[發(fā)明專利]一種基于向量的Costas序列搜索方法

在審

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• 申請日: 2018-09-06
• 公開（公告）號: CN109308342A
• 公開（公告）日: 2019-02-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姚建國;朱殿宏
• 申請（專利權(quán)）人: 南京郵電大學(xué)
• 主分類號: G06F17/16
• 分類號: G06F17/16
• 代理公司: 南京縱橫知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

本發(fā)明公開一種基于向量的Costas序列搜索方法，包括以下步驟：一、輸入需要搜索的Costas序列階數(shù)；二、計(jì)算置換矩陣，進(jìn)一步包括：從置換矩陣第一行開始計(jì)算置換矩陣中每一行的每個(gè)位置，選擇滿足置換矩陣條件的位置；判斷上述步驟中計(jì)算的位置是否滿足Costas序列判斷準(zhǔn)則中的要求，如果滿足，則遞歸到下一行；如果不滿足，則重新選擇計(jì)算的位置所在行中的其他位置，并判斷其他位置是否同時(shí)滿足置換矩陣條件和Costas序列判斷準(zhǔn)則；如果滿足，則遞歸到下一行；置換矩陣所有行搜索完成，即置換矩陣中的每一行皆被驗(yàn)證過，則得到一個(gè)Costas序列；重復(fù)前述步驟；三、得到輸入階數(shù)的所有Costas序列、序列總個(gè)數(shù)以及完成Costas序列搜索花費(fèi)的總時(shí)間，輸出最終結(jié)果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及的是一種Costas序列搜索方法，具體涉及一種基于向量的Costas序列搜索方法。

背景技術(shù)

在數(shù)字信號處理技術(shù)日趨成熟的今天，具有良好相關(guān)性的信號作為重要的研究成果被廣泛應(yīng)用于工程實(shí)踐中，例如噪聲中的信號檢測、信息加密、擴(kuò)頻通信等。

信息安全中的密碼學(xué)是個(gè)人和企業(yè)機(jī)密在信息時(shí)代用來保障自身安全的一個(gè)重要的手段。目前，人們基于有限域理論設(shè)計(jì)出許多著名且有使用價(jià)值的序列密碼，相關(guān)函數(shù)是衡量密鑰序列的重要指標(biāo)。

在信號檢測過程中，接收端所接收到的信號都含有各種噪聲，這是不可避免的。為了更加方便地對所接收到的信號進(jìn)行有用信號的提取、識別、檢測和識別，首先對接收的信號做相關(guān)函數(shù)的處理，以便檢測信號的周期性。從而檢測噪聲中有用的信號，并對噪聲中的信號進(jìn)行提取，這樣做往往需要較多的硬件資源，且對濾波器等的性能有一定的要求。采用正交的多載波來發(fā)送信號，即在4G中運(yùn)用到正交頻分復(fù)用技術(shù)，在理論上，就可以消除干擾。故而影響到系統(tǒng)的容量、抗干擾能力、接入和切換的速度的重要因素是擴(kuò)頻碼序列的選擇，因此擴(kuò)頻碼的生成和性能評估決定了系統(tǒng)的性能甚至成敗。性能良好的擴(kuò)頻通信系統(tǒng)中，對擴(kuò)頻碼序列的要求是：尖銳的自相關(guān)特性；互相關(guān)性低；足夠多的序列數(shù)；序列復(fù)雜度大；較好的序列平衡性；成本低、易于實(shí)現(xiàn)、設(shè)備簡單。

Costas序列的“圖釘狀”模糊函數(shù)特性是理想的：主瓣尖銳且高，副瓣平坦且低。合理的設(shè)計(jì)其碼組圖樣，可獲得良好的互相關(guān)性，減小擴(kuò)頻通信系統(tǒng)多用戶之間干擾。因此，Costas序列不僅在通信系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛，在密碼學(xué)、雷達(dá)系統(tǒng)中也有著重要和廣泛的應(yīng)用。因此，對Costas序列的研究具有重要意義。

20世紀(jì)80年代，S.W.Golomb等人將有限域的本原元理論引入Costas序列的構(gòu)造研究，并取得重大的突破后，Costas序列研究引起國內(nèi)外學(xué)者的重視，取得了一定的研究成果，已提出的一些構(gòu)造Costas序列的代數(shù)方法有：Welch構(gòu)造法、Golomb構(gòu)造法和Lempel構(gòu)造法等。通過已知的高階Costas序列去掉某些行和列得到新的低階Costas陣列。以及一些特殊的增長構(gòu)造法：如利用代數(shù)方法求出的第一、第二增長構(gòu)造法及對角落加點(diǎn)的第三增長構(gòu)造法，不過還沒有找到一般的增長構(gòu)造法。

這也是本發(fā)明試圖搜索未知的Costas序列的目的所在。由于代數(shù)構(gòu)造法的局限性，它無法構(gòu)造出特定階數(shù)的所有Costas序列，這使得很多Costas序列不被人發(fā)現(xiàn)。目前已經(jīng)有學(xué)者試圖利用計(jì)算機(jī)搜索出特定階數(shù)的所有Costas序列，包括無法用代數(shù)構(gòu)造法構(gòu)造出的序列，但是目前該方法只能搜索出低階序列，并且搜索速度很慢，對于高階Costas序列更是無能為力。

綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)中對于如何實(shí)現(xiàn)快速搜索Costas序列尚沒有公開的披露。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于向量的Costas序列搜索方法，通過深度優(yōu)先搜索找到Costas序列，并且通過對Costas序列判決準(zhǔn)則的優(yōu)化，極大的提高Costas序列搜索速度，解決了高階序列獲取慢的問題。

為了達(dá)到以上的目的，本發(fā)明提供了一種基于向量的Costas序列搜索方法，包括以下步驟：