一种提高太赫兹频段无线通信保密性能的系统架构技术方案

技术编号:20800762 阅读:107 留言:0更新日期:2019-04-06 14:33
本发明专利技术提出了一种提高太赫兹频段无线通信保密性能的系统架构,包括用于发射的太赫兹无线通信系统和用于接收的太赫兹无线通信系统;系统架构中基带处理部分增加加密器和解密器;基带处理部分增加了跳频控制器和跳频同步器,实现对太赫兹无线信号的载波频率的调节;系统采用频率可调太赫兹发射本振源和频率可调太赫兹接收本振源代替了输出频率固定的“点频源”。本发明专利技术中使用跳频控制器和跳频同步器实现对太赫兹无线信号的载波频率的调节,使无线通信所占用的物理信号带宽更宽,降低了无线信号被第三方截获的概率,也降低了信息被第三方破解的可能性。

A System Architecture for Improving the Secrecy Performance of Terahertz Wireless Communication

The invention provides a system architecture to improve the security performance of terahertz band wireless communication, including terahertz wireless communication system for transmitting and terahertz wireless communication system for receiving; baseband processing part of the system architecture adds encryption and decryption; baseband processing part adds frequency hopping controller and frequency hopping synchronizer to realize carrier of terahertz wireless signal. Frequency regulation; the system uses frequency tunable terahertz transmitting local oscillator and frequency tunable terahertz receiving local oscillator to replace the fixed output frequency \point frequency source\. In the invention, frequency hopping controller and frequency hopping synchronizer are used to adjust carrier frequency of terahertz wireless signal, so that the physical signal bandwidth occupied by wireless communication is wider, the probability of wireless signal intercepted by third party is reduced, and the possibility of information being cracked by third party is also reduced.

【技术实现步骤摘要】
一种提高太赫兹频段无线通信保密性能的系统架构
本专利技术涉及太赫兹无线通信技术,具体是一种提高太赫兹频段无线通信保密性能的系统架构。
技术介绍
现有太赫兹频段无线通信系统的架构如图1所示。太赫兹频段是指频率介于0.1THz~10THz的电磁波频段。相对于传统微波无线通信(如移动通信、WiFi等应用)所使用的电磁波频段,太赫兹频段高出两个数量级以上。采用电子学技术为了能产生太赫兹频段的辐射,办法是通过两级甚至多级上变频的途径,将微波频段的信号(称为“基带信号”)频率搬移到太赫兹频段。其中太赫兹发射本振源和太赫兹接收本振源为输出频率固定的“点频源”。无线通信系统发射端产生基带信号的部分称为“基带处理部分”,主要功能是对输入的信源信号进行编码、扰码和调制处理等等(其他功能图1未列出),接收端则对输入的基带信号进行解调、解扰和解码处理等,恢复出信源信号。由于太赫兹无线通信系统为了补偿由于采用比微波更高的频段带来的更加严重的自由空间损耗,因此通常采用比微波无线通信系统增益高得多的天线,从而造成其发射波束远窄于微波无线通信系统。从保密性能上来说,更窄的天线波束让无线信号更加难以被第三方截获和干扰,因此太赫兹无线通信系统比传统微波无线通信系统有更高的保密性能。但是太赫兹无线信号一旦被第三方截获,破解难度会降低到与传统微波无线通信系统相同的水平。为了使无线通信系统达到更高的保密性能,本申请提案将用于传统微波无线通信系统的电子对抗技术引入太赫兹无线通信系统,提出了一种新的系统架构,其保密性能均高于传统微波无线通信系统和太赫兹无线通信系统。
技术实现思路
本专利技术为克服上述技术缺点,旨在提出一种提高太赫兹频段无线通信保密性能的系统架构,通过直接增加设置有加密器和跳频控制器,不需要做出太大改变;本专利技术充分利用了太赫兹频段无线通信系统具有超宽物理带宽的特点,系统的保密性能比现有太赫兹无线通信系统和传统微波无线通信系统更好。本专利技术的技术方案如下:一种提高太赫兹频段无线通信保密性能的系统架构,其特征在于:包括多个相互通信的太赫兹无线通信系统,用于发射的太赫兹无线通信系统按照信号输入方向依次包括有基带处理单元一、太赫兹射频单元二和太赫兹发射天线,用于接收的太赫兹无线通信系统按照信号输入方向依次包括有基带处理单元二、太赫兹射频单元二和太赫兹接收天线;所述基带处理单元一按照基带信号输入的方向依次设置有加密器、编码器、扰码器、调制器,所述调制器用于输出基带信号到太赫兹射频单元;所述基带处理单元一还设置有跳频控制器,所述跳频控制器用于输出频率控制字到太赫兹射频单元一,通过频率控制字控制太赫兹射频单元一内的太赫兹发射频率;所述太赫兹射频单元一按照基带信号输入方向依次设置有第一级上变频模块、第二级上变频模块和太赫兹放大模块,其中第二级上变频模块连接有频率可调的太赫兹发射本振源,太赫兹发射本振源接收跳频控制器输出的频率控制字;所述基带处理单元二按照基带信号输入的方向依次设置有解调器、解扰器、解码器、解密器;所述基带处理单元二还设置有跳频同步器,所述跳频同步器用于输出频率控制字到太赫兹射频单元二,通过频率控制字控制太赫兹射频单元二内的太赫兹发射频率;所述太赫兹射频单元二按照基带信号输入方向依次设置有太赫兹低噪声放大模块、第二级上变频模块和第一级上变频模块,其中第二级上变频模块连接有频率可调的太赫兹发射本振源,太赫兹发射本振源接收跳频同步器输出的频率控制字。本系统架构中的“加密器”和“解密器”分别在发射端和接收端的基带处理部分实现信源信号的加密和解密,“跳频控制器”和“跳频同步器”分别在发射端的接收端对频率可调太赫兹发射本振源和频率可调太赫兹接收本振源进行频率的调节。所述加密器采用的加密算法为RSA公钥加密算法(以下简称“RSA算法”)或数据加密标准(DES)算法(以下简称“DES算法”)。RSA算法是1977年由RonRivest、AdiShamir和LeonardAdleman一起提出的,1987年首次公布。RSA算法能够抵抗到目前为止已知的绝大多数密码攻击,已被ISO推荐为公钥数据加密标准。DES算法具有极高安全性,到目前为止,除了用穷举搜索法对DES算法进行攻击外,还没有更有效的办法。而56位长的密钥的穷举空间为256,这意味着如果一台计算机的速度是每一秒钟检测一百万个密钥,则它搜索完全部密钥就需要将近2285年的时间,可见,这是难以实现的。所述跳频控制器按照无线通信双方事先约定的图案产生频率控制字,频率控制字用于调节频率可调太赫兹发射本振源的输出频率,从而最终调节天线发射的太赫兹无线信号的载波频率。当频率控制字的产生频率足够快时,发射的太赫兹无线信号的载波频率呈现快速“跳变”的特点。跳频同步器在接收端产生频率控制字,调节频率可调太赫兹接收本振源的输出频率。跳频同步器产生频率控制字的频率和图案保持与发射端跳频控制器相同,经过同步算法的计算后,频率可调接收本振频率源的输出规律与频率可调发射本振源的输出规律完全一致,从而使发射端的基带信号频率与接收端的基带信号频率重合。对于除了跳频控制器和跳频同步器的基带处理部分的其余部分来说,基带信号是从始至终都保持在同一个频段内的。因此基带处理部分的其余部分是可以与现有太赫兹无线通信系统架构完全一样的。一方面,由于发射的太赫兹无线信号的载波频率呈现快速“跳变”的特点,即使无线信号被第三方截获,但第三方无法得知频率跳变的规律,即无法得知频率控制字的图案(该图案仅被参与无线通信的双方预知),从而无法实现太赫兹无线信号的正确下变频,也就无法实现正确的基带处理,极大的降低了信息被第三方破解的可能性,从而使系统实现信息对第三方保密的特点。另一方面,太赫兹无线信号的载波频率快速“跳变”,使太赫兹无线通信所占用物理信号带宽较现有太赫兹无线通信系统宽得多,第三方意图在更宽的物理带宽内实现信号截获的难度也极大的增加了,从而降低了太赫兹无线信号被截获的概率,使系统在保密性能上得到提升。本专利技术与现有技术相比,具有如下优点:1.本专利技术结构改进简单,直接增加设置有加密器和跳频控制器,不需要做出太大改变;2.太赫兹射频部分第一级上、下变频模块与现有太赫兹无线通信系统相同,射频硬件不需要做出任何改变;3.本专利技术充分利用了太赫兹频段无线通信系统具有超宽物理带宽的特点,系统的保密性能比现有太赫兹无线通信系统和传统微波无线通信系统更好。附图说明图1为现有太赫兹频段无线通信系统的架构示意图。图2为本专利技术的架构示意图。具体实施方式如图2所示,一种提高太赫兹频段无线通信保密性能的系统架构,包括多个相互通信的太赫兹无线通信系统,用于发射的太赫兹无线通信系统按照信号输入方向依次包括有基带处理单元一、太赫兹射频单元二和太赫兹发射天线,用于接收的太赫兹无线通信系统按照信号输入方向依次包括有基带处理单元二、太赫兹射频单元二和太赫兹接收天线;所述基带处理单元一按照基带信号输入的方向依次设置有加密器、编码器、扰码器、调制器,所述调制器用于输出基带信号到太赫兹射频单元;所述基带处理单元一还设置有跳频控制器,所述跳频控制器用于输出频率控制字到太赫兹射频单元一,通过频率控制字控制太赫兹射频单元一内的太赫兹发射频率;所述太赫兹射频单元一按照基带信号输入方向依次设置有本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提高太赫兹频段无线通信保密性能的系统架构,其特征在于:包括多个相互通信的太赫兹无线通信系统,用于发射的太赫兹无线通信系统按照信号输入方向依次包括有基带处理单元一、太赫兹射频单元二和太赫兹发射天线,用于接收的太赫兹无线通信系统按照信号输入方向依次包括有基带处理单元二、太赫兹射频单元二和太赫兹接收天线;所述基带处理单元一按照基带信号输入的方向依次设置有加密器、编码器、扰码器、调制器,所述调制器用于输出基带信号到太赫兹射频单元;所述基带处理单元一还设置有跳频控制器,所述跳频控制器用于输出频率控制字到太赫兹射频单元一,通过频率控制字控制太赫兹射频单元一内的太赫兹发射频率;所述太赫兹射频单元一按照基带信号输入方向依次设置有第一级上变频模块、第二级上变频模块和太赫兹放大模块,其中第二级上变频模块连接有频率可调的太赫兹发射本振源,太赫兹发射本振源接收跳频控制器输出的频率控制字;所述基带处理单元二按照基带信号输入的方向依次设置有解调器、解扰器、解码器、解密器;所述基带处理单元二还设置有跳频同步器,所述跳频同步器用于输出频率控制字到太赫兹射频单元二,通过频率控制字控制太赫兹射频单元二内的太赫兹发射频率;所述太赫兹射频单元二按照基带信号输入方向依次设置有太赫兹低噪声放大模块、第二级上变频模块和第一级上变频模块,其中第二级上变频模块连接有频率可调的太赫兹发射本振源,太赫兹发射本振源接收跳频同步器输出的频率控制字。...

【技术特征摘要】
1.一种提高太赫兹频段无线通信保密性能的系统架构,其特征在于:包括多个相互通信的太赫兹无线通信系统,用于发射的太赫兹无线通信系统按照信号输入方向依次包括有基带处理单元一、太赫兹射频单元二和太赫兹发射天线,用于接收的太赫兹无线通信系统按照信号输入方向依次包括有基带处理单元二、太赫兹射频单元二和太赫兹接收天线;所述基带处理单元一按照基带信号输入的方向依次设置有加密器、编码器、扰码器、调制器,所述调制器用于输出基带信号到太赫兹射频单元;所述基带处理单元一还设置有跳频控制器,所述跳频控制器用于输出频率控制字到太赫兹射频单元一,通过频率控制字控制太赫兹射频单元一内的太赫兹发射频率;所述太赫兹射频单元一按照基带信号输入方向依次设置有第一级上变频模块、第二级上变频模块和太赫兹...

【专利技术属性】
技术研发人员:吴秋宇林长星汪朝晖邓贤进
申请(专利权)人:中国工程物理研究院电子工程研究所
类型:发明
国别省市:四川,51

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