CN108964702B - 用于跳频通信中跳频序列随机映射后的反演方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于跳频通信技术领域，涉及一种用于跳频通信中跳频序列随机映射后的反演方法。本发明将接收到的频率集映射至频点序列后，根据接收的频点序列的相图特性和未随机映射之前的跳频序列的相图特性的比对，分析出二者之间的映射关系，对接收到的频点序列反演得到随机映射的规律。

Description

用于跳频通信中跳频序列随机映射后的反演方法

技术领域

本发明属于跳频通信技术领域，涉及一种用于跳频通信中跳频序列随机映射后的反演方法。

背景技术

近些年来，跳频通信以其很强的抗干扰、较低的截获特性而在军事通信领域得到了广泛应用和极大发展。因此，针对跳频通信中的跳频序列到频率集的映射方式的研究也很有必要。通常采用的跳频序列到频点的映射是线性映射，如图1所示，以8个频点为例，即表示最小频点000映射至最低频率f₀，最大频点111映射至最低频率f₇。此映射方式比较简单，所以在接收端接收到频率集后很容易恢复出跳频序列集。现主要采用随机映射的方法将跳频序列映射到频率集，仍以8个频点为例，即将最小频点000映射至频率集f₀,f₁,…f₆,f₇中任意一个频率上，但是必须保证跳频序列到频率集之间的映射是一一映射关系。那么此时接收到的频率集和跳频序列之间不再是线性映射关系了，若不经过反演得到和原跳频序列具有相同模型结构的序列，那么经过随机映射后的跳频序列无法进行建模重构，导致后续预测工作无法进行。

构造跳频序列的方法有很多，通常的一种方法是基于LG模型构造的跳频序列，构造方法如图2所示。它是基于有限域GF(p)(p为素数)上的n级m序列发生器，以发生器r(r≤n)个相邻级寄存器输出与某个r重用户地址码逐项模p相加后，生成跳频序列。

在有限域GF(2)上，基于LG模型构造跳频序列，且抽头为连续抽头，其具有一个性质，由于LG模型生成的跳频序列的每一个频点值都是由m序列与地址码的模p相加，所以对于跳频序列中任意一个频点的下一个频点值只可能有两种值，且这两个值相差为1。

举例说明：假设频点数为8，移位寄存器级数为5，地址码为v＝001，本原多项式系数为[1 0 1 0 0 1],抽头为连续抽头，那么生成的m序列为：1 0 0 0 0 1 0 1

0 1 1 1 0 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 0 0。其生成的跳频序列相图如图3所示。

那么每个时刻输出一位m序列，每次连续选取3位m序列与地址码模2加得到该时刻的二进制频点值，由于该时刻与其下一个时刻的m序列有两位是相同的，即该时刻的低两位是下一个时刻的高两位相同，那么下一个时刻的最低位只有0 1两种选择，所以说，每一个频点值的下一个时刻的取值只有两个。那么下面给出8个频点的下一个时刻的频点值如(1)所示，由此可以发现，8个频点中有两两频点的下一个时刻可能出现的值是相同的，那么可以将这8个频点分为四组，分组情况如式(2)。再将频点000-111随机映射后，仍具有可以将这8个频点分为四组的性质，此外还能发现只有两个频点值同时在第n时刻和第n+1时刻出现，因为只有当m序列取000…0或111…1时候，第n+1时刻的其中一个频点值等于第n时刻的频点值，先找到这两个频点值，然后再对接收到的序列进行分组，两个分组做对比，就能够得到相应的映射关系。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是跳频序列经过随机映射到频率集后，对接收到的频率集线性映射至频点序列，对此频点序列反演得到随机映射的规律。

本发明的技术方案为：

S1、将接收到的频率集[f₀,f₁,…,f_N-1]线性映射至频点序列[0,1,2,…,N-1](N表示总的频点数)，将[0,1,2,…,N-1]记为符号S＝[S₀,S₁,S₂,…,S_N-1]，然后画出其频点序列的一步相图，找到每个频点的下一个时刻对应的两个频点值，将下一个时刻具有相同的频点值的频点分为一组，共可分为N/2组，记为分组1，如(3)所示，(3-1)-(3-N/2)每一行表示的是第n时刻的两个频点值对应的第n+1时刻的两个频点值，其中c,r,s,m,n,p,q<N-1；

S2、对于未随机映射前的跳频序列来说，由于地址码未知，我们直接假设地址码为全零状态，同样将下一个时刻具有相同的频点值的频点分为一组，总频数是N，共可分为N/2组，记为分组2；

S3、对比分组1和分组2，找出每个分组里面的两个频点值同时在第n时刻和第n+1时刻出现，假设分组1的两个频点值为(m,n),从(4)中看到分组2的两个频点值为(0,N-1),那么这分组1的这两个的特殊的频点值就是由分组2映射过来的，就会有两种情况出现,即是或→表示映射，即m→0表示m映射为0；

S4、首先假设一种情况成立的，即有然后再将分组1的(S_m,S_p)→(S_m,S_q)和分组2的(S₀,S_N/2)→(S₀,S₁)做比对，可得到两组映射关系即p→N/2,q→1，同理，比对其他的分组，其余的频点就可以一一找到相对应的映射关系；

S5、对接收到的跳频序列按照S4中所得到的映射关系再将每个频点值映射回去即将m→0,n→N-1,p→N/2,…，q→1等得到新的跳频序列S'；

S6、假设另外一种情况即成立，对这种情况下重复S4、S5，也可得到等价的映射关系。

本发明的有益效果为，将接收到的频率集映射至频点序列后，根据接收的频点序列的相图特性和未随机映射之前的跳频序列的相图特性的比对，分析出二者之间的映射关系，对接收到的频点序列反演得到随机映射的规律。

附图说明

图1线性映射

图2基于L-G模型构造跳频序列

图3序列相图

图4接收序列的相图

图5本发明方法流程图。

具体实施方式

现通过举例进一步说明整个处理分析过程，现频点数设为8，移位寄存器级数为5，地址码为v＝001，抽头为连续抽头，那么将8个频点随机映射，假设映射为表示将频点0随机映射为3，1映射为5，2映射为0，以此类推。步骤一：将接收到的频率集线性映射至频点序列，然后画出其频点序列的相图，如图4所示，根据相图，得到每个频点值及其对应的下一个时刻的两个频点值，再将下一个时刻具有相同的频点值的频点分为一组，,记为分组1，如(5)所示，同样得到只有频点2和5同时在第n时刻和第n+1时刻出现；

步骤二：对于未随机映射前的跳频序列来说，由于地址码未知，那么我们直接假设地址码为000，同样得到得到每个频点值及其对应的下一个时刻的两个频点值并分组，记为分组2，如

(6)所示，同样只有频点0和7同时在第n时刻和第n+1时刻出现；

步骤三：对比(5)和(6)，得到(2，5)必然是(0，7)映射过来的，那么有两种情况即或

步骤四：我们假设那么对比分组1和分组2知，(5-1)是由(6-1)映射得到的，对比可得到映射关系：0→4,6→1；(5-4)是由(6-4)映射得到的，对比可得到映射关系：4→3,3→6；此时对于(5-2)中将已经有的映射关系替换，即有(1,6)→(4,7)等效为(1,1)→(3,7)，又有(5-2)是由(6-2)映射得到的，对比可得到映射关系：1→5,7→2。至此，所有映射关系均找到，即是：

步骤五：将接收的跳频序列的频点值全部按照上述映射方法映射回去，将0映射为4、1映射为5、2映射为0等，以此类推，此时发现已得到的映射关系和仿真生成的映射关系并不相同，这是因为在步骤二中由于地址码未知，我们直接假设了地址码的值，导致得到的映射关系并不是原映射关系，但这并不影响结果。

步骤六：假设重复步骤四、五，可得到等价的映射关系如(8)所示。

Claims (1)

1.用于跳频通信中跳频序列随机映射后的反演方法，所述跳频序列为基于连续抽头的LG模型构造的，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将接收到的频率集[f₀,f₁,…,f_N-1]线性映射至频点序列[0,1,2,…,N-1]，N表示总的频点数，将[0,1,2,…,N-1]记为符号S＝[S₀,S₁,S₂,…,S_N-1]，然后根据频点序列的一步相图，找到每个频点的下一个时刻对应的两个频点值，将下一个时刻具有相同的频点值的频点分为一组，共分为N/2组，记为分组1：

其中，(3-1)-(3-N/2)每一行表示的是第n时刻的两个频点值对应的第n+1时刻的两个频点值，其中c,r,s,m,n,p,q<N-1；

S2、假设未随机映射前的跳频序列的地址码为全零状态，同样将下一个时刻具有相同的频点值的频点分为一组，总频数是N，共分为N/2组，记为分组2：

其中，(4-1)-(4-N/2)每一行表示的是地址码为全零状态下第n时刻的两个频点值对应的第n+1时刻的两个频点值；

S3、对比分组1和分组2，找出每个分组里面同时在第n时刻和第n+1时刻出现的两个频点值，假设分组1的两个频点值为(m,n),分组2的两个频点值为(0,N-1),设定分组1的这两个的特殊的频点值就是由分组2映射过来的，即得到两种情况：

或→表示映射，即m→0表示m映射为0；

S4、假设步骤S3中成立，然后再将分组1的(S_m,S_p)→(S_m,S_q)和分组2的(S₀,S_N/2)→(S₀,S₁)做比对，可得到两组映射关系即p→N/2,q→1，同理，比对其他的分组，其余的频点就可以一一找到相对应的映射关系；

S5、对接收到的跳频序列按照S4中所得到的映射关系再将每个频点值映射回去即将m→0,n→N-1,p→N/2,…，q→1等得到新的跳频序列S'；

S6、假设步骤S3中成立，按步骤S4、S5中相同的方法，得到等价的映射关系。