一种基于天线虚拟运动的跳空扩频调制方法

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1、第43卷第4期2011年8月南京航JournalofNanjing空航天大学学报UniversityofAeronautics&AstronauticsV01．43No．4Aug．2011一种基于天线虚拟运动的跳空扩频调制方法洪涛宋茂忠(南京航空航天大学电子信息工程学院，南京，210016)摘要：为了加强无线通信物理层的传输安全．提出了一种基于天线虚拟运动的跳空扩频调制信号．采用天线的切换发射仿真天线运动，并且天线的切换方式由扩烦码控制。利用天线开关函数产生的谐波分量构成一个空间扩频信号，这样发射的扩频信号不仅与发射信号使用的扩

2、频码有关。而且与接收机相对于发射机的空问方位信息有关，是一种多天线豌空方式产生的扩频信号。最后给出了豌空扩频信号的频谱扩展性能、自相关性能、互相关性能、安全性能和多用户的通信性能，仿真结果表明跣空扩频信号为信息提供了一种更加安全的无线传输方法。关键词：扩频调制；安全通信；虚拟运动，珧空中图分类号：TP92文献标识码：A文章编号：1005—2615(2011)04-048l—05SpaceHoppingSpread—SpectrumModulatiOnBasedonaVirtualT垤otionAntennaHongTao，son

3、gMnozhong(CollegeofElectronicandInfomationEngineering，NanjingUniversityofAeronautics&Astronautics，Nanjing，210016，China)Abstr粥t：Aspacehoppingspread—spectrummodulationsignaltransmittedbyaVirtualmotionantennaisproposedtoguaranteetheinformationsecurityatthephysical1ayer．

4、Aswitchedantennaarrayisem—ployedtosimulateantennamotion，andtheswitchingmodeiscontrolledbyaspread—spectrumsequence．Inthisway，aspread—spectrummodulationsignalisformedbythefundamentalcomponentsandtheha卜moniccomponentswhicharegeneratedbytheswitchingfunctionoftheantennaar

5、ray．Thereforethetransmitsignalisassociatedwithnotonlythespread—spectrumsequencebutalsotheazimuthanglein—formationofthereceiver．Finally，theperforrnancesofspectrumspread，autocorrelation，cross—correla．tion，secu“tyandmulti—usercommunicationareinvestigated．Simulationresul

6、tsshowthattheproposedsignaloffersasecuritytransmissionmethodforwirelesscommunication．Keywords：spreadspectrummodulation；securecommunication；Virtualmotion；spacehopping扩频通信系统由于抗干扰能力强，信号功率谱密度低有利于信号隐蔽，信息被扩频码隐藏有利于防止窃听等优点在电子对抗系统中具有广泛的应用。目前主要的扩频技术有直接序列扩频系统、频率跳变扩频系统和时间跳变扩频系统，

7、以及这3种基本方式组合的混合扩频系统，传统扩频信号由于信号辐射方式的原因难以避免波束范围内(包括旁瓣)的信息窃听。关于安全通信的研究在数据链路层上主要集中在对信息加密和安全通信协议两个方面[1≈】，物理层的研究主要集中在扩频通信系统和混沌通信系统[3．6]，以及利用空间冗余度实现物理层无线传输安全的多天线发射多天线接收系统[7]或多节点协作通信系统睁"。本文的目的就是结合扩频信号和多天线发射信号的优点，采用天线虚拟运动的方式设计一种新的扩频信号，为信息的无线传输提供一种更加安全的方法。天线虚拟运动即通过天线快速切换仿真天线运动，

8、在天线快速切换方式上类似于时间调制阵。基金项目：江苏省自然科学基金(BK2009367)资助项目；航空科学基金(20095152026)资助项目．收稿日期：2010一11—17；修订日期：201l—Ol一04通讯作者：宋茂忠，男，教授，博士生导师，1962年生，