本發(fā)明屬于跳頻通信，具體而言涉及一種低復(fù)雜度最優(yōu)零碰撞區(qū)間跳頻序列集構(gòu)造方法及存儲介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、無線通信常常面臨著信號遭受各種干擾的問題，尤其是在一些復(fù)雜的電磁環(huán)境中。為了有效規(guī)避敵方的寬帶壓制干擾、針對固定頻點的單音干擾以及線性跳頻干擾等干擾手段，跳頻通信憑借其寬帶的跳頻頻段、快速的跳頻速度、靈活的跳頻頻點，已經(jīng)在各類通信系統(tǒng)中得到了廣泛運用。跳頻技術(shù)目的是盡可能使信號頻點在一個較大的頻率寬帶范圍內(nèi)呈現(xiàn)隨機(jī)跳動的特征，進(jìn)而使整個信號的頻帶可以擴(kuò)展至一個較大寬帶，從而盡可能利用頻帶資源來減少己方通信信號被干擾的概率。在多用戶跳頻通信場景中，跳頻通信不僅需要考慮避免敵方干擾，還需要考慮避免己方頻點碰撞產(chǎn)生干擾，這使得零碰撞區(qū)成為了跳頻序列族的一個重要指標(biāo)。

2、現(xiàn)有基于有限域等數(shù)學(xué)方法的構(gòu)造技術(shù)/方法構(gòu)造的最優(yōu)零碰撞區(qū)跳頻序列族，其跳頻序列數(shù)、跳頻序列長度以及頻點個數(shù)參數(shù)往往限于某種特定形式且相互耦合，尚未有適用于以上三種參數(shù)任意設(shè)置場景下的構(gòu)造方法；現(xiàn)有基于啟發(fā)式算法的方案往往因算法實現(xiàn)復(fù)雜度較高，導(dǎo)致所需迭代收斂時間較長，序列族難以實時生成，且可能存在性能不穩(wěn)定的情況。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供的一種低復(fù)雜度最優(yōu)零碰撞區(qū)跳頻序列集構(gòu)造方法，能夠在任意跳頻序列數(shù)f、跳頻序列長度l以及頻點種類數(shù)m約束下快速構(gòu)造具有最優(yōu)非周期漢明相關(guān)下的零碰撞區(qū)以及良好偽隨機(jī)性能的跳頻序列族，適用于需要實時生成任意上述三個參數(shù)下的跳頻序列族的多用戶跳頻通信系統(tǒng)。

2、為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供一種低復(fù)雜度最優(yōu)零碰撞區(qū)跳頻序列集構(gòu)造方法，包括：

3、獲取需要構(gòu)造的跳頻序列集對應(yīng)的跳頻序列長度l和跳頻序列數(shù)m，以及頻點集合中的頻點種類數(shù)m，所述頻點集合用于為所述跳頻序列集的構(gòu)建提供候選頻率；

4、基于所述跳頻序列長度l以及所述跳頻序列數(shù)m構(gòu)造初始狀態(tài)為全零矩陣的跳頻矩陣a，計算所述跳頻矩陣a的元素數(shù)t；

5、基于所述元素數(shù)t與所述頻點種類數(shù)f的大小關(guān)系、所述元素數(shù)t與所述頻點種類數(shù)f的數(shù)量關(guān)系、所述頻點種類數(shù)f與所述跳頻序列數(shù)m的數(shù)量關(guān)系，對所述跳頻矩陣a進(jìn)行歸類；

6、根據(jù)所述跳頻矩陣a的類型建立所述跳頻矩陣a到所述頻點集合的映射，將所述跳頻矩陣a的元素替換為映射關(guān)系中對應(yīng)的頻點；

7、對所述跳頻矩陣a中的元素所處位置進(jìn)行重新分配。

8、優(yōu)選地，所述基于所述跳頻序列長度l以及所述跳頻序列數(shù)m構(gòu)造初始狀態(tài)為全零矩陣的跳頻矩陣a，計算所述跳頻矩陣a的元素數(shù)t，包括：

9、以所述跳頻序列長度l為列數(shù)，所述跳頻序列數(shù)m為行數(shù)，構(gòu)造初始狀態(tài)為全零矩陣的跳頻矩陣a；

10、根據(jù)t＝lm計算所述跳頻矩陣a的元素數(shù)t。

11、優(yōu)選地，所基于所述元素數(shù)t與所述頻點種類數(shù)f的大小關(guān)系、所述元素數(shù)t與所述頻點種類數(shù)f的數(shù)量關(guān)系、所述頻點種類數(shù)f與所述跳頻序列數(shù)m的數(shù)量關(guān)系，對所述跳頻矩陣a進(jìn)行歸類，包括：

12、判斷所述元素數(shù)t與所述頻點種類數(shù)f的大小關(guān)系，若t≤f，則將所述跳頻矩陣a歸類為第一類跳頻矩陣，并令所述頻點集合為p＝{p1,p2,...,pf}；

13、若t＞f，令t＝kf+r，其中k,r屬于自然數(shù)集，并且r＜f；令η＝<f>m，其中，運算<α>β表示α對β的取模運算，α，β均為整數(shù)；

14、若η＝0且r＝0，則將所述跳頻矩陣a歸類為第二類跳頻矩陣，并令所述頻點集合為p＝{p1,p2,...,pf}；

15、若η＝0且r≠0，則將所述跳頻矩陣a歸類為第三類跳頻矩陣，并令所述頻點集合為p＝{p1,p2,...,pf}，以及其兩個互補(bǔ)子集分別為γ＝{p1,p2,...,pr}，以及ξ＝{pr+1,pr+2,...,pf}；

16、若η≠0且r＝0，則將所述跳頻矩陣a歸類為第四類跳頻矩陣，令b＝<f>m，并令所述頻點集合為p＝{p1,p2,...,pf}，以及其兩個互補(bǔ)子集分別為γ＝{p1,p2,...,pf-b}，以及ξ＝{pf-b+1,pf-b+2,...,pf}；

17、若η≠0且r≠0，則將所述跳頻矩陣a歸類為第五類跳頻矩陣，令c＝m-<r>m，并令所述頻點集合為p＝{p1,p2,...,pf}，以及其兩個互補(bǔ)子集分別為γ＝{p1,p2,...,pr+c}，以及ξ＝{pr+c+1,pr+c+2,...,pf}。

18、優(yōu)選地，所述構(gòu)造方法還包括：

19、基于公式：

20、

21、計算需要構(gòu)造的所述跳頻序列集對應(yīng)的零碰撞區(qū)長度的取值范圍，并令所述零碰撞區(qū)長度n取得邊界值。

22、優(yōu)選地，所述根據(jù)所述跳頻矩陣a的類型建立跳頻矩陣a到所述頻點集合的映射，將所述跳頻矩陣a的元素替換為映射關(guān)系中對應(yīng)的頻點，包括：

23、若所述跳頻矩陣a為第一類跳頻矩陣，建立所述跳頻矩陣a到所述頻點集合的單射：其中，ai,j表示所述跳頻矩陣a中第i行第j列的元素；i,j屬于自然數(shù)集且1≤i≤m,1≤j≤l；將所述跳頻矩陣a中的元素ai,j全部替換為在映射ξ中的頻點pil+j；

24、若所述跳頻矩陣a為第二類跳頻矩陣，則建立所述跳頻矩陣a到所述頻點集合的滿射：其中i,j,l屬于自然數(shù)集且1≤i≤m,1≤j≤n+1,0≤l≤k-1；將所述跳頻矩陣a中的元素ai,j+l*(n+1)全部替換為其在映射ξ中的頻點pi+(j-1)*m；

25、若所述跳頻矩陣a為第三類跳頻矩陣，建立所述跳頻矩陣a到所述頻點集合的滿射：其中i,j,l屬于自然數(shù)集且

26、再建立滿射：其中i,m,n屬于自然數(shù)集且

27、將所述跳頻矩陣a中的ai,j+l*(n+1)元素全部對應(yīng)替換為其在映射ξ1中的頻點pi+(j-1)*m；將所述跳頻矩陣a中的ai,m+n*(n+1)元素全部對應(yīng)替換為其在映射ξ2中的頻點pi+(m-1)*m。

28、優(yōu)選地，所述根據(jù)所述跳頻矩陣a的類型建立跳頻矩陣a到所述頻點集合的映射，將所述跳頻矩陣a的元素替換為映射關(guān)系中對應(yīng)的頻點，包括：

29、若所述跳頻矩陣a為第四類跳頻矩陣，建立所述跳頻矩陣a到所述頻點集合的滿射：其中i,j,l屬于自然數(shù)集且1≤i≤m,1≤j≤n+1,0≤l≤k-1；

30、再建立所述跳頻矩陣a到所述頻點集合的滿射：其中i,m,n屬于自然數(shù)集且

31、將所述跳頻矩陣a中的ai,j+l*(n+1)元素全部對應(yīng)替換為其在映射ξ1中的頻點pi+(j-1)*m；將所述跳頻矩陣a中的元素全部對應(yīng)替換為其在映射ξ2中的頻點pn+1；

32、若所述跳頻矩陣a為第五類跳頻矩陣，建立所述跳頻矩陣a到所述頻點集合的滿射：其中i,j,l屬于自然數(shù)集且

33、

34、再建立所述跳頻矩陣a到所述頻點集合的滿射：

35、其中i,m屬于自然數(shù)集且

36、

37、將所述跳頻矩陣a中的元素全部對應(yīng)替換為其在映射ξ1中的頻點pi+(j-1)*m；將所述跳頻矩陣a中的ai,m元素全部對應(yīng)替換為其在映射ξ2中的頻點

38、優(yōu)選地，所述對所述跳頻矩陣a中的元素所處位置進(jìn)行重新分配，包括：

39、若所述跳頻矩陣a為第一類跳頻矩陣，將所述跳頻矩陣a中的元素以每行或每列為單位進(jìn)行隨機(jī)打亂處理。

40、優(yōu)選地，所述對所述跳頻矩陣a中的元素所處位置進(jìn)行重新分配，包括：

41、若所述跳頻矩陣a為第二類跳頻矩陣或第三類跳頻矩陣，將所述跳頻矩陣a中的元素以每列為單位進(jìn)行隨機(jī)打亂處理。

42、優(yōu)選地，所述對所述跳頻矩陣a中的元素所處位置進(jìn)行重新分配，包括：

43、若所述跳頻矩陣a為第四類跳頻矩陣，建立雙射：

44、

45、其中i,m,n屬于自然數(shù)集且

46、將映射σ中的一一對應(yīng)的元素在所述跳頻矩陣a中的位置進(jìn)行互換；

47、對所述跳頻矩陣a的元素以每列為單位進(jìn)行隨機(jī)打亂處理；

48、若所述跳頻矩陣a為第五類跳頻矩陣，建立雙射：

49、

50、其中i,m屬于自然數(shù)集且

51、將σ中的一一對應(yīng)的元素在所述跳頻矩陣a中的位置進(jìn)行互換；

52、對所述跳頻矩陣a的元素以每列為單位進(jìn)行隨機(jī)打亂處理。

53、本發(fā)明還提供一種可讀存儲介質(zhì)，所述可讀存儲介質(zhì)內(nèi)存儲有計算機(jī)程序，所述計算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時，實現(xiàn)上述任一項所述的方法。

54、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)勢：

55、本發(fā)明提供的一種低復(fù)雜度最優(yōu)零碰撞區(qū)跳頻序列集構(gòu)造方法，通過對所需跳頻序列族的跳頻序列長度l、跳頻序列數(shù)量m以及頻點種類數(shù)f三者之間的關(guān)系進(jìn)行分析、分類，并建立了跳頻矩陣a到頻點集合之間的映射關(guān)系，將原像集與像集之間進(jìn)行賦值、替換，進(jìn)而生成跳頻序列族。本方案設(shè)計的跳頻序列族，均為達(dá)到了最優(yōu)零碰撞區(qū)性能，即零碰撞區(qū)長度最大的跳頻序列族，能有效解決多用戶跳頻通信互擾問題；本方案能夠適應(yīng)于任意的跳頻序列長度l、跳頻序列數(shù)量m以及頻點種類數(shù)f，生成的跳頻序列族中三者間不存在任何耦合關(guān)系；本方案所涉及的賦值、替換操作易于編程實現(xiàn)，并且由于不涉及復(fù)雜度較高的有限域運算，所涉及的隨機(jī)排序算法也易于在c語言等環(huán)境中直接調(diào)用，使得整套算法具有較低的實現(xiàn)復(fù)雜度，適用于需要實時生成跳頻序列族的應(yīng)用場景。