基于m序列的改进随机平移替代法构造宽间隔跳频序列

"一类改进的随机平移替代法构造的宽间隔跳频序列* (2013年)，作者冯建利、赵裔昌" 在无线通信领域，跳频序列是一种重要的信号处理技术，用于提高通信的安全性和抗干扰能力。宽间隔跳频序列（Wide Gap Frequency Hopping Sequence, WG-FHS）则是其中的一种特殊类型，它通过较大的频段间隔来增加通信的不可预测性和安全性。本文主要关注的是对随机平移替代法（Random Shift Replace Method, RSRM）的一种改进，以生成具有更优性能的宽间隔跳频序列。 随机平移替代法是一种常见的构造跳频序列的方法，其基本思想是通过对初始序列进行随机位移来创建新的序列。然而，这种方法可能会导致序列的某些特性不理想，如周期性过强、自相关和互相关特性不佳，以及平均跳频间隔不均匀等问题，这些都可能影响通信的安全性和效率。 冯建利和赵裔昌提出的新方法引入了m序列（也称为最大长度线性反馈移位寄存器序列），这是一种具有优良统计特性的伪随机序列。m序列具有良好的线性复杂度和低的自相关值，这使得基于m序列的改进方法能够生成具有更优性能的跳频序列。在MATLAB环境下，他们对比分析了新方法与传统RSRM产生的跳频序列的特性，包括周期性、归一化自相关特性、归一化互相关特性、频隙数以及平均跳频间隔。 研究表明，改进后的随机平移替代法生成的跳频序列在上述所有性能指标上都优于原始方法。具体表现为： 1. **周期性**：新方法产生的序列周期性减弱，增强了序列的非周期性质，使得攻击者更难预测序列模式。 2. **归一化自相关特性**：序列的自相关性降低，意味着在不同时间点上的重叠程度减少，提高了抗多径效应的能力。 3. **归一化互相关特性**：序列之间的互相关性也减小，有助于防止同频干扰和提高多用户系统的并行性。 4. **频隙数**：宽间隔跳频序列的频隙数增加，即相邻频率之间的间隔增大，增加了信号在频谱上的分散性，提高了抗侦测和反跟踪能力。 5. **平均跳频间隔**：平均跳频间隔更加均匀，避免了过于频繁或稀疏的频率切换，提升了通信的稳定性和有效性。 这些改进对于提高无线通信的安全性和抗干扰能力具有重要意义，特别是在军事通信、移动通信和物联网等领域。通过优化跳频序列的特性，可以有效防止窃听和干扰，保障通信的可靠性。因此，这种基于m序列的改进随机平移替代法在跳频通信系统的设计中具有广阔的应用前景。