基于使用序列列索引数组计算相关函数的跳频通信方法技术

基于使用序列列索引数组计算相关函数的跳频通信方法，使用一维数组作为列索引数组表示二维序列，使用Right变量和Up变量作为循环变量模拟图解法中第二个矩阵在水平方向和垂直方向的平移，使用count变量统计第二个矩阵水平向右移动、垂直向上移动后与第一个矩阵的“1”单元格的重合数，可以用C语言程序来实现计算序列的相关函数的功能。本方法计算效率高，对序列的列索引数组长度较大的情况，也能保证计算准确率；可以快速准确计算序列的自相关函数和互相关函数，然后验证序列是否具有尖锐的自相关性和较低的互相关性，如果具有，就可以作为最佳跳频图，将这些序列作为跳频通信系统中理想的跳频序列，用以控制频率合成器输出频率跳变的本振信号。率跳变的本振信号。率跳变的本振信号。

【技术实现步骤摘要】
基于使用序列列索引数组计算相关函数的跳频通信方法


[0001]本专利技术涉及跳频通信技术以及数据处理领域，具体涉及一种基于使用序列列索引数组计算相关函数的跳频通信方法。

技术介绍

[0002]多径干扰和多普勒频移是移动通信系统的常见“顽疾”，尤其是多普勒频移的干扰一直没有很好的解决方法，这也是移动通信的“癌症”。如果将最佳跳频图应用到跳频通信系统中，那么用户产生的信号具有尖锐的自相关性和较低的互相关性，就可以克服多径传播干扰与多普勒频移干扰和用户之间的干扰。这样的系统对于多普勒频移的干扰是具有“免疫”能力的。所以跳频通信系统的关键技术之一是需要合理设计用户的跳频图。理想的跳频序列需要具有良好的自相关性能，以减小由于多径传播引起的干扰，降低误码率，同时，还要具有较低的互相关性，以减小来自其它用户的干扰，提高数据传输速率和系统的吞吐量。
[0003]现有技术中，通过序列的自相关和互相关函数，可以研究序列的相关特性。由于序列的相关函数的计算过程相对复杂，所以用图解法来演示序列的相关函数的计算过程可以使相关函数的计算过程和结果清晰明了。
[0004]设有2个n阶置换矩阵P和P
′
，用序列表示2个矩阵，用图形软件模拟画出这2个序列，其中，在2个序列中用涂黑色的小方格表示“1”所在的位置。如图1所示，在iOj坐标平面内令矩阵P不动，移动矩阵P
′
，规定P
′
向右移动时延τ为正，向左移动时延τ为负；向上移动表示多普勒频移d为正，向下移动表示多普勒频移d为负。设矩阵P
′
在i轴方向移动τ个单位((
‑
n+1≤τ≤n
‑
1)，在j轴方向移动为d个单位(
‑
n+1≤d≤n
‑
1)，每次移动后，矩阵P
′
与矩阵P的“1”单元格重合数(也称为碰撞数)，记为R
PP'
(τ,d)(或hits)，R
PP'
(τ,d)称为矩阵P和P
′
的离散互相关函数(discrete cross
‑
correlation function)，互相关函数没有主瓣。若P与P
′
是2个完全一样的矩阵，则求取的是离散自相关函数，记作R
P
(τ,d)。显然，R
P
(τ,d)＝R
P
(
‑
τ,
‑
d)。最后得到的相关函数矩阵为一个横坐标为(
‑
n+1≤τ≤n
‑
1)、纵坐标为(
‑
n+1≤d≤n
‑
1)的2n
‑
1阶矩阵。在图1中，P＝P
′
，(τ,d)＝(1,1)，R
P
(τ,d)＝1。上述流程中，用图解法计算序列的相关函数虽然清楚简洁，但计算工作量大，计算速度慢效率较低，且当矩阵阶数较大的情况下，容易发生错误。
[0005]跳频扩频是扩频调制方式中的一种。在跳频通信系统中，需要由一个跳频序列来控制载波频率的跳变。理想跳频序列应该是同时具有尖锐的自相关特性和较低的互相关特性的序列。
[0006]图17展示了跳频调制和解调的大致过程。在发送端，信息首先被调制到频率为f
s
的载波上，得到带宽为R的调制信号。跳频序列从跳频频率表中取出频率控制码，控制频率合成器在不同的时间内输出频率跳变的本振信号。用它对调制信号进行变频处理，使变频后射频信号频率按照跳频序列跳变，即为跳频信号。在接收端，与发射机跳频序列一致的本地跳频序列从跳频频率表中取出频率控制码控制频率合成器使输出的本振信号频率按照
跳频序列相应地跳变。跳变的本振信号，对接收到的跳频信号进行变频，将频率搬回到f
s
，实现解跳。解跳后的调制信号，在本地载波作用下，经相干解调后，恢复出原基带信息。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于，为了提高计算序列的相关函数以验证它们能否作为理想的跳频序列应用到跳频通信系统的效率，提出基于使用序列列索引数组计算相关函数的跳频通信方法，使用一维数组作为列索引数组表示二维序列，使用Right变量和Up变量分别作为循环变量来模拟图解法中第二个矩阵在水平方向和垂直方向的平移，使用count变量统计第二个矩阵水平向右移动Right，垂直向上移动Up后与第一个矩阵的“1”单元格的重合数，可以用C语言程序来实现计算序列的相关函数的功能。
[0008]基于使用序列列索引数组计算相关函数的跳频通信方法，包括如下步骤：
[0009]步骤1，根据输入的设定需要采取的输入方式，包括输入方式1为直接输入法，输入方式2为本原元法生成Welch结构，输入方式3为直接输入有一个间隙行结构，输入方式4为本原元法生成Golomb结构，输入方式5为直接输入有一个间隙列结构；
[0010]步骤2，对于待处理的两个序列，分别选择输入方式，并输入两个序列列索引数组及对应矩阵的行列数或本原元法生成Costas序列需要的参数，对于输入方式1、2和4转入步骤3，对于输入方式3转入步骤4，对于输入方式5转入步骤5；
[0011]步骤3，对于同行同列的序列，采取输入方式1、2和4，通过矩阵水平和垂直方向的移动，统计矩阵每个位置对应的重合数，计算相关函数和相关函数最大值及其位置；
[0012]步骤4，对于存在间隙行的序列，采取输入方式3，根据间隙行的行数，通过矩阵水平和垂直方向的移动，计算相关函数和相关函数最大值及其位置；
[0013]步骤5，对于存在间隙列的序列，采取输入方式5，输入列索引数组时，与第一个矩阵中间隙列对应的赋值取大于等于矩阵的行数的两倍的正整数，与第二个矩阵中间隙列对应的赋值需要大于等于输入的第一个矩阵中间隙列的赋值加上矩阵的行数，通过矩阵水平和垂直方向的移动，计算相关函数和相关函数最大值及其位置；
[0014]步骤6，判断是否继续循环，继续则返回步骤1，不继续则结束，完成相关函数的计算工作；
[0015]步骤7，检查计算出的所有相关函数，如果自相关函数副瓣的最大值为1并且互相关函数的最大值为1，说明用于计算相关函数的这些序列具有良好的相关特性，用来作为跳频序列控制频率合成器输出频率跳变的本振信号，对调制信号进行变频处理，使变频后射频信号频率按照跳频序列跳变，即得到跳频信号。
[0016]本专利技术到达的有益效果为：
[0017](1)使用本方法可以在输入两个序列后，直接得到其相关函数的计算结果，计算效率高于图解法。
[0018](2)对于序列列索引数组的长度较大的情况，计算速度和效率也能得到保证，计算准确率高。
[0019](3)可以在快速准确地计算序列的相关函数之后，验证序列是否具有理想的自相关性能和最低的互相关性能，如果具有，就算作是最佳跳频图，可以将这些序列作为跳频通信系统中理想的跳频序列，用以控制频率合成器输出本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于使用序列列索引数组计算相关函数的跳频通信方法，其特征在于：所述方法应用在跳频通信系统中，包括如下步骤：步骤1，根据输入的设定需要采取的输入方式，包括输入方式1为直接输入法，输入方式2为本原元法生成Welch结构，输入方式3为直接输入有一个间隙行结构，输入方式4为本原元法生成Golomb结构，输入方式5为直接输入有一个间隙列结构；步骤2，对于待处理的两个序列，分别选择输入方式，并输入两个序列列索引数组及对应矩阵的行列数或本原元法生成Costas序列需要的参数，对于输入方式1、2和4转入步骤3，对于输入方式3转入步骤4，对于输入方式5转入步骤5；步骤3，对于同行同列的序列，采取输入方式1、2和4，通过矩阵水平和垂直方向的移动，统计矩阵每个位置对应的重合数，计算相关函数和相关函数最大值及其位置；步骤4，对于存在间隙行的序列，采取输入方式3，根据间隙行的行数，通过矩阵水平和垂直方向的移动，计算相关函数和相关函数最大值及其位置；步骤5，对于存在间隙列的序列，采取输入方式5，输入列索引数组时，与第一个矩阵中间隙列对应的赋值取大于等于矩阵的行数的两倍的正整数，与第二个矩阵中间隙列对应的赋值需要大于等于输入的第一个矩阵中间隙列的赋值加上矩阵的行数，通过矩阵水平和垂直方向的移动，计算相关函数和相关函数最大值及其位置；步骤6，判断是否继续循环，继续则返回步骤1，不继续则结束，完成相关函数的计算工作；步骤7，检查计算出的所有相关函数，如果自相关函数副瓣的最大值为1并且互相关函数的最大值为1，说明用于计算相关函数的这些序列具有良好的相关特性，用来作为跳频通信系统中的跳频序列控制频率合成器输出频率跳变的本振信号，对调制信号进行变频处理，使变频后射频信号频率按照跳频序列跳变，即得到跳频信号。2.根据权利要求1所述的基于使用序列列索引数组计算相关函数的跳频通信方法，其特征在于：步骤2中，对于输入方式1，输入矩阵的行列数；对于输入方式2，输入参数a，b，p，通过Welch Costas序列的放置函数y1(k)≡a
k mod(p)，1≤k≤p
‑
1和y2(k)≡b
k mod(p)，1≤k≤p
‑
1得到序列的列索引数组；对于输入方式4，输入参数a，b，c，d，p，通过Golomb Costas序列的放置函数y1(k)＝log
b
(1
‑
a
k
)，1≤k≤p
‑
2和y2(k)＝log
d
(1
‑
c
k
)，1≤k≤p
‑
2得到序列的列索引数组。3.根据权利要求1所述的基于使用序列列索引数组计算相关函数的跳频通信方法，其特征在于：步骤2中，对于输入方式3，输入矩阵的列数。4.根据权利要求1所述的基于使用序列列索引数组计算相关函数的跳频通信方法，其特征在于：步骤2中，对于输入方式5，输入有间隙列的矩阵的列数和2个矩阵的间隙列所在的列数。5.根据权利要求1所述的基于使用序列列索引数组计算相关函数的跳频通信方法，其特征在于：步骤3中，设定Right变量表示第二个矩阵在水平方向向右移动的距离...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚建国，潘阳，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：