[发明专利]一种基于频控阵的安全通信方法及系统

摘要

本发明涉及一种基于频控阵的安全通信方法及系统，其方法包括步骤：(1)产生扩频码；(2)对所述扩频码扩频得到发射阵元序列和子阵序号；(3)在每个阵元上加入相位偏移，并进行调制；(4)接收端采用相关器对接收到的信号进行解扩、解调；(5)对经过解扩后的信号进行判决，并计算误码率。本发明通过将扩频码的自相关特性引入到基于频控阵的方向调制中，频控阵相对于相控阵而言，在各阵元上附加了一个远小于载频的频偏，在波束上可以实现角度和距离上的双重控制，在角度和距离上提升了精度，即缩小了接收端的可解调范围，因此，基于频控阵的方向调制技术可以实现更高精度的物理层安全通信。

主权项

1.一种基于频控阵的安全通信方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)产生扩频码；(2)对所述扩频码扩频得到发射阵元序列和子阵序号；(3)在每个发射阵元上加入相位偏移，并进行调制；(4)接收端采用相关器对接收到的信号进行解扩、解调；(5)对经过解扩后的信号进行判决，并计算误码率；所述步骤(1)中扩频码选用平衡gold码；所述步骤(2)中的对所述扩频码扩频得到发射阵元序列和子阵序号，其具体过程为：选用长度为N的扩频码p(N)，每发送一个BPSK符号，都会被扩展成N个码元p(i)，每个码元p(i)由采用阵元数目为M的子阵发送，每个子阵序号的波束方向都是指向目标接收机处，每个码元p(i)对应的子阵序号为gsn(i)，所述子阵序号gsn(i)由如下公式可得：p(1)＝1,gsn(1)＝1；p(1)＝‑1,gsn(1)＝2gsn(i)＝gsn(i‑1)+(3+p(i)p(i‑1))/2,i≥2对于第i个序列对，发送信号阵元序列esn(i,m)为：esn(i,m)＝gsn(i)*M+m,m＝1,2,…,M其中，p(i)为第i个码元，gsn(i)为第i个码元所对应的子阵序号，M为每个子阵包含的阵元个数，m为子阵中的第m个天线；所述步骤(3)中的在每个发射阵元上加入相位偏移，所述相位偏移公式为：phase(i,m)＝π[esn(i,m)‑1]*[2Δfr₀/c‑sin(θ₀)]+π[gsn(i)‑1]其中，esn(i,m)为天线序号，Δf为频控阵的频率增量，r₀、和θ₀为期望接收机相对于参考阵元的距离和方位角，c为光速，gsn(i)为第i个码元所对应的子阵序号，在接收机的位置(θ,r)所接收到的第i个码片的调制信号为：其中，b_n表示第n个比特，c为光速，m为子阵中的第m个天线，θ为接收机相对参考阵元的方位角，r为接收机相对参考阵元的径向距离，esn(i,m)、phase(i,m)分别表示第n个比特的第i个扩频码元对应的子阵中的第m个阵元和该阵元所加的相位偏移量，f为阵列的载波频率，t为时间；所述步骤(4)中的接收端采用相关器对接收到的信号进行解扩、解调前先经过下变频，将经过下变频后的连续的N比特数据与扩频序列p₂(N)相关运算进行解扩，码元同步后进行序列对的解扩，其中扩频序列为：p₂(i)＝exp^{jπ[gsn(i)‑1]},i＝1,2,…N其中，gsn(i)是由发送端所确定的发射子阵序号；所述步骤(5)中的对经过解扩后的信号进行判决，并计算误码率，其具体过程为：根据解扩后的符号正负进行判决，若符号为正，则判断接收到的比特为1；若符号为负，则判断接收到的比特为0，将判决后的比特与阵列发送的比特b_n进行比对，并累加错误比特数，进行误码率的计算。