[发明专利]差分跳频G函数构造方法

说明书

                              技术领域

本发明属于跳频扩频通信技术领域，涉及差分跳频码序列的产生，具体为一种具有简单结构的差分跳频G函数构造方法。

                              背景技术

扩频通信是无线通信系统中常用的一种技术，主要用来对抗或者抑制干扰的有害影响以及对其他收听者实现信息的保密。跳频扩频通信是扩频通信中的一种重要实现形式，尤其在军事通信中得到广泛的应用。与定频通信相比，跳频通信系统的工作频率是不停跳变的，这样就可以有效的避免多径干扰和瞄准式干扰，同时其抗截获能力也较定频通信强。

1995年美国Lockhead Sanders公司研制出一种相关跳频增强型扩频CHESS(Correlated Hopping Enhanced Spread Spectrum)无线短波电台，跳速高达5000跳/秒，其中200跳用于信道探测，4800跳用于数据传输，跳频频率数目N＝64或256；每跳传输1bit～4bit数据，即BPH＝1～4，BPH为bit per hop的缩写；数据传输速率为4.8kbps～19.2kbps。BPH数值的大小决定了下一跳可能的频率转移路径的多少，但BPH最大不能超过log₂N。差分跳频技术是CHESS系统的核心技术，是一种全新的设计思想，决定了该电台的技术体制。数字信息通过差分跳频操作，输出的是当前跳的频率值，然后通过控制数字频合器，最终经由数/模转换器和功放，发射出频率不停跳变的信号，完成跳频操作功能。差分跳频无需基带调制，其跳频图案的产生是通过一种G函数来完成的，即输入的数据信息X_n与上一跳的频率f_n-1通过函数f_n＝G(X_n，f_n-1)计算，产生出当前跳的频率f_n。

跳频频率和跳频码序列之间存在着一一映射的关系，差分跳频图案的设计也即是对差分跳频码序列的设计，差分跳频系统实际是通过输入的数据信息X_n，与上一跳频率f_n-1对应的跳频码序列A_n-1，通过函数A_n＝G(X_n，A_n-1)计算，产生出与当前跳频频率f_n对应的跳频码序列A_n，再通过频率控制字来控制数字频合器输出差分跳频频率f_n，最终系统通过G函数产生出差分跳频码序列及跳频图案。跳频码序列性能的优劣直接决定了跳频系统的抗干扰与抗截获性能好坏。目前有关差分跳频G函数研究的相关文献中，用来衡量差分跳频G函数所产生的差分跳频码序列性能的指标主要有随机性、一维均匀性和二维连续性。当前对差分跳频G函数的研究已基本可以满足随机性与一维均匀性的指标要求，但现有G函数差分跳频码序列的二维连续性普遍较差，《短波高速跳频CHESS电台G函数算法研究》(姚富强，刘忠英，电子学报，2001年5月)也有相关介绍。原因是f_n-1确定后，当前跳的频率f_n是由数据信息X_n与BPH决定的，而BPH数值最大不能超过log₂N，这使得下一跳可能的频率转移路径无法覆盖所有差分跳频频率集中的频率。二维连续性较差即意味着该跳频系统的抗波形跟踪干扰以及抗截获能力较差，从而不适宜在实际通信中，特别是军事通信中使用，因此需要改进G函数算法或G函数通信系统的结构。《基于可加性模糊系统原理的差分跳频G函数算法》(刘忠英 等，电子学报，2002年5月)公开了一种基于可加性模糊系统的G函数改进算法，较好的解决了G函数差分跳频码序列的二维连续性问题，但该方法实质上改变了G函数算法的原始结构，将f_n＝G(X_n，f_n-1)扩展为f_n＝G(X_n，f_n-1，f_n-r)，因此，现有对G函数的研究结论将无法适用于该方法，此外，由于该方法基于模糊系统，使得其复杂性很高，在具体实现时，将会遇到困难。

                              发明内容