CN102025394B - 一种跳频通信控制方法、装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及通信技术领域，公开了一种跳频通信的控制方法、装置及系统，能够调节跳频序列的个数以及长度，提高了跳频通信系统的性能。本发明的方法包括：在多项式剩余类环上产生m序列m(t)，t＝0，1，2，...q^r-2；将m序列循环移位获得第一跳频序列集合；根据第一跳频序列集合中序列的元素对应的频点对用户进行跳频通信控制。进一步，为了提高跳频通信系统的保密性能，还可以将得到的第一跳频序列集合中每一个序列的长度进行扩展，生成第二跳频序列集。

Description

一种跳频通信控制方法、装置及系统

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种跳频通信控制方法、装置及系统。

背景技术

跳频技术以其优良的抗干扰性能和多址组网性能在军事无线电抗干扰通信、民用移动通信、现代雷达和声纳等电子系统中获得了重要应用。用于控制载波频率跳变的地址码序列称为跳频序列，跳频序列的性能直接关系到跳频系统的性能。

在跳频系统中，跳频序列彼此之间的干扰主要是由它们的汉明互相关所决定，因此，寻找同时具有好的汉明自相关函数，小的汉明互相关函数值和大尺寸的序列集是跳频序列集设计的关键。汉明相关的定义如下。

F={f₀,f₁,...,f_l-1}是可用频率的集合，S是F上长度为v的全体序列的集合。S中的每个元素称作在F上长度为v的跳频序列。给定两个跳频序列：X,Y∈S，汉明相关值H_X,Y(t)定义为： $H_{X,Y}\left(t\right)=\underset{i=0}{\overset{v-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}h[x_i,y_{i+t}],0\&le;t<v$

其中，当变量a=b时，h[a,b]=1；a≠b时，h[a,b]=0。在位置索引上的所有操作都是基于模v的。对于不同的X,Y∈S，定义：

$H\left(X\right)=\underset{1\&le;t<v}{\max }\left\{H_{X,X}\left(t\right)\right\}$

$H(X,Y)=\underset{1\&le;t<v}{\max }\left\{H_{X,Y}\left(t\right)\right\}$

M(X,Y)=max{H(X),H(Y),H(X,Y)}

Γ是包含N个序列的S的一个子集，则集合Γ的最大非平凡汉明相关值定义为：

$M\left(\mathrm{\&Gamma;}\right)=\max \{\underset{X\&Element;\mathrm{\&Gamma;}}{\max }H\left(X\right),\underset{X,Y\&Element;\mathrm{\&Gamma;},X\&NotEqual;Y}{\max }H(X,Y)\}$

当前，一种具有无碰撞区间(No Hit Zone:NHZ)的跳频序列得到了研究，其特点是：在一定的相关区内，序列的汉明自相关(非零位移)和汉明互相关都等于零。即使做不到完全同步，只要相对时延不超过无碰撞区间就不会发生频率碰撞，从而抑制用户的组间干扰，改善系统性能。但目前现有的跳频序列主要存在以下一些问题：

1、序列集中的序列个数太少，限制了系统中用户的数量。

2、序列集的数量太少，降低了跳频系统的保密性能。

3、序列的无碰撞区间太小，即抗多址干扰的区间太小。

发明内容

本发明提供一种跳频通信控制方法、装置及系统，能够调节跳频序列的个数以及长度，提高了跳频通信系统的性能。

一种跳频通信控制方法，包括：

在多项式剩余类环上产生m序列m(t),t=0,1,2,...q^r-2，其中，m序列的参数是：周期为q^r-1，q=p^m，p是素数，r,m是正整数，m序列中不同元素个数为q^ρ；

将m序列循环移位获得第一跳频序列集合，其中，集合中有M个序列，每个序列v_i(t)=m(t-iL_H),（i=0,1,...,M-1），并且q^r-1=M·L_H，L_H是第一跳频序列集合的低碰撞区间长度，m(t-iL_H)表示将m序列m(t)循环左移iL_H位；

根据第一跳频序列集合中序列的元素对应的频点对用户进行跳频通信控制。

一种跳频通信控制装置，包括：

m序列产生单元，用于在多项式剩余类环上产生m序列m(t),t=0,1,2,...q^r-2，其中，m序列的参数是：周期为q^r-1，q=p^m，p是素数，r,m是正整数，m序列中不同元素个数为q^ρ；

跳频序列产生单元，用于将m序列循环移位获得第一跳频序列集合，其中，集合中有M个序列，每个序列v_i(t)=m(t-iL_H),（i=0,1,...,M-1），并且q^r-1=M·L_H，L_H是第一跳频序列集合的低碰撞区间长度，m(t-iL_H)表示将m序列m(t)循环左移iL_H位；

控制单元，用于根据第一跳频序列集合中序列的元素对应的频点对用户进行跳频通信控制。

一种跳频通信控制系统，包括：

基带处理单元，用于对用户数据进行基带处理生成基带信号；

跳频序列发生器，用于在多项式剩余类环上产生m序列m(t),t=0,1,2,...q^r-2，其中，m序列的参数是：周期为q^r-1，q=p^m，p是素数，r,m是正整数，m序列中不同元素个数为q^ρ；将m序列循环移位获得第一跳频序列集合，其中，集合中有M个序列，每个序列v_i(t)=m(t-iL_H),（i=0,1,...,M-1），并且q^r-1=M·L_H，L_H是第一跳频序列集合的低碰撞区间长度，m(t-iL_H)表示将m序列m(t)循环左移iL_H位；

频率合成器，连接所述跳频序列发生器，用于根据第一跳频序列集合中序列的元素对应的频点生成相应的频率跳变的载波序列；

载波调制/解调单元，连接基带处理单元和天线之间，同时连接频率合成器，用于将基带信号调制在频率跳变的载波序列上，并通过天线发送出去。

一种跳频通信控制系统，包括：

跳频序列发生器，用于在多项式剩余类环上产生m序列m(t),t=0,1,2,...q^r-2，其中，m序列的参数是：周期为q^r-1，q=p^m，p是素数，r,m是正整数，m序列中不同元素个数为q^ρ；将m序列循环移位获得第一跳频序列集合，其中，集合中有M个序列，每个序列v_i(t)=m(t-iL_H),（i=0,1,...,M-1），并且q^r-1=M·L_H，L_H是第一跳频序列集合的低碰撞区间长度，m(t-iL_H)表示将m序列m(t)循环左移iL_H位；

频率合成器，连接所述跳频序列发生器，用于根据第一跳频序列集合中序列的元素对应的频点生成相应的频率跳变的载波序列；

载波调制/解调单元，连接基带处理单元和天线之间，同时连接频率合成器，用于对天线接收的信号利用频率跳变的载波序列进行载波相干解调，提取基带信号，并发送给基带处理单元；

所述基带处理单元，用于对基带信号进行处理获得用户数据。

本发明实施例提供的跳频通信控制方法，在多项式剩余类环上产生m序列，根据m序列产生第一跳频序列集，跳频序列集中的每一个序列都是m序列循环移位获得，利用第一跳频序列集合中序列的元素对应的频点对用户进行跳频通信控制。采用这种控制方法，生成的跳频序列集汉明相关值较小，并且能够根据需要任意调节跳频序列的个数以及长度，提高了跳频通信系统的性能。

附图说明

图1a、图1b为本发明实施例提供的跳频通信控制方法流程图；

图2为在多项式剩余类环上产生m序列的方法流程图；

图3为第一跳频序列集合扩展获得第二跳频序列集合的方法流程图；

图4为本发明实施例提供的跳频通信控制装置的结构图；

图5a、图5b为本发明实施例提供的跳频通信控制系统结构图。

具体实施方式

本发明针对当前跳频序列设计中存在的上述不足，提出了一种跳频通信的控制方法，使得产生的跳频序列集的汉明相关值较小，并且可根据需要调节序列个数以及序列长度，提高了跳频通信系统的保密性能、抗多址干扰的区间长度，提高了跳频通信系统的性能。

在介绍本发明的方案之前，先简单介绍一下相关概念。

序列集合S的低碰撞区间的长度为L_H，自相关低碰撞区间的长度为L_AH，互相关低碰撞区间的长度L_CH分别定义为：

L_H=min{L_AH,L_CH}

$L_{\mathrm{AH}}=\max \left\{T\right|H_{X,X}\left(t\right)\&le;H_a\left(S\right),\&ForAll;X\&Element;S,0<t\&le;T\}$

$L_{\mathrm{CH}}=\max \left\{T\right|H_{X,Y}\left(t\right)\&le;H_c\left(S\right),\&ForAll;X,Y\&Element;S,0<t\&le;T\}$

其中，H_a(S),H_c(S)是非负整数。当H_a(S)=H_c(S)=0时，低碰撞区间化为无碰撞区间。

LHZ（低碰撞区间）跳频序列集的表示：(L,M,q^ρ,L_H,λ)。L：序列的长度；M：序列的个数；q^ρ：可用频率的个数；L_H：低碰撞区间长度；λ：最大非平凡汉明相关值。

本发明实施例提供一种跳频通信控制方法，在多项式剩余类环上产生m序列，根据m序列产生第一跳频序列集，跳频序列集中的每一个序列都是m序列循环移位获得，利用第一跳频序列集合中序列的元素对应的频点对用户进行跳频通信控制。采用这种控制方法，生成的跳频序列集汉明相关值较小，并且能够根据需要任意调节跳频序列的个数以及长度，提高了跳频通信系统的性能。进一步，为了提高跳频通信系统的保密性能，还可以将得到的第一跳频序列集中每一个序列的长度进行扩展，生成第二跳频序列集。本发明实施例中产生的跳频序列集合都是LHZ跳频序列集合。

设需要产生的m序列的参数为：周期为q^r-1，q=p^m，p是素数，r,m是正整数，需要了解如下概念：

（1）多项式剩余类环R：GF(p)是有限域，GF(p)[x]是在GF(p)上的所有多项式环，ω(x)是在GF(p)上m次不可约多项式。则环R定义为：

R=GF(p)[x]/(ω(x)^k)

与环R同态映射的剩余域F的定义：F=GF(p)[x]/(ω(x))。

其中，k是任意正整数。

（2）伽罗华Galois环GR(R,r)：R[x]是R上的多项式环，f(x)是R上r次基本首一不可约多项式。则GR(R,r)定义为：

GR(R,r)=R[x]/(f(x))

GR^*(R,r)表示GR(R,r)单元群，可以写成两个群的直积：

GR^*(R,r)=G_C×G_A

其中，G_C是q^r-1阶循环群，G_A是q^(k-1)r阶Abelian群。

集合{G_C,0}是q^r阶域，用GF(q^r)表示。

任意元素α∈GR(R,r)，可以唯一地表示成：

α=α₀+xα₁+x²α₂+...+x^k-1α_k-1,α_i∈GF(q^r),i=0,1,...,k-1

（3）广义迹函数广义迹函数是将GR(R,r)中的元素映射到中间子环GR(R,s)，s整除r。则

定义为：

${\mathrm{Tr}}_s^r\left(\mathrm{\&alpha;}\right)=\underset{i=0}{\overset{(r/s-1)}{\mathrm{\&Sigma;}}}[{\left({\mathrm{\&alpha;}}_0\right)}^{p^{\mathrm{si}}}+{\left({\mathrm{\&alpha;}}_1\right)}^{p^{\mathrm{si}}}x+{\left({\mathrm{\&alpha;}}_2\right)}^{p^{\mathrm{si}}}{x}^2+...+{\left({\mathrm{\&alpha;}}_{k-1}\right)}^{p^{\mathrm{si}}}{x}^{k-1}]$

其中，α∈GR(R,r)，α_i∈GF(q^r),i=0,1,...,k-1。

（4）GR(R,r)中元素的秩κ(α)。对任意α∈GR(R,r)，M_α是F上的r×k维矩阵，M_α的第i列元素是α_i，α_i∈GF(q^r)。则α的秩κ(α)定义为矩阵M_α在F上的秩。

（5）m序列的迹象。迹象定义为序列中不同元素的集合,若κ(α)=ρ，则该序列中不同元素的个数是q^ρ。该迹象可以表示为{c_j},j=0,1,...,q^ρ-1。

实施例一

如图1a所示，为本发明实施例提供的跳频通信的控制方法流程图，具体包括：

S101、在多项式剩余类环上产生m序列m(t),t=0,1,2,...q^r-2，m序列的参数是：周期为q^r-1，q=p^m，p是素数，r,m是正整数，m序列中不同元素个数为q^ρ；

其中，需要根据需要产生的m序列的长度，选取参数p,m,r，p为素数，m,r为正整数；

m序列周期也就是m序列长度；m序列中不同元素的个数q^ρ也就是跳频点数。

S102、将m序列循环移位获得第一跳频序列集合，其中，集合中有M个序列，每个序列v_i(t)=m(t-iL_H),（i=0,1,...,M-1），并且q^r-1=M·L_H，L_H是第一跳频序列集合的低碰撞区间长度，m(t-iL_H)表示将m序列m(t)循环左移iL_H位。

M个序列，对跳频通信系统来说，即能够为M个用户同时进行跳频通信控制。

具体地：v_i(t)，t=0,1,...,q^r-2表示第i个序列，i=0,1,...,M-1，v_i(t)是第i个序列中的第t个数，则

v₀(t)=m(t);

v₁(t)=m(t-L_H);

v₂(t)=m(t-2L_H);

v_M-1(t)=m(t-(M-1)L_H);

通过上述步骤即可生成第一跳频序列集合，第一跳频序列集合中有M个序列，每个序列的长度为q^r-1。

S103、根据第一跳频序列集合中序列的元素对应的频点对用户进行跳频通信控制。

采用上述跳频通信的控制方法，能够使得生成的第一跳频序列集合的汉明相关值较小，并且，可根据需要灵活选取参数，可以得到更多满足条件的序列集，序列集中序列的数量、长度、碰撞区间的长度和汉明相关值都可以改变。

较佳地，如图1b所示，上述步骤S103之后还包括：

S104、将第一跳频序列集合中每个序列长度进行扩展获得第二跳频序列集合，则在步骤S103中可根据第一或者第二跳频序列集合中序列的元素对应的频点对用户进行跳频通信控制。

对第一跳频序列集合中的每个序列的长度进行扩展，可以保证获得的第二跳频序列集合中跳频序列的长度更长，提高了跳频通信系统的保密性能。

本发明实施例中产生的第一跳频序列集合以及第二跳频序列集合均是LHZ跳频序列集合。

其中，步骤S101中，在多项式剩余类环上产生m序列，如图2所示，具体包括：

S201、在多项式剩余类环R上生成Galois环GR(R,r)，具体为：GR(R,r)=R[x]/(f(x))；

其中，多项式剩余类环R=GF(p)[x]/(ω(x)^k)，GF(p)是p元有限域，GF(p)[x]是GF(p)上的所有多项式环，ω(x)是在GF(p)上的次数为m的不可约多项式，R[x]是R上的多项式环，f(x)是在R[x]上的次数为r的基本首一不可约多项式，k是任意正整数；

其中，任意元素α∈GR(R,r)，可以唯一地表示成：

α=α₀+xα₁+x²α₂+...+x^k-1α_k-1,α_i∈GF(q^r),i=0,1,...,k-1

S202、在Galois环GR(R,r)上选取元素α，其中：元素α是f(x)的本原根；

S203、在Galois环GR(R,r)上选取元素γ，其中：元素γ的秩为ρ，且q^ρ是可用的频点数；

S204、根据元素α、γ以及广义迹函数生成m序列，具体为：t=0,1,2,...q^r-2，其中：m序列中不同元素的个数为q^ρ，表示为{c_j},j=0,1,...,q^ρ-1。

其中，广义迹函数 ${\mathrm{Tr}}_s^r\left(\mathrm{\&alpha;}\right)=\underset{i=0}{\overset{(r/s-1)}{\mathrm{\&Sigma;}}}[{\left({\mathrm{\&alpha;}}_0\right)}^{p^{\mathrm{si}}}+{\left({\mathrm{\&alpha;}}_1\right)}^{p^{\mathrm{si}}}\mathrm{\&omega;}+{\left({\mathrm{\&alpha;}}_2\right)}^{p^{\mathrm{si}}}{\mathrm{\&omega;}}^2+...+{\left({\mathrm{\&alpha;}}_{k-1}\right)}^{p^{\mathrm{si}}}{\mathrm{\&omega;}}^{k-1}],$ 将元素γα^t代入广义迹函数，并令广义迹函数

中参数s为1，生成得到m序列： $m\left(t\right)={\mathrm{Tr}}_1^r\left({\mathrm{\&gamma;\&alpha;}}^t\right).$

其中，步骤S104中将第一跳频序列集合中每一个序列扩展获得第二跳频序列集合的方法，如图3所示，具体包括：

S301、将第一跳频序列集合中每个序列v_i(t)根据序列中元素的取值划分为q^ρ个区间，其中，每个区间

0≤i＜M,0≤j≤q^ρ-1；

S302、对每个区间根据中国剩余定理，将t的取值范围扩展到0～s(q^r-1)-1，扩展成区间

其中：0≤j≤q^ρ-1，s与q^r-1互素，且s≤M；

具体为：

$\begin{array}{c}{E}_i^0=\left\{0\right\}\&CircleTimes;D_i^0\&cup;\left\{1\right\}\&CircleTimes;(D_i^0+L_H)\&cup;...\&cup;\{s-1\}\&CircleTimes;(D_i^0+(s-1)L_H)\\ E_i^1=\left\{0\right\}\&CircleTimes;D_i^1\&cup;\left\{1\right\}\&CircleTimes;(D_i^1+L_H)\&cup;...\&cup;\{s-1\}\&CircleTimes;(D_i^1+(s-1)L_H)\\ E_i^2=\left\{0\right\}\&CircleTimes;D_i^2\&cup;\left\{1\right\}\&CircleTimes;(D_i^2+L_H)\&cup;...\&cup;\{s-1\}\&CircleTimes;(D_i^2+(s-1)L_H)\\ \&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\\ E_i^{q^{\mathrm{\&rho;}}-1}=\left\{0\right\}\&CircleTimes;D_i^{q^{\mathrm{\&rho;}}-1}\&cup;\left\{1\right\}\&CircleTimes;(D_i^{q^{\mathrm{\&rho;}}-1}+L_H)\&cup;...\&cup;\{s-1\}\&CircleTimes;(D_i^{q^{\mathrm{\&rho;}}-1}+(s-1)L_H)\end{array}$

其中，

其表示直积，∪表示集合的并。

S303、根据t的取值产生第二跳频序列集S={s_i(t):i=0,1,...,M-1}，其中：每一个序列s_i(t)取值规则为：当且仅当

时，s_i(t)=amodq^ρ，mod为取模运算。

采用本发明实施例的方法，具有如下优点：1）在跳频通信控制系统中，产生的第一、第二跳频序列集合的汉明相关值都达到了Peng，Fan和Lee的下界，因此，产生的第一、第二跳频序列集合是最优的。2）可以灵活选取参数，得到更多满足条件的跳频序列集合，序列集合中序列的数量、长度、碰撞区间的长度和汉明相关值都可以改变。因此，采用本发明实施例的跳频通信的控制方法，能够提高跳频通信系统的性能，降低用户的组间干扰。

下面以具体的实例为例详细说明本发明的方法。

步骤1、选取素数p=2，正整数r=6，m=1，则q=p^m=2。构造多项式剩余类环R=GF(2)[x]/(x²)，其中，选取k=2；并生成Galois环为GR(R,6)。

在GR(R,6)上取α，满足：α⁶=α+1（即α为f(x)的本原根，f(x)是在R[x]上的次数为6的基本首一不可约多项式）。

在GR(R,6)上取γ=(10)+(01)α+(01)α²+(01)α³，则γ的秩ρ=2，从而迹象中元素的个数是q^ρ=4，即频点数是4。生成的m序列周期是63。

由迹函数获得m序列

得到m序列为：

311123130231132120103321310120011010332213230023330300212202220

步骤2、由q^r-1=63=M·L_H，取M=3,L_H=21，即跳频序列集中有3个序列，低碰撞区间长度是21。对m(t)循环移位3次得到第一跳频序列集合。

v₀(t):311123130231132120103321310120011010332213230023330300212202220

v₁(t):321310120011010332213230023330300212202220311123130231132120103

v₂(t):230023330300212202220311123130231132120103321310120011010332213

步骤3、将步骤2中生成的各个长度为63的序列v_i(t)根据序列中元素的取值大小把t划分成4个区间，每个区间的元素取值相同。

$D_0^0=\left\{\begin{array}{ccccccccccccccc}8& 17& 19& 26& 29& 30& 33& 35& 44& 45& 50& 52& 53& 58& 62\end{array}\right\}$

$D_0^1=\left\{\begin{array}{cccccccccccccccc}1& 2& 3& 6& 11& 12& 15& 18& 23& 25& 27& 31& 32& 34& 40& 55\end{array}\right\}$

$D_0^2=\left\{\begin{array}{cccccccccccccccc}4& 9& 14& 16& 22& 28& 38& 39& 42& 46& 54& 56& 57& 59& 60& 61\end{array}\right\}$

$D_0^3=\left\{\begin{array}{cccccccccccccccc}0& 5& 7& 10& 13& 20& 21& 24& 36& 37& 41& 43& 47& 48& 49& 51\end{array}\right\}$

$D_1^0=\left\{\begin{array}{ccccccccccccccc}5& 8& 9& 12& 14& 23& 24& 29& 31& 32& 37& 41& 50& 59& 61\end{array}\right\}$

$D_1^1=\left\{\begin{array}{cccccccccccccccc}2& 4& 6& 10& 11& 13& 19& 34& 43& 44& 45& 48& 53& 54& 57& 60\end{array}\right\}$

$D_1^2=\left\{\begin{array}{cccccccccccccccc}1& 7& 17& 18& 21& 25& 33& 35& 36& 38& 39& 40& 46& 51& 56& 58\end{array}\right\}$

$D_1^3=\left\{\begin{array}{cccccccccccccccc}0& 3& 15& 16& 20& 22& 26& 27& 28& 30& 42& 47& 49& 52& 55& 62\end{array}\right\}$

$D_2^0=\left\{\begin{array}{ccccccccccccccc}2& 3& 8& 10& 11& 16& 20& 29& 38& 40& 47& 50& 51& 54& 56\end{array}\right\}$

$D_2^1=\left\{\begin{array}{cccccccccccccccc}13& 22& 23& 24& 27& 32& 33& 36& 39& 44& 46& 48& 52& 53& 55& 61\end{array}\right\}$

$D_2^2=\left\{\begin{array}{cccccccccccccccc}0& 4& 12& 14& 15& 17& 18& 19& 25& 30& 35& 37& 43& 49& 59& 60\end{array}\right\}$

$D_2^3=\left\{\begin{array}{cccccccccccccccc}1& 5& 6& 7& 9& 21& 26& 28& 31& 34& 41& 42& 45& 57& 58& 62\end{array}\right\}$

步骤4、选取s=2，将步骤3中每一个区间通过中国剩余定理把长度扩展为原来的2倍。区间扩展为：

$E_0^0=\begin{array}{ccccccccccccccc}\{3& 8& 11& 26& 29& 30& 44& 47& 50& 51& 52& 58& 62& 65& 71\\ 73& 79& 80& 82& 83& 92& 96& 98& 101& 103& 108& 113& 116& 117& 119\}\end{array}$

$E_0^1=\begin{array}{cccccccccccccccc}\{2& 6& 12& 13& 18& 23& 27& 32& 33& 34& 39& 40& 53& 55& 31& 64\\ 66& 74& 78& 85& 86& 87& 88& 90& 94& 95& 99& 107& 109& 111& 115& 118\}\end{array}$

$E_0^2=\begin{array}{cccccccccccccccc}\{4& 14& 15& 16& 17& 19& 22& 25& 28& 35& 37& 38& 42& 43& 46& 49\\ 54& 56& 59& 60& 63& 67& 72& 75& 77& 81& 93& 102& 120& 122& 123& 124\}\end{array}$

$E_0^3=\begin{array}{cccccccccccccccc}\{0& 1& 5& 7& 9& 10& 20& 21& 24& 31& 36& 41& 45& 48& 57& 68\\ 69& 70& 76& 84& 89& 91& 97& 100& 104& 105& 106& 110& 112& 114& 121& 125\}\end{array}$

$E_1^0=\begin{array}{ccccccccccccccc}\{8& 12& 14& 17& 19& 24& 29& 32& 33& 35& 45& 50& 53& 68& 71\\ 72& 86& 89& 92& 93& 94& 100& 104& 107& 113& 115& 121& 122& 124& 125\}\end{array}$

$E_1^1=\begin{array}{cccccccccccccccc}\{1& 2& 3& 4& 6& 10& 11& 15& 23& 25& 27& 31& 34& 44& 48& 54\\ 55& 60& 65& 69& 74& 75& 76& 81& 82& 95& 97& 103& 106& 108& 116& 120\}\end{array}$

$E_1^2=\begin{array}{cccccccccccccccc}\{9& 18& 36& 38& 39& 40& 46& 56& 57& 58& 59& 61& 64& 67& 70& 77\\ 79& 80& 84& 85& 88& 91& 96& 98& 101& 102& 105& 109& 114& 117& 119& 123\}\end{array}$

$E_1^3=\begin{array}{cccccccccccccccc}\{0& 5& 7& 13& 16& 20& 21& 22& 26& 28& 30& 37& 41& 42& 43& 47\\ 49& 51& 52& 62& 63& 66& 73& 78& 83& 87& 90& 99& 110& 111& 112& 118\}\end{array}$

$E_2^0=\begin{array}{ccccccccccccccc}\{2& 5& 8& 9& 10& 16& 20& 23& 29& 31& 37& 38& 40& 41& 50\\ 54& 56& 59& 61& 66& 71& 74& 75& 77& 87& 92& 95& 110& 113& 114\}\end{array}$

$E_2^1=\begin{array}{cccccccccccccccc}\{11& 13& 19& 22& 24& 32& 36& 43& 44& 45& 46& 48& 52& 53& 57& 65\\ 67& 69& 73& 76& 86& 90& 96& 97& 102& 107& 111& 116& 117& 118& 123& 124\}\end{array}$

$E_2^2=\begin{array}{cccccccccccccccc}\{0& 1& 4& 7& 12& 14& 17& 18& 21& 25& 30& 33& 35& 37& 51& 60\\ 78& 80& 81& 82& 88& 98& 99& 100& 101& 103& 106& 109& 112& 119& 121& 122\}\end{array}$

$E_2^3=\left[\begin{array}{cccccccccccccccc}3& 6& 15& 26& 27& 28& 34& 42& 47& 49& 55& 58& 62& 63& 64& 68\\ 70& 72& 79& 83& 84& 85& 89& 91& 93& 94& 104& 105& 108& 115& 120& 125\end{array}\right]$

步骤5，根据t的取值产生第二跳频序列集合s_i(t)。s_i(t)当且仅当

时，s_i(t)=jmod4，mod为取模运算。

s₀(t):331023130330112222123321320120031112322113220320320001212302210210123330201232100200311113130211030130203331013130310010232223

s₁(t):311113130211030130203331013130310010232223331023130330112222123321320120031112322113220320320001212302210210123330201232100200

s₂(t):220320320001212302210210123330201232100200311113130211030130203331013130310010232223331023130330112222123321320120031112322113

例如：s₀(t)：当t=0时，

s_i(t)=3；t=64时，

s_i(t)=1。

实施例二

如图4所示，为本发明实施例提供的跳频通信控制装置的结构图，具体包括：

m序列产生单元41，用于在多项式剩余类环上产生m序列m(t),t=0,1,2,...q^r-2，其中，m序列的参数是：周期为q^r-1，q=p^m，p是素数，r,m是正整数，m序列中不同元素个数为q^ρ；

跳频序列产生单元42，用于将m序列循环移位获得第一跳频序列集合，其中，集合中有M个序列，每个序列v_i(t)=m(t-iL_H),（i=0,1,...,M-1），并且q^r-1=M·L_H，L_H是第一跳频序列集合的低碰撞区间长度，m(t-iL_H)表示将m序列m(t)循环左移iL_H位；

控制单元43，用于根据第一跳频序列集合中序列的元素对应的频点对用户进行跳频通信控制。

较佳地，跳频序列产生单元42，还用于将第一跳频序列集合中每个序列长度进行扩展获得第二跳频序列集合。

其中，跳频序列产生单元42具体用于将第一跳频序列集合中每个序列v_i(t)根据序列中元素的取值划分为q^ρ个区间，其中，每个区间

0≤i＜M,0≤j≤q^ρ-1；对每个区间

根据中国剩余定理，将t的取值范围扩展到0～s(q^r-1)-1，扩展成区间

其中：0≤j≤q^ρ-1，s与q^r-1互素，且s≤M；根据t的取值产生第二跳频序列集S={s_i(t):i=0,1,...,M-1}，其中：每一个序列s_i(t)取值规则为：当且仅当时，s_i(t)=jmodq^ρ，mod为取模运算。

其中，m序列产生单元41，具体包括：

Galois环产生子单元411，用于根据多项式剩余类环R生成Galois环GR(R,r)，具体为：GR(R,r)=R[x]/(f(x))，其中，多项式剩余类环R=GF(p)[x]/(ω(x)^k)，GF(p)是p元有限域，GF(p)[x]是GF(p)上的所有多项式环，ω(x)是在GF(p)上的次数为m的不可约多项式，R[x]是R上的多项式环，f(x)是在R[x]上的次数为r的基本首一不可约多项式，k≥1（即k为大于等于1的正整数）；

元素选取子单元412，用于在Galois环GR(R,r)上选取元素α，其中：元素α是f(x)的本原根，在Galois环GR(R,r)上选取元素γ，其中：元素γ的秩为ρ，且q^ρ是跳频点数；

序列产生子单元413，用于根据元素α、γ以及广义迹函数生成m序列，具体为：

t=0,1,2,...q^r-2，其中：m序列中不同元素的个数为q^ρ，表示为{c_j},j=0,1,...,q^ρ-1。

实施例三

如图5a、图5b所示，为本发明实施例提供的跳频通信控制系统的结构示意图。其中，跳频通信控制系统，具体包括：

跳频序列发生器501，用于在多项式剩余类环上产生m序列m(t),t=0,1,2,...q^r-2，其中，m序列的参数是：周期为q^r-1，q=p^m，p是素数，r,m是正整数，m序列中不同元素个数为q^ρ；将m序列循环移位获得第一跳频序列集合，其中，集合中有M个序列，每个序列v_i(t)=m(t-iL_H),（i=0,1,...,M-1），并且q^r-1=M·L_H，L_H是第一跳频序列集合的低碰撞区间长度，m(t-iL_H)表示将m序列m(t)循环左移iL_H位；

频率合成器502，连接跳频序列发生器501，用于根据第一跳频序列集合中序列的元素对应的频点生成相应的频率跳变的载波序列；

载波调制/解调单元503，用于将用户需要发送的数据调制在频率跳变的载波序列上，并通过天线505发送出去；或者解调接收的信号；

基带处理单元504，连接载波调制/解调单元，用于对信号进行基带处理。

如图5a所示，为本发明实施例提供的跳频通信控制系统的发射端的发射过程示意图，具体为：

基带处理单元504，用于对用户数据进行基带处理生成基带信号；

跳频序列发生器501，用于在多项式剩余类环上产生m序列m(t),t=0,1,2,...q^r-2，其中，m序列的参数是：周期为q^r-1，q=p^m，p是素数，r,m是正整数，m序列中不同元素个数为q^ρ；将m序列循环移位获得第一跳频序列集合，其中，集合中有M个序列，每个序列v_i(t)=m(t-iL_H),（i=0,1,...,M-1），并且q^r-1=M·L_H，L_H是第一跳频序列集合的低碰撞区间长度，m(t-iL_H)表示将m序列m(t)循环左移iL_H位；

频率合成器502，连接所述跳频序列发生器501，用于根据第一跳频序列集合中序列的元素对应的频点生成相应的频率跳变的载波序列；

载波调制/解调单元503，连接基带处理单元和天线505之间，同时连接频率合成器502，用于将基带信号调制在频率跳变的载波序列上，并通过天线505发送出去。

如图5b所示，为本发明实施例提供的跳频通信控制系统的接收端示意图；

跳频序列发生器501，用于产生第一跳频序列集合；具体的产生过程前面已经详细描述，这里不再赘述。

频率合成器502，连接所述跳频序列发生器，用于根据第一跳频序列集合中序列的元素对应的频点生成相应的频率跳变的载波序列；

载波调制/解调单元503，连接基带处理单元和天线505之间，同时连接频率合成器502，用于对天线接收的信号利用频率跳变的载波序列进行载波相干解调，提取基带信号，并发送给基带处理单元；

基带处理单元504，用于对基带信号进行处理获得用户数据。

较佳地，在发射端以及接收端，跳频序列发生器501还用于将第一跳频序列集合中每个序列长度进行扩展获得第二跳频序列集合，以及

频率合成器502，还用于根据第一或者第二跳频序列集合中的序列中的元素对应的频点生成相应的频率跳变的载波序列。

其中，跳频序列发生器生成第一跳频序列集合以及对第一跳频序列集合扩展生成第二跳频序列集合的方法，在实施例一中已经详细描述，这里不再赘述。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (12)

1.一种跳频通信控制方法，其特征在于，包括：

在多项式剩余类环上产生m序列m(t),t=0,1,2,...q^r-2，其中，m序列的参数是：周期为q^r-1，q=p^m，p是素数，r,m是正整数，m序列中不同元素个数为q^ρ；

将m序列循环移位获得第一跳频序列集合，其中，集合中有M个序列，每个序列v_i(t)=m(t-iL_H),（i=0,1,...,M-1），并且q^r-1=M·L_H，L_H是第一跳频序列集合的低碰撞区间长度，m(t-iL_H)表示将m序列m(t)循环左移iL_H位；

根据第一跳频序列集合中序列的元素对应的频点对用户进行跳频通信控制。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据第一跳频序列集合中序列的元素对应的频点对用户进行跳频通信控制之前，还包括：

将第一跳频序列集合中每个序列长度进行扩展获得第二跳频序列集合，以及

根据第一或者第二跳频序列集合中序列的元素对应的频点对用户进行跳频通信控制。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在多项式剩余类环上产生m序列，具体为：

根据多项式剩余类环R生成伽罗华Galois环GR(R,r)，具体为：GR(R,r)=R[x]/(f(x))，其中，多项式剩余类环R=GF(p)[x]/(ω(x)^k)，GF(p)是p元有限域，GF(p)[x]是GF(p)上的所有多项式环，ω(x)是在GF(p)上的次数为m的不可约多项式，R[x]是R上的多项式环，f(x)是在R[x]上的次数为r的基本首一不可约多项式，k是任意正整数；

在Galois环GR(R,r)上选取元素α，其中：元素α是f(x)的本原根；

在Galois环GR(R,r)上选取元素γ，其中：元素γ的秩为ρ，且q^ρ是跳频点数；

根据元素α、γ以及广义迹函数生成m序列，具体为：

t=0,1,2,...q^r-2，其中：m序列中不同元素的个数为q^ρ，表示为{c_j},j=0,1,...,q^ρ-1。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，将第一跳频序列集合中每个序列长度进行扩展获得第二跳频序列集合，具体为：

将第一跳频序列集合中每个序列v_i(t)根据序列中元素的取值划分为q^ρ个区间，其中，每个区间

0≤i＜M,0≤j≤q^ρ-1；

对每个区间

根据中国剩余定理，将t的取值范围扩展到0～s(q^r-1)-1，扩展成区间

其中：0≤j≤q^ρ-1，s与q^r-1互素，且s≤M；

根据t的取值产生第二跳频序列集S={s_i(t):i=0,1,...,M-1}，其中：每一个序列s_i(t)取值规则为：当且仅当

时，si(t)=jmodq^ρ，mod为取模运算。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述对每个区间根据中国剩余定理，将t的取值范围扩展到0～s(q^r-1)-1，扩展成区间

具体为：

$\begin{array}{c}{E}_i^0=\left\{0\right\}\&CircleTimes;D_i^0\&cup;\left\{1\right\}\&CircleTimes;(D_i^0+L_H)\&cup;...\&cup;\{s-1\}\&CircleTimes;(D_i^0+(s-1)L_H)\\ E_i^1=\left\{0\right\}\&CircleTimes;D_i^1\&cup;\left\{1\right\}\&CircleTimes;(D_i^1+L_H)\&cup;...\&cup;\{s-1\}\&CircleTimes;(D_i^1+(s-1)L_H)\\ E_i^2=\left\{0\right\}\&CircleTimes;D_i^2\&cup;\left\{1\right\}\&CircleTimes;(D_i^2+L_H)\&cup;...\&cup;\{s-1\}\&CircleTimes;(D_i^2+(s-1)L_H)\\ \&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\\ E_i^{q^{\mathrm{\&rho;}}-1}=\left\{0\right\}\&CircleTimes;D_i^{q^{\mathrm{\&rho;}}-1}\&cup;\left\{1\right\}\&CircleTimes;(D_i^{q^{\mathrm{\&rho;}}-1}+L_H)\&cup;...\&cup;\{s-1\}\&CircleTimes;(D_i^{q^{\mathrm{\&rho;}}-1}+(s-1)L_H)\end{array}$

其中，

其表示直积，∪表示集合的并。

6.一种跳频通信控制装置，其特征在于，包括：

m序列产生单元，用于在多项式剩余类环上产生m序列m(t),t=0,1,2,...q^r-2，其中，m序列的参数是：周期为q^r-1，q=p^m，p是素数，r,m是正整数，m序列中不同元素个数为q^ρ；

跳频序列产生单元，用于将m序列循环移位获得第一跳频序列集合，其中，集合中有M个序列，每个序列v_i(t)=m(t-iL_H),（i=0,1,...,M-1），并且q^r-1=M·L_H，L_H是第一跳频序列集合的低碰撞区间长度，m(t-iL_H)表示将m序列m(t)循环左移iL_H位；

控制单元，用于根据第一跳频序列集合中的序列中的元素对应的频点对用户进行跳频通信控制。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述m序列产生单元，具体包括：

伽罗华Galois环产生子单元，用于根据多项式剩余类环R生成Galois环GR(R,r)，具体为：GR(R,r)=R[x]/(f(x))，其中，多项式剩余类环R=GF(p)[x]/(ω(x)^k)，GF(p)是p元有限域，GF(p)[x]是GF(p)上的所有多项式环，ω(x)是在GF(p)上的次数为m的不可约多项式，R[x]是R上的多项式环，f(x)是在R[x]上的次数为r的基本首一不可约多项式，k是任意正整数；

元素选取子单元，用于在Galois环GR(R,r)上选取元素α，其中：元素α是f(x)的本原根，在Galois环GR(R,r)上选取元素γ，其中：元素γ的秩为ρ，且q^ρ是跳频点数；

序列产生子单元，用于根据元素α、γ以及广义迹函数生成m序列，具体为：

t=0,1,2,...q^r-2，其中：m序列中不同元素的个数为q^ρ，表示为{c_j},j=0,1,...,q^ρ-1。

8.一种跳频通信控制系统，其特征在于，包括：

基带处理单元，用于对用户数据进行基带处理生成基带信号；

跳频序列发生器，用于在多项式剩余类环上产生m序列m(t),t=0,1,2,...q^r-2，其中，m序列的参数是：周期为q^r-1，q=p^m，p是素数，r,m是正整数，m序列中不同元素个数为q^ρ；将m序列循环移位获得第一跳频序列集合，其中，集合中有M个序列，每个序列v_i(t)=m(t-iL_H),（i=0,1,...,M-1），并且q^r-1=M·L_H，L_H是第一跳频序列集合的低碰撞区间长度，m(t-iL_H)表示将m序列m(t)循环左移iL_H位；

频率合成器，连接所述跳频序列发生器，用于根据第一跳频序列集合中的序列中的元素对应的频点生成相应的频率跳变的载波序列；

载波调制/解调单元，连接基带处理单元和天线之间，同时连接频率合成器，用于将基带信号调制在频率跳变的载波序列上，并通过天线发送出去。

9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述载波调制/解调单元还用于对天线接收的信号利用频率跳变的载波序列进行载波相干解调，提取基带信号；以及

所述基带处理单元，还用于对基带信号进行处理获得用户数据。

10.如权利要求8或9所述的系统，其特征在于，所述跳频序列发生器，还用于将第一跳频序列集合中每个序列长度进行扩展获得第二跳频序列集合，以及

所述频率合成器，还用于根据第一或者第二跳频序列集合中序列的元素对应的频点生成相应的频率跳变的载波序列。

11.一种跳频通信控制系统，其特征在于，包括：

跳频序列发生器，用于在多项式剩余类环上产生m序列m(t),t=0,1,2,...q^r-2，其中，m序列的参数是：周期为q^r-1，q=p^m，p是素数，r,m是正整数，m序列中不同元素个数为q^ρ；将m序列循环移位获得第一跳频序列集合，其中，集合中有M个序列，每个序列v_i(t)=m(t-iL_H),（i=0,1,...,M-1），并且q^r-1=M·L_H，L_H是第一跳频序列集合的低碰撞区间长度，m(t-iL_H)表示将m序列m(t)循环左移iL_H位；

频率合成器，连接所述跳频序列发生器，用于根据第一跳频序列集合中的序列中的元素对应的频点生成相应的频率跳变的载波序列；

载波调制/解调单元，连接基带处理单元和天线之间，同时连接频率合成器，用于对天线接收的信号利用频率跳变的载波序列进行载波相干解调，提取基带信号，并发送给基带处理单元；

所述基带处理单元，用于对基带信号进行处理获得用户数据。

12.如权利要求11所述的系统，其特征在于，所述跳频序列发生器，还用于将第一跳频序列集合中每个序列长度进行扩展获得第二跳频序列集合，以及

所述频率合成器，还用于根据第一或者第二跳频序列集合中的序列中的元素对应的频点生成相应的频率跳变的载波序列。

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