一种基于虚拟运动天线的空间扩频安全通信方法技术

本发明专利技术公开了一种基于虚拟运动天线的空间扩频安全通信方法，是一种新的扩频信号产生方法，通过天线的切换仿真天线的运动，天线切换方式由扩频码控制，利用切换天线产生的基频分量和所有的谐波分量在空间某个特定的方位形成一个空间扩频信号。本发明专利技术包含有一个扩频信号发射机和两个相对于发射机空间方位不同的扩频信号接收机，发射机采用多个阵元组成的天线阵列发射信号，接收机一个为期望接收机，一个为窃听接收机，利用本发明专利技术发射的空间扩频信号，期望接收机可以正确的捕获、解调信号，在偏离期望接收机方位的窃听接收机虽然能接收到类似的信号功率，但却不能捕获和解调有用信息，这样发射的空间扩频信号为信息无线传输增加了一项防窃听的保障措施。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于扩频通信
，尤其涉及了采用新型扩频方法使位于不同方位的 窃听接收机不能解调信息的安全通信技术。
技术介绍
扩频技术在现代无线通信系统中具有广泛的应用，如码分多址移动通信系统，全 球定位系统，卫星通信系统等。目前主要的扩频技术有直接序列扩频系统(DS-SS)，频率跳 变扩频系统(FH-SS)，时间跳变扩频系统(TH-SS)，以及这三种基本方式组合的混合扩频系 统。这些扩频技术扩频调制都是在信号时域完成的，信号经过放大器后由天线辐射，这样辐 射信号在波束范围内(包括旁瓣辐射信号)的信号星座图是相同的。由于天线辐射方向图 的原因，接收机在空间的任何方位只存在接收信号能量大小方面的差异，不同方位接收机 接收信号仍然包含与主瓣方向相同的通信信息，只要接收机有足够的灵敏度，总是能够正 确解调出通信信息的。为了对抗窃听接收，本专利技术用天线虚拟运动的扩频方式来增加调解 难度，保护通信信息。天线虚拟运动即通过天线快速切换实现频谱扩展，在天线快速切换方式上类似于 时间调制阵。时间调制阵在天线阵方向综合方面有过报道，利用时间这个天线阵的第 四维变量降低辐射方向图的旁瓣电平，但使用时间调制来综合方向图存在谐波分量，影响 发射信号能量有效利用，方向图综合算法都在力求减小谐波分量，在接收机中需要采用滤 波器滤除谐波分量。也有文献提出了采用两个一次谐波分量和基频分量构成一个单脉冲测 向系统，这也仅仅将两个一次谐波分量应用到测向功能中。这些谐波分量中包含了与基频 分量相同的信息含量，本专利技术的目的就是利用谐波分量和基频分量一起在空间形成一个空 间扩频信号。与时间调制阵不同的是本专利技术中的虚拟运动每次仅用一个单元发射，不用复 杂的多单元激励和方向图综合算法，随机切换天线的目的是扩展信号频谱，提高信号保密 性。
技术实现思路
1、专利技术目的本专利技术的目的是提供一种安全通信方法，为信息无线传输增加一项 防窃听的保障措施。2、技术方案为了达到上述的专利技术目的，本专利技术包括下列步骤(1)设计了信号发射阵列发射阵列中包含的阵元都是相同的全向辐射天线，阵元间距为d = 4;i，其中λ为反射信号的波长，阵元分别用序号1，2，……R表示，并且所 2有的阵元都由高速的射频开关控制阵元的导通和关闭，对于每一段时间开关控制只有一个 天线在辐射信号，利用切换天线实现发射天线的直线虚拟运动。发射阵元采用的激励信号 为bnejut，其中bne {+1,-1}为待发送的二进制比特信息，η = 1，2，……，N，ω为发射信 号的角频率。(2)根据选择的扩频码的不同选择发射天线天线阵中发射天线的虚拟运动方式 是由扩频码控制完成的，bn e {+1，-1}为待发送的二进制比特信息，其中η = 1，2，……， N，选择使用的扩频码记为qme {+1，-1}，扩频码周期为1其中!11= 1,2,……，M，每一个二 进制比特信息都在阵元总数为R的切换天线直线阵中选择M个单元进行发射，第m个扩频 码片对应的发射天线序号为Ln,m，切换方法如下第一步当qi = 1 时，Lna = 1，当 qi = -1 时，Lna = 2 ；第二步对于m = 2，3，……，M，计算 Ln,m = Lmn^O. 5 (3+qm .qj，得到的集合{Ln, m}，m= 1，2，……M就是信息码bn对应的发射天线序号集合。(3)根据期望接收机的方位设置天线阵阵元相移器相移设期望接收机所在的空 间方位为Ψ，为了在Ψ方位形成一个空间扩频信号，根据O)中的天线选择方法，序号为 Ln,m的天线对应的相移器相移大小为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于虚拟运动天线的空间扩频信号发射机，其特征在于采用天线切换发射信号的方式虚拟天线的真实运动，并且天线的切换方式是由扩频码控制，利用切换天线发射信号产生的基频分量和所有谐波分量构成一个空间扩频信号，其信号特征区别于采用时间调制阵进行方向图综合中只需要基频分量，也不同于时间调制单脉冲中用基频分量和两个一次谐波分量构成单脉冲测向。

【技术特征摘要】
1.一种基于虚拟运动天线的空间扩频信号发射机，其特征在于采用天线切换发射信号 的方式虚拟天线的真实运动，并且天线的切换方式是由扩频码控制，利用切换天线发射信 号产生的基频分量和所有谐波分量构成一个空间扩频信号，其信号特征区别于采用时间调 制阵进行方向图综合中只需要基频分量，也不同于时间调制单脉冲中用基频分量和两个一 次谐波分量构成单脉冲测向。2.根据权利要求1所述的基于虚拟运动天线的空间扩频信号发射机，其特征在于采用 切换天线的方式发射信号，利用了天线开关函数产生的基频分量和所有的谐波分量在空间 某个特定的方向形成一个空间扩频信号，是一种新的扩频信号产生方式。3.根据权利要求1所述的基于虚拟运动天线的空间扩频信号发射机，其特征在于对 ...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋茂忠，洪涛，曹广利，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]