基于真随机数的跳频通信方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及基于真随机数的跳频通信方法及系统，其利用量子密钥为跳频通信系统提供真随机数，为跳频编码的随机数序列生成提供额外的信息熵，增加随机数序列的不可预测性，从而提高信道的安全性。在该跳频通信系统中，可以分别在发射机和接收机中设置第一量子密钥分发设备和第二量子密钥分发设备，借助第一和第二量子密钥分发设备通过量子密钥分发过程在发射机和接收机中生成相同的量子密钥，并利用量子密钥生成跳频序列，以便利用跳频序列将调制信号变频为跳频信号，以及将跳频信号解调为调制信号。调制信号。调制信号。

【技术实现步骤摘要】
基于真随机数的跳频通信方法及系统


[0001]本专利技术涉及通信
，尤其涉及一种基于真随机数的跳频通信方法及系统。

技术介绍

[0002]跳频通信是目前扩频通信应用最广泛的一种方式，其中可以通过通信双方或者多方在相同跳频同步算法和随机跳频图案算法的控制下，按照提前约定好的一系列信号发射频点，以随机离散的形式进行同步的跳变来实现信息传输。从通信技术实现的角度来看，传统的跳频的通信方式是利用码序列来控制发射信号，进行频移键控、选码、多频等过程，是一种码控载频跳变的通信系统，例如图1所示那样。
[0003]传统跳频通信的跳频系统中使用的伪随机跳频图案是由一个伪随机码发生器生成，而且需要根据不同跳频信道的误码率进行后选择，这会进一步降低跳频序列的随机性，使得跳频序列在时间上存在关联性。
[0004]目前，随着计算机计算能力的不断提升，尤其是量子计算机的出现，基于算法的伪随机数面临越来越大的安全威胁。而且，经典伪随机数的前向安全风险是无法弥补的，一次破译可能意味着一段时间内的信息都被破解，所以只能通过不断更换主密钥来确保整个系统的安全，而主密钥的递送又意味着建立一套完善的管理体系和一支可靠的人员队伍，成本极大且递送过程风险不可控因素较多。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中存在的上述问题，本申请提出了一种基于真随机数的跳频通信方法及系统，其中给出了利用量子密钥为跳频通信系统提供真随机数，为跳频编码的随机数序列生成提供额外的信息熵，增加随机数序列的不可预测性，从而提高信道的安全性。r/>[0006]本专利技术的一个方面涉及一种基于真随机数的跳频通信系统，其包括发射机和接收机，其中，所述发射机被设置用于根据跳频序列将输入数据调制成跳频信号，所述接收机被设置用于根据所述跳频序列将所述跳频信号解调为所述输入数据，其特征在于：
[0007]所述发射机中设置有第一量子密钥分发设备，所述接收机中设置有第二量子密钥分发设备；
[0008]所述第一量子密钥分发设备和所述第二量子密钥分发设备被设置用于借助量子密钥分发过程生成相同的量子密钥；并且，
[0009]所述跳频序列是基于所述量子密钥生成的。
[0010]进一步地，所述发射机还包括信息编码模块、跳频调制模块、第一频率合成模块、第一跳频序列产生模块和发射天线；以及，所述接收机还包括信息解调模块、跳频解调模块、第二频率合成模块、第二跳频序列产生模块、跳频同步模块和接收天线。
[0011]更进一步地，所述第一量子密钥分发设备被设置成直接将所述量子密钥作为随机数提供给所述第一跳频序列产生模块；所述第二量子密钥分发设备被设置成直接将所述量子密钥作为随机数提供给所述第二跳频序列产生模块。
[0012]更进一步地，所述发射机还包括第一密钥扩展算法模块，其被设置成利用密钥扩展算法对所述量子密钥进行扩展运算，生成随机数以用于所述第一跳频序列产生模块；所述接收机还包括第二密钥扩展算法模块，其被设置成利用密钥扩展算法对所述量子密钥进行扩展运算，生成随机数以用于所述第二跳频序列产生模块。
[0013]优选地，所述发射机还包括第一随机性检测模块，其被设置用于对由所述第一密钥扩展算法模块产生的所述随机数进行随机性检测；所述接收机还包括第二随机性检测模块，其被设置用于对由所述第二密钥扩展算法模块产生的所述随机数进行随机性检测。
[0014]进一步地，所述第一和第二跳频序列产生模块被设置成基于所述随机数生成所述跳频序列；
[0015]所述第一和第二频率合成模块被设置成根据所述跳频序列，利用一个或多个参考频率合成多个离散频率；
[0016]所述信息编码模块被设置成利用所述输入数据对载波进行调制，以生成调制信号；
[0017]所述跳频调制模块被设置成利用所述离散频率对所述调制信号进行变频处理，以生成所述跳频信号，其频率按照所述跳频序列发生跳变；
[0018]所述跳频解调模块被设置成利用所述离散频率对所述跳频信号进行变频处理，以解调成所述调制信号；
[0019]所述信息解调模块被设置成利用本地载波将所述调制信号解调成所述输入数据。
[0020]可选地，可以利用所述跳频序列从跳频频率表中取出频率控制码，借助所述频率控制码控制所述第一或第二频率合成模块在不同时间内输出频率跳变的本振信号。
[0021]本专利技术的另一方面涉及一种基于真随机数的跳频通信方法，其包括以下步骤：
[0022]借助量子密钥分发过程在接收机和发射机中分发相同的量子密钥；
[0023]在所述发射机中，基于所述量子密钥生成跳频序列，并根据所述跳频序列将输入数据调制成跳变信号；
[0024]在所述接收机中，基于所述量子密钥生成跳频序列，并根据所述跳频序列将所述跳变信号解调成所述输入数据。
[0025]进一步地，在所述发射机中，直接利用所述量子密钥生成所述跳频序列，或者利用借助所述量子密钥产生的随机数生成所述跳频序列；根据所述跳频序列利用一个或多个参考频率合成多个离散频率；利用所述输入数据对载波进行调制以生成调制信号；利用合成的所述离散频率对所述调制信号进行变频以生成所述跳变信号，其频率按照所述跳频序列进行跳变；以及
[0026]在所述接收机中，直接利用所述量子密钥生成所述跳频序列，或者利用借助所述量子密钥产生的随机数生成所述跳频序列；根据所述跳频序列利用一个或多个参考频率合成多个离散频率；利用合成的所述离散频率对所述跳变信号进行变频，以解调成所述调制信号；利用本地载波将所述调制信号解调为所述输入信号。
[0027]更进一步地，上述跳频通信方法可以借助本专利技术的跳频通信系统来实现。
附图说明
[0028]下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的说明。
[0029]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需使用的附图作简单地介绍，显而易见，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图来获得其他的附图。
[0030]图1示出了现有技术的跳频通信系统的一种示例；
[0031]图2示意性地示出了根据本专利技术的跳频通信系统的一种示例性实施例；
[0032]图3示意性地示出了根据本专利技术的跳频通信系统的进一步示例性实施例。
具体实施方式
[0033]在下文中，本专利技术的示例性实施例将参照附图来详细描述。下面的实施例以举例的方式提供，以便充分传达本专利技术的精神给本专利技术所属领域的技术人员。因此，本专利技术不限于本文公开的实施例。
[0034]图2示出了根据本专利技术的跳频通信系统的一种示例性实施例，其在现有跳频通信系统的基础上，利用量子密钥分发设备为发射机和接收机中的跳频序列产生模块提供完全一致的真随机数，参与收发两端的跳频序列生成，以提高信道的安全性。
[0035]如图2所示，本专利技术的跳频通信系统可以包括发射机和接收机。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于真随机数的跳频通信系统，其包括发射机和接收机，其中，所述发射机被设置用于根据跳频序列将输入数据调制成跳频信号，所述接收机被设置用于根据所述跳频序列将所述跳频信号解调为所述输入数据，其特征在于：所述发射机中设置有第一量子密钥分发设备，所述接收机中设置有第二量子密钥分发设备；所述第一量子密钥分发设备和所述第二量子密钥分发设备被设置用于借助量子密钥分发过程生成相同的量子密钥；并且，所述跳频序列是基于所述量子密钥生成的。2.如权利要求1所述的跳频通信系统，其中：所述发射机还包括信息编码模块、跳频调制模块、第一频率合成模块、第一跳频序列产生模块和发射天线；以及，所述接收机还包括信息解调模块、跳频解调模块、第二频率合成模块、第二跳频序列产生模块、跳频同步模块和接收天线。3.如权利要求2所述的跳频通信系统，其中:所述第一量子密钥分发设备被设置成直接将所述量子密钥作为随机数提供给所述第一跳频序列产生模块；所述第二量子密钥分发设备被设置成直接将所述量子密钥作为随机数提供给所述第二跳频序列产生模块。4.如权利要求2所述的跳频通信系统，其中：所述发射机还包括第一密钥扩展算法模块，其被设置成利用密钥扩展算法对所述量子密钥进行扩展运算，生成随机数以用于所述第一跳频序列产生模块；所述接收机还包括第二密钥扩展算法模块，其被设置成利用密钥扩展算法对所述量子密钥进行扩展运算，生成随机数以用于所述第二跳频序列产生模块。5.如权利要求4所述的跳频通信系统，其中：所述发射机还包括第一随机性检测模块，其被设置用于对由所述第一密钥扩展算法模块产生的所述随机数进行随机性检测；所述接收机还包括第二随机性检测模块，其被设置用于对由所述第二密钥扩展算法模块产生的所述随机数进行随机性检测。6.如权利要求3或4所述的跳频通信系统，其中：所述第一和第二跳频序列产生模块被设置成基于所述随机数生成所述跳频序列；所述第一和第二频率合成模块被设置成根据所述跳频序列，...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈昊泽，聂际敏，
申请(专利权)人：国科量子通信网络有限公司，
类型：发明
国别省市：