论文部分内容阅读
在码分多址(CDMA)系统中,扩频序列的自相关函数(ACF)和互相关函数(CCF)(包括周期/非周期相关特性)的好坏在很大程度上决定了系统多径干扰(MI)、多址接入干扰(MAI)和邻区干扰(ACI)的大小,从而直接影响着系统性能优劣和容量大小。扩频序列的研究主要包含扩频序列设计与扩频序列应用两个方面。本文研究了具有零相关区(ZCZ)的序列和阵列,也称广义正交(GO)序列和阵列。构造了一批具有优良相关性能的序列和阵列,并探讨了这些序列在多载波码分多址(CDMA)系统,红外系统以及多入多出(MIMO)信道估计中的应用。此外,论文还研究了格雷序列和完备正交序列的逻辑函数表示。基于ZCZ思想在互补序列中的扩展,论文讨论了Z非周期互补序列(ZACS)和Z周期互补序列(ZPCS)及其伴集的常用构造方法。通过移位算子作用于周期互补序列(PCS),得到一种构造最优ZPCS的方法,所生成的ZPCS不仅在ZCZ内有完美的相关特性,而且在ZCZ外也有不错的相关特性。通过PCS和移位序列集的结合,使用交织技术构造了广义正交组间互补周期序列集,该序列集可以分成若干组,组内序列具有普通ZCZ互相关特性,而组间具有完美的互相关特性。基于完美阵列和移位序列集,使用交织技术得到了最优或接近最优的ZCZ阵列集。此方法不仅能得到具有新的参数组合的ZCZ阵列集,在参数的选择上也更趋灵活。同时,采用的交织操作可以逐行进行也可以逐列进行；相应地,所生成的ZCZ阵列集的矩形ZCZ窗可以在行方向或列方向上达到最大值。阵列数目和矩形ZCZ窗大小作为折衷的两个参数存在,可以满足不同应用对参数的具体要求。基于ZCZ思想在互补阵列中的扩展,提出了一种广义正交互补阵列新概念,使得传统互补阵列和ZCZ阵列成为它的特殊情况。此扩展丰富了阵列的存在形式,不仅给适合阵列的应用提供了更多的选择,而且为今后在统一架构下研究阵列作了铺垫。随后,论文分别给出了三种构造广义正交互补阵列的方法,第一种方法使用非周期互补阵列作为初始阵列,通过正交扩展得到广义正交非周期互补阵列；第二种方法使用ZCZ阵列作为初始阵列,通过正交扩展得到广义正交周期互补阵列；第三种方法使用ZCZ阵列作为初始阵列,通过比特交织递归得到广义正交周期互补阵列。三种方法得到的阵列集都具有两类矩形ZCZ窗,一类是普通的矩阵ZCZ窗,一类是完美的矩形ZCZ窗。三种方法得到的两类矩形ZCZ窗的划分,分别由初始阵列、正交扩展和比特交织迭代决定。基于简单的与、或、非逻辑通过数学归纳法得到了两类具有重要应用背景的格雷序列和完备正交序列的逻辑函数表示。序列的逻辑函数表示不仅可以使序列的工程产生更加方便,同时也有利于观察该类序列的特性,为序列构造提供新的思路。论文还分析了广义正交互补序列的三种可能的应用。第一种应用是多载波码分多址系统,在最大多径时延以及多用户时延落在零相关区内的时候,采用广义正交非周期互补序列的多载波码分多址系统可以完全消除MI和MAI。第二种应用是室内无线红外通信系统,通过对传统互补序列键控(CSK)进行改进,避免了传统互补序列键控中由二进制互补序列(BCP)对的两个子序列的互相关引入的干扰并简化了BCP的选择。第三种应用是多入多出(MIMO)系统信道估计,基于时域分析的研究表明,广义正交周期互补序列是最优训练序列集。