通过频谱仪接收和获取到某一固定信道宽度的跳频频谱。根据获知的跳频频谱就可以获取所传输的编码后的信号，然后利用各种解密算法通过大型计算机反复破解。就能够破解所采用的编码获得传递的信息。
本发明的核心是在前面二者的基础上，通过采用改良信道电路使得通信信道宽度动态捷变这一方法，来实现保密通信。完全不同于现有的保密通信原理，是一种全新的保密通信原理。
由于目前尚未有任何类似于频谱仪扫描监控频谱的仪器来扫描监控信道宽度捷变，所以本发明提供了另外一种基本的保密通信方式。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种信道宽度捷变通信技术，以解决通信的安全性和可靠性，加强抗干扰性，从而保证了信息的安全传输，信道捷变谱实现了信道最大可能的优化使用的技术问题。
本发明实施例解决上述技术问题所采用的技术方案如下：
根据本发明实施例的一个方面，提供一种信道宽度捷变通信技术：
技术实现包括如下步骤：
步骤一：传输前，在无线通信系统的模拟/射频接发收前端系统的信道产生电路其是针对于发射端和信道检测电路其是针对于接收端中，产生信道宽度可变的信道，所述信道宽度变化规律为信道捷变谱，所述信道捷变谱对通信信号实行的第一次加密，然后利用跳频技术做第二次加密；
步骤二：将通过信道捷变谱和跳频技术加密过的信号通过射频发射端将信号发射出去，然后通过空气或其他介质传向接收端；
步骤三：信号到达接收端，根据实现双方协商确定的信道捷变谱，接收信号，再通过解调和译码的方式识别处理信号，最后得到对方传递过来的信息。
优选的，所述步骤一中，由信道产生电路和信道检测电路产生的按照一定规律变化的信道捷变谱，并以类似于跳频的方式做到信源与信宿的信道宽度在时间上同步，做到同步的发送和接收实现保密通信，即第一次加密，因为目前没有监测信道宽度捷变的监测设备。且目前通信设备接收和发送系统的信道宽度都是固定的。所以使用信道宽度捷变技术可以通过使发送端的信道产生电路产生信道宽度按照一定规律改变的信号，同时对于接收端的信道检测电路按照这一相同的规律检测出相应的信号。从而保证了信息的安全传输。
优选的，所述第一次加密后，对基带信号进行调制处理，处理完成后利用跳频技术，对载频波进行加密处理即在一定频带宽度上完成信号的载频频率按照一定的规律随时间变化而变化，做到第二次加密，由于跳频技术载频波频率可变的优点，那无疑会极大的加强通信的安全性和可靠性，还可以加强抗干扰性。
优选的，所述步骤一中，信道捷变谱的信道按照一定谱进行变化，对于大信息流的片段分配宽的信道、而对于小信息流的片段则采用相对窄的信道来传输，实现了信道最大可能的优化使用。
优选的，所述步骤三中，信号到达接收端，根据实现双方协商确定的信道捷变谱、通过接收端的信道检测电路产生与发送端的信道产生电路相同的信道宽度，接收信号后对根据载波同步、位同步、帧同步特性的捷变信号再通过解调和译码的方式识别处理信号，最后得到对方传递过来的信息。且随时间的推移做到信道宽度同步变化来接收信号，通过改变发送端的信道产生电路和接收端的信道检测电路实现一种接收和发送端信道宽度可捷变的技术，这样就可使得只有通信人本身知道信道宽度的变化规律，从而极大增加了通信的安全性。
优选的，当信道宽度固定，信道捷变谱的捷变是一个特例，既捷变谱随时间变化为零，因此信道捷变技术与现有固定信道通信技术完全兼容性。
本发明通过改良信道产生电路使通信时发送端的信道宽度可以按照一定规律捷变即信道捷变谱，同时对于接收端的信道检测电路按照这一相同的规律检测出相应的信号，再者跳频技术载频波频率可变的优点，极大的加强通信的安全性和可靠性，还可以加强抗干扰性，从而保证了信息的安全传输，并现了信道最大可能的优化使用。
附图说明
图1是本发明的信道宽度捷变保密技术实现过程式意框图；
图2是本发明的信道宽度捷变保密技术随时间变化的信道谱的图示；
图3是本发明的信道宽度捷变保密技术搭建通讯电台的示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例一
实施例本发明提供了一种信道宽度捷变保密技术，即利用传输信息时所占用的信道宽度可变这一特性作为基础，突破了原始通信每一种特定的传输方式所固有的信道宽度的壁垒，以此来进行加密通信。
本发明的保密通信方法实现主要在于发送端和接收端的信道产生电路以及信道检测电路，具体过程有以下几个环节：
在发送端原始信号经过模数转换为数字信号，然后进行信道编码以增加冗余减少错误，紧接着调制成传输符号(如BPSK、QPSK、64-QAM等等)。
经过信道产生电路使传输信道的宽度按照一定的规律进行变化，在射频发射端将此信号传输到介质中。
接收端信道检测电路检测出相对应的信道宽度来接收发送端传来的信息。
接收端经过信道译码，解压缩，数字信号转换为模拟信号，从而得到接近于发送端的原始信号。
本发明实现过程主要为以下过程：
图1为信道宽度捷变保密技术的实现过程示意图。参阅附图1，该通信在信息从发送端的终端发送之前，通过使用信道产生电路使信道宽度按照使用者的要求进行有规律的变化，然后信息被发送出去。接收端使用者事先与发送端使用者联系获取信道宽度的变化规律。从而在时间和空间上，信道检测电路产生相同宽度信道进行信息的接收。从而完成一次完整的通信。
相比于现在固有的通信保密技术，无论是跳频还是编码技术，受限于通信设备和其技术本身，信号传输的信道宽度都是固定的。在实际的通信加密中，即使使用跳频和编码技术同时对通信进行加密，也可通过频谱仪等监测设备监测到跳频频谱进而进行解码得到通信信息。这就存在了通信讯息被盗取的危险。而对于信道宽度捷变保密通信技术，因为目前没有监测信道宽度捷变的监测设备。且目前通信设备接收和发送系统的信道宽度都是固定的。所以使用信道宽度捷变技术可以通过使发送端的信道产生电路产生信道宽度按照一定规律改变的信号，同时对于接收端的信道检测电路按照这一相同的规律检测出相应的信号。从而保证了信息的安全传输
实施例二
在具体应用方面，我们研发团队研发的信道捷变芯片就可以实现信道的捷变，具体情况实现5KHz——2MHz信道任意宽度的捷变，芯片高度集成(9mm乘8mm)，具有功耗低，灵敏度高，支持多种调制方式的优点。满足工业化和产业化的要求，可以使我们的通信质量大幅度提升。
在实际通信中所要传输的数据率不是一个恒定的，而是随内容而动态变化的。比如通电话的两个人，当一个人说话的时候，听电话的人所需要传递的信息量是远远小于说话的人的信息量。但目前的体制是通话双方占据同样的信道，致而导致信道频谱的浪费。当一个视频流需要被传输的时候，视频流中的每一个片段所包含的信息量是不一样的。但现在的通信体制依然是分配固定不变一个信道，遇到大信息流的视频片段时和需要传输信息量小的时候都是同一个固定的信道。导致对于大的信息流信道宽度不够、而对于小的信息流片段又是大马拉小车。如果采用本发明的信道捷变技术，信道按照一定的捷变谱进行变化。对于大信息流的片段分配宽的信道、而对于小信息流的片段则采用相对窄的信道来传输。实现了信道最大可能的优化使用，在目前无线频谱异常紧缺的实际状况下，本发明具有极其重大的意义。
实施例三
更为关键的是信道宽度捷变技术与跳频技术并不冲突，因为它们一个是通过使信道宽度按照一定规律改变，另一个是使载频波的频率按照一定的规律改变。如果说有相同点那就是信道宽度捷变技术的信道宽度和跳频技术载频波的频率都是按照一定规律改变。所以它们两个技术可以并行使用。如果应用信道宽度捷变保密通信技术的信道宽度可变的优点以及跳频技术载频波频率可变的优点，那无疑会极大的加强通信的安全性和可靠性，还可以加强抗干扰性。当信道宽度固定，可以认为是捷变的一个特例：既捷变谱随时间变化为零。由此可以说明信道捷变技术与现有固定信道通信技术的完全兼容性。具体情况可参照如图2所示例子就是随时间变化的信道捷变谱；对于情形1来说可以单独使用信道捷变技术，即同一个频点，信道宽度随时间变化；对于情形2来说，就是在进行通信时，可以同时进行跳频和“跳信道”，以达成双保险。在更加具体的应用中，可以应用在如图3所示的电台通讯架构之中，将信道捷变模块嵌入到电台通讯中，即可实现设备的“跳信道”保密通信。当然，这种“跳信道”与跳频相结合还可以更加保证信号的安全新和健壮性。
以上参照附图说明了本发明的优选实施例，并非因此局限本发明的权利范围。本领域技术人员不脱离本发明的范围和实质内所作的任何修改、等同替换和改进，均应在本发明的权利范围之内。

Claims (7)

1.一种信道宽度捷变保密通信方法，其特征在于：所述方法应用于包括发射端信道产生电路和接收端信道检测电路的无线通信系统，所述方法实现包括如下步骤：
步骤一：传输前，经过所述信道产生电路后使传输信道宽度可变，所述信道宽度变化规律为信道捷变谱，所述信道捷变谱对通信信号实行的第一次加密，然后利用跳频技术做第二次加密；
步骤二：将通过信道捷变谱和跳频技术加密过的信号通过射频发射端将信号发射出去，然后通过空气或其他介质传向接收端；
步骤三：信号到达接收端，根据接收端信道检测电路检测出相对应的信道宽度来接收发送端传来的信息，再通过解调和译码的方式识别处理信号，最后得到对方传递过来的信息。
2.根据权利要求1所述的信道宽度捷变保密通信方法，其特征在于：所述步骤一中，由信道产生电路和信道检测电路产生的按照一定规律变化的信道捷变谱，并以类似于跳频的方式做到信源与信宿的信道宽度在时间上同步，做到同步的发送和接收实现保密通信，即第一次加密。
3.根据权利要求2所述的信道宽度捷变保密通信方法，其特征在于：所述第一次加密后，对基带信号进行调制处理，处理完成后利用跳频技术，对载频波进行加密处理即在一定频带宽度上完成信号的载频频率按照一定的规律随时间变化而变化，做到第二次加密，并且起到一定的抗干扰作用。
4.根据权利要求1或2所述的信道宽度捷变保密通信方法，其特征在于：所述步骤一中，信道捷变谱的信道按照一定谱进行变化，对于大信息流的片段分配宽的信道、而对于小信息流的片段则采用相对窄的信道来传输。
5.根据权利要求1所述的信道宽度捷变保密通信方法，其特征在于：所述步骤三中，信号到达接收端，根据事先双方协商确定的信道捷变谱、通过接收端的信道检测电路产生与发送端的信道产生电路相同的信道宽度，且随时间的推移做到信道宽度同步变化来接收信号。
6.根据权利要求5所述的信道宽度捷变保密通信方法，其特征在于：在步骤三中，接收信号后对根据载波同步、位同步、帧同步特性的捷变信号再通过解调和译码的方式识别处理信号，最后得到对方传递过来的信息。
7.根据权利要求1所述的信道宽度捷变保密通信方法，其特征在于：当信道宽度固定，信道捷变谱的捷变是一个特例，即捷变谱随时间变化为零，信道捷变技术与现有固定信道通信技术完全兼容。
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我校联合主办2018年智能通信与物联网战略研讨会;南京邮电大学;《南京邮电大学网站》;20180510;全文 *

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