一种基于正交时频拓展的扩频通信方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112398774A(43)申请公布日2021.02.23(21)申请号202011234584.0(22)申请日2020.11.07(71)申请人西北工业大学地址710072陕西省西安市友谊西路127号(72)发明人王伶段正祥杨欣张兆林谢坚粟嘉陶明亮汪跃先邢自健范一飞(74)专利代理机构西北工业大学专利中心61204代理人金凤(51)Int.Cl.H04L27/26(2006.01)H04L27/20(2006.01)H04B1/7097(2011.01)权利要求书2页说明书4页附图2页(54)发明名称一种基于正交时频拓展的扩频通信方法(57)摘要本发明提供了一种基于正交时频拓展的扩频通信方法，由离散辛傅里叶变换和多载波复用系统共同构成，发送端首先将时间‑频率域变换到时延‑多普勒域，并在时延‑多普勒域进行调制，最后再将时延‑多普勒域中的调制符号映射到时间‑频率域中进行发射，接收端相反。本发明采用了扩频技术结合OTFS的技术手段，不仅能够提升了在高动态条件下的传输性能，而且能够有效降低信号被截获的概率，可应用于保密通信中，常规的通信方式在被捕获后无需先验信息即可被破解，而本发明中即使信号被窃听者捕获，若窃听者对信号的帧格式、调制阶数等条件不明确则无法进行破解。CN112398774ACN112398774A权利要求书1/2页1.一种基于正交时频拓展的扩频通信方法，其特征在于包括下述步骤：步骤1：假设每块数据包发送的非归零码为a[k]，k＝0,1,2,…,K-1；步骤2：通过长度为L非归零伪随机码ck[l]对b[k]进行拓展得到b[l,k]，其中，l＝0,1,2,…,L-1；步骤3：对信息码块的每一路串行数据进行M-PSK调制，得到调制离散符号x[l,r]，r＝0，1,2,…,R-1，其中R表示的是调制符号数，存在关系R＝K/log2(M)，M表示数据的调制阶数；步骤4：定义逆离散辛傅里叶变换变换，记作ISFFT(x[l,r])，得到信息码块的逆离散辛傅里叶变换X[p,q]，其中p,l＝0,1,…,L-1；q,r＝0,1,…,R-1；步骤5：通过Heisenberg变换得到发射端的发送基带信号s(t)；步骤6：假设时变信道的冲击响应为h(τ,ν)，其中τ为时延，ν为多普勒频移，接收机接收信号为r(t)；步骤7：在接收端匹配滤波器计算交叉模糊函数接收信号经Wigner变换得到：步骤8：再对Y[p,q]进行SFFT变换得到：记作SFFT(Y[p,q])；步骤9：经MAP检测恢复调制符号x[l,r]；步骤10：对x[l,r]进行M-PSK解调，得到的扩频后发送信号比特信息步骤11：根据伪随机码ck[l]对进行解扩，对于第k个比特计算如果的值大于0，那么该比特为1，如果小于0，那么该比特为0，通过对的每一列进行运算判断，得到发送的信息序列a[k]，从而完成信息的传输。2.根据权利要求1所述的基于正交时频拓展的扩频通信方法，其特征在于：所述步骤2中，拓展方式为b[l,k]＝a[k]×ck[l]，即将串行的信息码a[k]通过伪随机码ck[l]转化为L路并行的信息码块b[l,k]，表示子载波数为L。3.根据权利要求1所述的基于正交时频拓展的扩频通信方法，其特征在于：所述逆离散辛傅里叶变换变换为4.根据权利要求1所述的基于正交时频拓展的扩频通信方法，其特征在于：所述通过Heisenberg变换得到发射端的发送基带信号s(t)，表示为其中，gtx(t)是传送脉冲函数，Δf是子载波频率间隔，T是符号周期，Δf＝1/T。5.根据权利要求1所述的基于正交时频拓展的扩频通信方法，其特征在于：2CN112398774A权利要求书2/2页所述接收机接收信号r(t)表示为：r(t)＝∫∫h(τ,ν)s(t-τ)ej2πν(t-τ)dτdν。6.根据权利要求1所述的基于正交时频拓展的扩频通信方法，其特征在于：所述Wigner变换为其中grx(t)是接收脉冲函数，表示接收脉冲函数的共轭函数。3CN112398774A说明书1/4页一种基于正交时频拓展的扩频通信方法技术领域[0001]本发明涉及正交时频拓展(OTFS)领域，尤其是利用OTFS结合扩频技术进行无线安全通信。背景技术[0002]信号低截获是指通过某些手段，使得信号很难被非合作方接收机检测或者截获，扩频通信被广泛应用于各类抗干扰低截获系统中。它分为直扩、调频和跳时三种，其中直扩通过伪随机序列对频谱进行拓展，降低信号的功率谱密度，使信号在噪底之下，从而达到低截获的目的。[0003]正交频分复用技术(OFDM)被大量应用于现在的通信方式中，例如4G通信，它通过多个正交的子载波来对数据进行传输，相比于频分多址技术提升了频带的利用率，但