随着人们对信息安全与隐私的需求越来越高,通信系统在逐渐满足了人们对传输速率与服务质量的需求后,其安全问题越来越受到人们的重视。作为被广泛应用的通信技术之一,无线通信技术在巨大的需求推动下于近几年来得到飞速发展。但由于无线电在空间中自由传播的特点,无线系统中的信息安全问题始终被人们所担忧。随着当今计算机性能飞速发展,尤其是量子计算的兴起,破解以往的加密算法所需要的时间越来越短,依靠传统密码学相关的方法与理论去保证信息传输的安全性的做法已经受到严重威胁。那么如何在保证通信速率的情况下设计更加安全的通信系统就成为了当前通信领域所需要面对的一个关键问题。由于在所有信号分析处理过程,如解调、估计参数等之前都需要先检测到信号是否存在,所以如果能够让信号难以被敌方检测到或让敌方检测到也难以对其持续分析,那么即使信息以明文传输敌对方也难以对其进行处理。跳频信号具有非平稳、捷变等优秀的特点,其可以通过灵活地切换频率实现多种目的,被广泛应用于军事与民用通信中。跳频序列是跳频系统的核心之一,然而到目前为止依然没有针对信号隐蔽性而设计的跳频序列。所以本文从跳频信号的这些特点出发,以设计隐蔽跳频序列为目的开展研究。论文的主要研究工作主要包括如下几部分:1、构建了隐蔽跳频通信系统模型,并推导了面向跳频序列的隐蔽性条件。本文在基于传统窃听信道模型的基础上分别构建了单用户与多用户的跳频信号截获模型,并在使截获端不能完全获取跳频序列的前提下,从理论的角度分析了多用户条件下隐蔽跳频通信的条件。其中的隐蔽跳频通信的条件分别在检测端未知用户数量与检测端已知用户数量这两个前提条件下进行了推导。同时,本文还将隐蔽性条件与跳频信号的时宽带宽积相联系,得到了时宽带宽积与隐蔽传输数据速率之间的关系,并对其进行了简要地分析。推导结果最后由仿真进行了验证。2、提出了一种新的针对隐蔽通信的跳频序列设计方法。该方法在产生跳频序列时将一个概率向量中的每一个元素映射为跳频信号选择对应频隙的概率。而这个概率向量的设计就是该跳频序列的重要组成部分,其生成时首先通过认知获得信道状态信息,然后将跳频序列的概率向量设计问题建模为一个优化问题,并通过解这个优化问题得到最优跳频序列的概率向量。同时该优化问题在建模时还考虑了系统误码率与汉明相关性,以保证跳频系统本身的通信性能。由于该系统在同步时必须在收发双方维护这个概率向量,这会较其它跳频系统拥有更大的同步开销,所以本文还利用概率向量自身的特点,提出并测试了两种基于8比特浮点量化的概率向量量化方案。为了令所提出的跳频序列拥有更广泛的应用场景,本文还通过扩展优化问题中相应向量的维度将应用场景从单发单收的点对点场景扩展至广播与多检测端的场景。仿真结果不仅验证了本文提出的隐蔽跳频序列可以使信号具有较低的检测概率。同时,仿真结果还验证了本文提出的基于8比特浮点量化的方案较传统定点量化性能好,并与理想值极为接近。3、设计了一种低硬件开销的信息驱动跳频系统。该系统利用信息驱动思想的完全随机性,将一部分所需传输的信息转变为信号的驻留时间,使得系统每一跳的驻留时间都是一个真随机数,从而令截获端难以对系统进行参数估计与持续跟踪。该系统可以与包括本文所提出的跳频序列在内的几乎所有跳频序列结合,以进一步改进系统的安全性。本文分别介绍了该系统的发射机与接收机结构,并分析了系统在加性高斯白噪声信道下的误比特率下界。为了提高系统传输速率,本文还提出了一种基于该系统的多载波或多用户扩展方法。同时,本文分别从硬件复杂度与最大传输速率的角度对比了相关跳频系统的性能。最后,对该系统的仿真证明了本文所提出的跳频系统具有较好的传输性能。