低/零相關(guān)區(qū)理論與擴(kuò)頻通信系統(tǒng)序列設(shè)計(jì)

內(nèi)容概要

理想情況下，CDMA通信系統(tǒng)中使用的擴(kuò)頻序列集應(yīng)具有如下相關(guān)特性：1.每個(gè)擴(kuò)頻序列的自相關(guān)函數(shù)應(yīng)該是一個(gè)沖激函數(shù)，即除零時(shí)延外，其值應(yīng)處處為零；2.每對(duì)擴(kuò)頻序列的互相關(guān)函數(shù)值應(yīng)該處處為零。遺憾的是，已經(jīng)證明具有這種理想相關(guān)特性的序列集是不存在的。近年來低/零相關(guān)區(qū)擴(kuò)頻序列的研究引起了廣泛關(guān)注，它針對(duì)準(zhǔn)同步CDMA系統(tǒng)的特性，即系統(tǒng)的同步誤差控制在一定范圍之內(nèi)，如一個(gè)或幾個(gè)碼片周期，要求擴(kuò)頻序列在同步誤差范圍內(nèi)具有（接近）理想相關(guān)特性。    本論文圍繞低/零相關(guān)區(qū)理論，對(duì)低/零相關(guān)區(qū)擴(kuò)頻序列的理論界、低相關(guān)區(qū)擴(kuò)頻序列設(shè)計(jì)、具有低/零相關(guān)區(qū)的二維信號(hào)設(shè)計(jì)、整環(huán)上正交序列集設(shè)計(jì)、LA序列設(shè)計(jì)等五個(gè)方面內(nèi)容進(jìn)行了深入研究。    針對(duì)一些相關(guān)函數(shù)（包括非周期相關(guān)函數(shù)、周期相關(guān)函數(shù)、周期奇相關(guān)函數(shù)）具有低/零相關(guān)區(qū)特性的序列，在Welch內(nèi)積界的基礎(chǔ)上統(tǒng)一建立了其理論界。研究表明，經(jīng)過適當(dāng)修訂，所有已知的一般序列的理論界都可應(yīng)用于低/零相關(guān)區(qū)序列，只要將相關(guān)范圍限定在低/零相關(guān)區(qū)內(nèi)。    得到了一種由GMW序列復(fù)合生成多相低相關(guān)區(qū)序列集的方法，在低相關(guān)區(qū)內(nèi)，其相關(guān)函數(shù)的邊峰值為-1；更確切地說，在整個(gè)定義域內(nèi)除個(gè)別點(diǎn)外，相關(guān)函數(shù)的值都等于-1。通過選擇相應(yīng)的m-序列對(duì)的抽樣關(guān)系，得到了一大類漸近最佳多相低相關(guān)區(qū)序列集。借用另一不同的構(gòu)造思想，本文還得到了一類實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的漸近最佳二元低相關(guān)序列集。    將低/零相關(guān)區(qū)的概念從一維推廣到了二維，并提出了幾種利用二維正交非周期互補(bǔ)序列集構(gòu)造具有零相關(guān)區(qū)的二維信號(hào)的方法，還成功地生成了具有低相關(guān)區(qū)的二維信號(hào)，這些二維信號(hào)的相關(guān)函數(shù)在原點(diǎn)四周的一個(gè)矩形區(qū)域內(nèi)非常小或?yàn)榱恪?。類似地，本文所述?gòu)造方法也可推廣到高維信號(hào)設(shè)計(jì)。    基于m-序列的自相關(guān)特性，本文利用Galois環(huán)上元素的跡函數(shù)生成了整環(huán)上的正交序列集，并利用兩個(gè)移位寄存器實(shí)現(xiàn)該序列集，還提出了一個(gè)快速的兩級(jí)解擴(kuò)算法，對(duì)抽樣信號(hào)實(shí)施快速廣義Hadamard變化，極大地減小了運(yùn)算量。    建立了LA序列的數(shù)學(xué)模型，推導(dǎo)了LA序列長度的理論下界，提出了幾個(gè)構(gòu)造方法。結(jié)果表明，其中以基于進(jìn)化算法的構(gòu)造方法為最佳，所生成的LA序列遠(yuǎn)優(yōu)于已知結(jié)果，大部分新LA序列達(dá)到了長度的理論下界。    本文所設(shè)計(jì)的低/零相關(guān)區(qū)序列可用于準(zhǔn)同步CDMA擴(kuò)頻通信系統(tǒng)，降低甚至消除共信道干擾，提高系統(tǒng)容量。

作者簡(jiǎn)介

唐小虎博士，教授，博士生導(dǎo)師，1972年生，全國百篇優(yōu)秀博士論文獲得者，教育部新世紀(jì)優(yōu)秀人才支持計(jì)劃入選者，國家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目主持人，IEEE會(huì)員。

書籍目錄

1  緒論  1.1  擴(kuò)頻通信與碼分多址技術(shù)  1.2  擴(kuò)頻序列研究在CDMA系統(tǒng)中的意義  1.3  擴(kuò)頻序列研究現(xiàn)狀、存在問題與目前趨勢(shì)  1.4  本文主要研究工作思路與論文內(nèi)容組織2  低/零相關(guān)區(qū)擴(kuò)頻序列的理論界  2.1  相關(guān)函數(shù)  2.2  已知的序列理論界  2.3  低/零相關(guān)區(qū)擴(kuò)頻序列的定義  2.4  低/零相關(guān)區(qū)擴(kuò)頻序列的理論界  2.5  低/零相關(guān)區(qū)擴(kuò)頻序列理論界的討論  2.6  低/零相關(guān)區(qū)擴(kuò)頻序列的非周期相關(guān)和周期奇相關(guān)函數(shù)理論界3  低相關(guān)區(qū)擴(kuò)頻序列設(shè)計(jì)  3.1  GMW序列  3.2  二元低相關(guān)序列  3.3  p相低相關(guān)區(qū)序列  3.4  p相低相關(guān)區(qū)序列集的參數(shù)討論  3.5  一類漸近最佳二元低相關(guān)區(qū)序列4  具有低/零相關(guān)區(qū)的二維信號(hào)設(shè)計(jì)  4.1  具有低/零相關(guān)區(qū)的二維信號(hào)定義  4.2  正交非周期互補(bǔ)二維信號(hào)集  4.3  具有零相關(guān)區(qū)的二維信號(hào)集構(gòu)造  4.4  具有低相關(guān)區(qū)的二維信號(hào)集構(gòu)造5  一類整環(huán)Zpk上正交序列集的構(gòu)及快速解擴(kuò)算法  5.1  Galois環(huán)的性質(zhì)  5.2  Z4上的m-序列和m-序列的交織  5.3  一類新型四相正交序列集  5.4  Zpk上正交序列集  5.5  一種快速解擴(kuò)算法6  LA序列設(shè)計(jì)  6.1  LA序列的定義  6.2  基序列長度的理論界  6.3  基序列的兩種構(gòu)造方法  6.4  基序列構(gòu)造方法的改進(jìn)7  零相關(guān)區(qū)擴(kuò)頻序列的一些應(yīng)用  7.1  CDMA系統(tǒng)的三種同步模式  7.2  使用LCZ和ZCZ序列集的準(zhǔn)同步CDMA系統(tǒng)  7.3  使用ZCZ序列集的同步CDMA系統(tǒng)  7.4  LA碼與LAS-CDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)  7.5  ZCZ序列作為導(dǎo)頻信號(hào)估計(jì)多徑增益8  結(jié)論與展望  8.1  結(jié)論  8.2  今后工作展望致謝附錄參考資料攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的論文及科研成果

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