一种混沌跳频散射通信方法及装置

本发明属于混沌保密通信，具体涉及一种混沌跳频散射通信方法及装置。

背景技术：

1、无线通信由于其建立方便，灵活机动等优点，在军事、民用多领域广泛应用。随着无线通信的迅速发展，用户对于通信距离、系统的优良性、信息安全有了更高的要求。散射通信是无线通信的一个分支，通过电磁波在散射体中相互作用产生超视距的通信方式，能够实现提高通信距离的要求。由于无线通信开放式发射接收的特点，使得传输信息容易被截获干扰，为了提高系统优良性及用户信息安全，需要有效的抗干扰、抗截获措施，跳频通信和混沌保密通信便是近年来人们广泛关注的有效技术手段。

2、相比传统的利用固有频率通信的定频通信，跳频通信有着截获概率低、抗干扰能力强、抗衰落能力强等诸多优点。其中，跳频通信系统具有频率分集作用，因此其应用到散射通信中可以抑制频率选择性衰落，提升通信质量。但跳频通信还存在跳频速度低、跳频点数少等不足，难以抵抗高速扫描和跟踪式干扰。同时随着编解码技术的逐渐成熟，跳频序列也存在着被破译的风险。因此跳频通信的安全性还存在着不足。

3、混沌保密通信具有安全优势，常被用于以光纤为传输媒介的保密通信中。混沌信号由于其类噪声的随机性和优良的抗干扰性在有线保密通信领域得到广泛应用。如2005年，德、法、英等七国研究者在雅典城120km的城域网中进行了现场试验，在1gb/s的速率下实现了l0^-7误码率的混沌保密通信(nature,438(7066):343-346,2005.)。2010年，在法国贝桑松100km的城域网中进行了10gb/s的混沌保密通信实验验证(ieee j.quantumelectron,46(10):1430-1435,2010.)。利用混沌信号掩藏目标信息，能够大幅度提高破解难度，增加了在公共信道中传输信息的安全性。。

4、因此，若能将混沌信号应用于跳频通信中，则有可能为跳频通信安全性不足的问题提供解决方案。

技术实现思路

1、为了解决散射通信中信息传输安全性问题及频率选择性衰落问题，本发明提供了一种混沌跳频散射通信方法及装置，通过将混沌载波和跳频方式相结合，以提高散射通信的抗干扰和抗截获能力，提高散射通信可靠性。

2、为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种混沌跳频散射通信方法，包括以下步骤：

3、步骤:通信a方和通信b方分别调节混沌载波生成模块和去载波解调模块的参数，使其输出相同的混沌载波信号；同时，通信a方和通信b方分别控制跳频生成模块和跳频解跳模块，使其输出相同的跳频序列信号；

4、步骤：通信a方通过a方合路器将传输信息加载到混沌载波生成模块输出的混沌载波上形成调制信号，然后将调制信号与跳频序列信号输入a方混频器，通过a方混频器混频得到跳频信号，最后通过a方喇叭天线将所述跳频信号发射到散射信道；

5、步骤：通信b方通过b方喇叭天线接收散射信道的所述跳频信号，然后通过b方混频器和跳频解跳模块输出的跳频序列信号对跳频信号解调得到解跳信号，最后将解跳信号和去载波解调模块输出的混沌载波信号输入所述b方减法器，利用所述b方减法器对解跳信号进行解调，得到传输信息。

6、此外，本发明还提供了一种混沌跳频散射通信装置，包括：设置在a方的混沌载波生成模块、a方信号发生器、a方合路器、跳频生成模块、a方混频器、a方喇叭天线和设置在b方的去载波解调模块、b方信号接收器、b方减法器、跳频解跳模块、b方混频器、b方喇叭天线；

7、所述混沌载波生成模块和去载波解调模块用于输出相同的混沌载波信号；

8、所述a方合路器用于将a方信号发生器输出的传输信息加载到混沌载波生成模块输出的混沌载波上形成调制信号，所述跳频生成模块用于生成跳频序列信号，所述a方混频器用于将所述调制信号与跳频序列信号混频得到跳频信号，所述a方喇叭天线用于将所述跳频信号发射到散射信道；

9、所述b方喇叭天线用于接收所述跳频信号；所述跳频解跳模块用于生成与跳频生成模块相同的跳频序列信号；所述b方混频器用于通过跳频解跳模块输出的跳频序列信号对所述跳频信号进行混频解调得到解跳信号；解跳信号包括混沌载波及掩藏的传输信息；所述b方减法器用于通过去载波解调模块输出的混沌载波信号，对所述解跳信号进行解调，得到传输信息并发送至所述b方信号接收器。

10、所述混沌载波生成模块和去载波解调模块通过共驱混沌同步的方式输出相同的混沌载波信号。

11、所述混沌载波生成模块包括：a方随机数字信号发生器、a方窄线宽激光器、a方相位调制器、a方半导体激光器、a方光电探测器、a方带通滤波器；

12、所述a方随机数字信号发生器用于生成随机数字信号，所述a方相位调制器用于将随机数字信号发生器输出的随机数字信号调制到所述a方窄线宽激光器输出的连续光信号上，形成随机数字相位调制光信号并将其作为驱动信号注入a方半导体激光器中使其输出混沌光，所述a方光电探测器用于将a方半导体激光器输出的混沌光转化为混沌电信号，所述a方带通滤波器用于对a方光电探测器输出的混沌电信号进行带通滤波得到限定带宽的混沌载波信号；

13、所述去载波解调模块包括：b方随机数字信号发生器、b方窄线宽激光器、b方相位调制器、b方半导体激光器、b方光电探测器、b方带通滤波器；

14、所述b方随机数字信号发生器用于生成随机数字信号，所述b方相位调制器用于将b方随机数字信号发生器输出的随机数字信号调制到所述b方窄线宽激光器输出的连续光信号上，形成随机数字相位调制光信号并将其作为驱动信号注入b方半导体激光器中使其输出与a方半导体激光器同步的混沌光，所述b方光电探测器用于将b方半导体激光器输出的混沌光转化为混沌电信号，所述b方带通滤波器用于对b方半导体激光器输出的混沌电信号进行带通滤波得到限定带宽的混沌载波信号。

15、所述a方随机数字信号发生器和b方随机数字信号发生器生成的随机数字信号一致；

16、a方窄线宽激光器、a方相位调制器、a方半导体激光器分别与b方窄线宽激光器、b方相位调制器、b方半导体激光器的参数一致。

17、所述a方随机数字信号发生器和b方随机数字信号发生器为任意波形发生器。

18、跳频生成模块包括：a方pn序列生成器、a方频率合成器；所述a方频率合成器用于根据a方pn序列生成器输出的pn序列生成跳频序列信号；

19、跳频解跳模块包括：b方pn序列生成器、b方频率合成器，所述b方频率合成器用于根据b方pn序列生成器输出的pn序列生成跳频序列信号同时同跳的跳频序列信号。

20、所述a方pn序列生成器和b方pn序列生成器输出的pn序列一致。

21、本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

22、本发明提供了一种混沌跳频散射通信方法及装置，利用混沌信号作为载波，通过跳频传输的方式将掩藏信息的混沌信号通过散射信道进行传输，可以实现高质量散射通信。本发明集合混沌载波掩藏信息的特性与跳频通信抗干扰截获抗衰落的特性，用混沌载波代替传统调制载波，用跳频通信代替定频通信，能够增加信息传输距离，提高通信可靠性，实现高质量散射通信。