廣義零差分平衡函數(shù)的一個(gè)注記

蔣 林，廖群英

(四川師范大學(xué)數(shù)學(xué)與軟件科學(xué)學(xué)院，四川成都610066)

廣義零差分平衡函數(shù)的一個(gè)注記

蔣 林，廖群英*

(四川師范大學(xué)數(shù)學(xué)與軟件科學(xué)學(xué)院，四川成都610066)

將零差分平衡函數(shù)的定義推廣到廣義零差分平衡函數(shù)(G－ZDB)，并利用p分圓陪集構(gòu)造一類(lèi)新的廣義零差分平衡函數(shù)，其中p為質(zhì)數(shù)．

零差分平衡函數(shù);廣義零差分平衡函數(shù);p分圓陪集

1 預(yù)備知識(shí)及主要結(jié)果

設(shè)(A，+)和(B，+)均為交換群，且|A|=n，|B|=l．映射f:A→B稱(chēng)為廣義零差分平衡函數(shù)(G－ZDB)，是指存在非空集合，使得對(duì)任意0≠ a∈A，均有

特別地，當(dāng)S是單元集時(shí)，f是零差分平衡(ZDB)函數(shù)，簡(jiǎn)記為(n，λ)－ZDB函數(shù)［1］．

包含了A中所有非零元素的λ倍，則稱(chēng)P為(n，{t0，t1，…，t珋l－1}，λ)－差分集(PDF)．基于零差分平衡函數(shù)與PDF的聯(lián)系，零差分平衡函數(shù)可記為(n，{t0，t1，…，t珋l－1}，λ)－ZDB函數(shù)．有時(shí)不用考慮參數(shù){t0，t1，…，t珋l－1}，簡(jiǎn)記為－ZDB函數(shù)，此時(shí)廣義零差分平衡函數(shù)簡(jiǎn)記為函數(shù)．

零差分平衡函數(shù)常常應(yīng)用于組合學(xué)、代數(shù)學(xué)、有限幾何以及編碼和密碼學(xué)等領(lǐng)域，它是 C．S．Ding［1－2］在構(gòu)造最佳常組合碼與優(yōu)化及完善差分系統(tǒng)中引入的．熟知，完美非線性函數(shù)和差分函數(shù)均是特殊的零差分平衡函數(shù)［3－7］．基于其良好的特性，人們可構(gòu)造出最佳組成權(quán)重碼和最優(yōu)跳頻序列［7－9］．事實(shí)上，人們已經(jīng)構(gòu)造出大量的ZDB函數(shù)［1－2，7，10－11］．特別地，C．S．Ding等［11］用2分圓陪集構(gòu)造了參數(shù)為

的零差分平衡函數(shù)，其中m為素?cái)?shù)．本文將零差分平衡函數(shù)推廣到廣義的零差分平衡函數(shù)，并利用p分圓陪集在模n=p2q－1(p，q為不同奇素?cái)?shù))上的性質(zhì)，構(gòu)造了一類(lèi)廣義零差分平衡函數(shù)．

定義1．1［11］令n=pm－1，其中m∈N+，則對(duì)任意的i∈{0，1，…，n－1}，模n的含i的p分圓陪集定義為

其中 li是使得 i≡i×pli(mod n)成立的最小正整數(shù)．

同時(shí)，定義Ai中最小的正整數(shù)為Ai的首位．當(dāng)i≠0時(shí)，Ai稱(chēng)為非零p分圓陪集．

定理1．2［11］設(shè)p、q為奇素?cái)?shù)，n=p2q－1，Ai為模n的含i的p分圓陪集，M為模n的全部非零p分圓陪集的個(gè)數(shù)，則對(duì)任意的i∈{1，2，…，n－1}，|Ai|∈{1，2，q，2q}且

定理1．3 設(shè)p，q為不同的奇素?cái)?shù)，n=p2q－1，則存在參數(shù)為

的G－ZDB函數(shù)，其中

2 主要結(jié)果的證明

引理2．1［12］設(shè)a，n1，n2∈Z+，n1≠n2，則

3)除此之外，

有解的充分必要條件是gcd(m1，m2)| b1－b2．進(jìn)而在有解時(shí)，其關(guān)于模lcm［m1，m2］恰有唯一解．

定理 1．2的證明 由 n=p2q－1知 p2q≡1(mod n)，即|Ai|≤2q．又由i≡i×pli(mod p2q－1)知(p2q－1)| i×(pli－1)．由引理2．1知gcd(p2q－1，pli－1)=pgcd(2q，li)－1．注意到q為奇素?cái)?shù)，故

引理2．2［12］設(shè)m1、m2是2個(gè)正整數(shù)，b1、b2為整數(shù)，則同余式組

所以對(duì)模n的任意非零p分圓陪集Ai，有|Ai|=li∈{1，2，q，2q}，且模n的全部非零p分圓陪集的個(gè)數(shù)為

定理1．3的證明 令T表示模n=p2q－1的所有p分圓陪集首位的集合，則由定理1．2可知

現(xiàn)定義f:Zn→Zn為

其中ix為x所在的p分圓陪集的首位，則

另一方面，對(duì)任意的a∈{1，2，…，p2q－2}，若存在x∈Zn，使得f(x+a)=f(x)，則存在1≤k≤2q－1(k∈N)，使得

即

同余(1)式有解當(dāng)且僅當(dāng) g cd(p2q－1，pk－1)= (pgcd(2q，k)－1)| a，且有解時(shí)，恰有 pgcd(2q，k)－1個(gè)解，因此有以下4種情形．

情形1 (p2－1)| a且(pq－1)| a．

(A) gcd(2q，k)=1時(shí)，同余(1)式恰有p－1個(gè)解，且

故解集為

又滿足gcd(2q，k)=1的k恰有φ(2q)=q－1個(gè)，故此時(shí)

(B) gcd(2q，k)=2時(shí)，同余(1)式恰有p2－1個(gè)解，且

故解集為

又滿足gcd(2q，k)=2的k恰有q－1個(gè)，故此時(shí)

(C) gcd(2q，k)=q時(shí)，同余(1)式恰有pq－1個(gè)解，且

故解集為

又滿足gcd(2q，k)=q的k只有1個(gè)，即k=q，故此時(shí)

因此當(dāng)A11、A12、A13兩兩無(wú)交時(shí)，由(3)、(5)及(7)式知:對(duì)任意滿足(p2－1)| a且(pq－1)| a的a，均有

下面討論A11、A12、A13兩兩相交的情形．

注意到gcd(2q，k2)=2，故(p2－1)|(pk2－1)，從而有

即

令d1=gcd(2q，|k1－k2|)，由 q為奇素?cái)?shù)以及gcd(2q，k1)=1，gcd(2q，k2)=2知d1∈{1，q}．

1)若d1=1，則由(9)式可知

而

因此

注意到q為奇素?cái)?shù)，于是

(a)n1=p+1時(shí)，則由(p2－1)| a及(10)和 (11)式知，此與a∈{1，2，…，p2q－2}矛盾，故

(b)n1=(p+1)q時(shí)，由(p2－1)| a及(10)和(11)式知．又gcd(pq+1，pq－1)=2且，故

又(pq－1)| a，故a，此與a∈{1，2，…，p2q－2}矛盾，故

2)若d1=q，則由(9)式可知．又由假設(shè)條件以及gcd(pq－1，pq+1)= 2可知a．注意到

從而有

即

令d2=gcd(2q，|k1－q|)，由 q為奇素?cái)?shù)以及gcd(2q，k1)=1知d2=2．于是由(12)式知

又

則

注意到q為奇素?cái)?shù)且gcd(p+1，p－1)=2，故有以下3種情形．

(a)gcd(q，p2－1)=1時(shí)，即n2=1，由(p2－1) | a知，此與a知．由費(fèi)馬小定理知pq≡p(mod q)，故pq－1≡p－1≡0(mod q)，pq+ 1≡p+1(mod q)，所以∈{1，2，…，p2q－2}矛盾，故A11∩A13=?．

(b)q|(p－1)時(shí)，即n2=q，由(p2－1)| a

注意到(pq－1)| a，故1)| a，此與a∈{1，2，…，p2q－2}矛盾，故A∩A

1113

(c)q|(p+1)時(shí)，即n2=q，由(p2－1)| a知．由費(fèi)馬小定理知pq≡p(mod q)，故pq+1≡0(mod q)，所以

注意到(pq－1)| a，故| a，即q|(p+1)且，此時(shí)同余(2)和 (6)式關(guān)于模有唯一解，設(shè)為，故

又|A11|=p－1，故A11?A13，此時(shí)

從而

于是

令d3=gcd(2q，|k2－q|)，由 q為奇素?cái)?shù)以及gcd(2q，k2)=2知d3=1．類(lèi)似于情形(Ⅰ)的d1=1的證明可推出矛盾，于是

情形2 (p2－1)| a且時(shí)．

(A)gcd(2q，k)=1時(shí)，同余(1)式恰有p－1個(gè)解，且

故解集為

又滿足gcd(2q，k)=1的k恰有φ(2q)=q－1個(gè)，故此時(shí)

(B)gcd(2q，k)=2時(shí)，同余(1)式恰有p2－1個(gè)解，且

故解集為

又滿足gcd(2q，k)=2的k恰有q－1個(gè)，故此時(shí)

(C)gcd(2q，k)=q時(shí)，同余(1)式無(wú)解，此時(shí)

注意到gcd(2q，k2)=2，故(p2－1)|(pk2－1)，從而有

于是

令d4=gcd(2q，|k1－k2|)，由 q為奇素?cái)?shù)以及gcd(2q，k1)=1，gcd(2q，k2)=2知d4∈{1，q}．

1)若d4=1，則由(20)式可知

(a)n1=p+1時(shí)，則由(p2－1)| a知，此與a∈{1，2，…，p2q－2}矛盾，故

(b)n1=(p+1)q時(shí)，則由(p2－1)| a知

又|A21|=p－1，故A21?A22．

綜上，由(19)和(21)式知:對(duì)于任意滿足(p2－1) | a且的a，均有

(A)gcd(2q，k)=1時(shí)，同余(1)式恰有p－1個(gè)解，且

故解集為

又滿足gcd(2q，k)=1的k恰有φ(2q)=q－1個(gè)，故此時(shí)

(B)gcd(2q，k)=2時(shí)，同余(1)式無(wú)解，此時(shí)

(C)gcd(2q，k)=q時(shí)，同余(1)式恰有pq－1個(gè)解，且

故解集為

又滿足gcd(2q，k)=q的k只有1個(gè)，即k=q，故此時(shí)

從而

于是

令d5=gcd(2q，|k1－q|)，由 q為奇素?cái)?shù)以及gcd(2q，k1)=1知d5=2，則由(29)式可知

又(pq－1)| a，故

又|A31|=p－1，故，此時(shí)

綜上，由(28)和(30)式知:對(duì)于任意滿足(p2－1)/│a且(pq－1)| a的a，均有

情形4 (p2－1)/│a且(pq－1)/│a時(shí)．

(A)gcd(2q，k)=1時(shí)，若(p－1)| a，則同余(1)式恰有p－1個(gè)解，且

故解集為

又滿足gcd(2q，k)=1的k恰有φ(2q)=q－1個(gè)，故此時(shí)

若(p－1)/│a，則同余(1)式無(wú)解，此時(shí)

(B)gcd(2q，k)=2時(shí)，同余(1)式無(wú)解，此時(shí)

(C)gcd(2q，k)=q時(shí)，同余(1)式無(wú)解，此時(shí)

綜上，由(33)～(36)式知:對(duì)于任意滿足(p2－1)/│ a且的a，均有

故由(8)、(22)、(31)和(37)式知:對(duì)任意的a∈{1，2，…，p2q－2}，均有

其中

近年來(lái)，零差分平衡函數(shù)被廣泛應(yīng)用于常組合碼和差分系統(tǒng)中，同樣，本文將零差分平衡函數(shù)做進(jìn)一步研究之后，廣義零差分平衡函數(shù)也可應(yīng)用于常組合碼和差分系統(tǒng)中，只是均很難達(dá)到最優(yōu)．

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A Note on Generalized Zero-difference Balance Functions

JIANG Lin，LIAO Qunying

(College of Mathematics and Software Science，Sichuan Normal University，Chengdu 610066，Sichuan)

In this paper，by generalizing the definition of the zero-difference balanced functions to the generalized zero-difference balanced functions，a class of generalized zero-difference balance functions is constructed based on p-cyclotomic cosets，where p is a prime．

zero-difference balanced functions;generalized zero-difference balance functions;p-cyclotomic cosets

O156．1

A

1001－8395(2016)04－0484－07

10．3969/j．issn．1001－8395．2016．04．004

(編輯 鄭月蓉)

2015－05－06

國(guó)家自然科學(xué)基金(11401408)、四川省應(yīng)用基礎(chǔ)研究計(jì)劃項(xiàng)目(2016JY0134)和四川省教育廳自然科學(xué)重點(diǎn)項(xiàng)目(14ZA0034)

*通信作者簡(jiǎn)介:廖群英(1974—)，女，教授，主要從事編碼和密碼學(xué)理論的研究，E－mail:qunyingliao@sicnu．edu．cn

2010 MSC:94A15;94A60;05B10