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零相关区互补序列及小整数集上完备序列设计与分析

作　者: 李旭东
导　师: 范平志
学　校: 西南交通大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: CDMA通信系统零相关区 Z-互补序列自相关函数互相关函数完备序列
分类号: TN929.533
类　型: 博士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

扩频序列的相关特性(包括周期/非周期相关特性和自相关/互相关相关特性)主要决定了码分多址(CDMA)通信系统的抗多址干扰(MAI)、多径干扰(MI)和邻区干扰(ACI)的能力,从而对该系统的性能和容量产生直接影响。扩频序列的研究工作主要集中在扩频序列理论界、扩频序列设计与扩频序列应用等方面。本博士论文则专注于探讨具有零相关区(ZCZ)的互补序列和小整数集上的完备序列,具体研究如下内容：(1)序列长度为奇数的非周期二进制Z-互补对零相关区长度上界,(2)非周期二进制Z-互补对和非周期四相Z-互补对的存在性,(3)非周期四相和四电平Z-互补集及其伴的构造,(4)小整数集上完备序列和具有少量零元素三进制完备序列。把零相关区的概念移植到互补序列,研究了非周期二进制Z-互补序列、非周期四相Z-互补序列和非周期四电平Z-互补序列。给出并证明了序列长度为奇数的非周期二进制Z-互补对零相关区长度上界,即对于序列长度N为奇数的非周期二进制Z-互补对,它的零相关区长度上界为(N+1)/2。此外,本文还分别给出了序列长度为奇数和偶数的非周期二进制Z-互补对存在的必要条件。提出了一种Z-互补对递归构造法,即从序列长度较短的非周期Z-互补对开始,交错使用满足一定条件的两对序列对,不断构造越来越长的非周期Z-互补对。用此方法证明了零相关区长度Z=2、3、4、5和6的非周期二进制Z-互补对的存在性,也用此方法证明了零相关区长度Z=2、3、4的非周期四相Z-互补对的存在性。提出了非周期Z-互补对的初等变换和等价类代表概念。对于固定长度的非周期Z-互补对,可以用此非周期Z-互补对等价类代表的集合表示。经过计算机搜索,分别得到了长度N≤9的非周期四相Z-互补对和非周期四电平Z-互补对的代表、最大零相关区长度与白相关函数和。分析表明：在序列长度相同时,非周期四电平Z-互补对和非周期四相Z-互补对的最大零相关区几乎相同,但都比非周期二进制Z-互补对的最大零相关区大,并且它们的数目均比二进制Z-互补对的数目多得多。通过对非周期四相互补集及其伴的构造方法进行改进,提出了非周期四相Z-互补集及其伴的构造,这些构造方法也适用于非周期四电平Z-互补集及其伴的构造。对于非周期四相Z-互补对的伴与零相关区长度的关系,一般来说,零相关区长度越短,非周期四相Z-互补对伴的数目就越多。用矩阵方法研究完备序列,揭示了多电平循环Hadamard矩阵和多电平完备序列之间的关系,即一个多电平完备序列的充要条件是：一个多电平序列是完备序列当且仅当这个序列的循环矩阵是多电平循环Hadamard矩阵。得到了整数集上完备序列的必要条件,即奇数长度的整数集上完备序列的能量一定是一个整数平方数。并且讨论了字符集{±1,±2)和{±1,±3}上完备序列的存在性。给出了整数集上完备序列的充分条件,得到了长度为3、4、6和7的两电平完备序列。研究了具有少量零元素三进制完备序列,并且论证了它的存在性。提出了三进制完备序列等价类代表的概念。给出了含有k个零元素三进制完备序列的必要条件。证明了长度为奇数的含有一个零元素或两个零元素三进制完备序列是不存在的。证明了任意长度的含有且仅含有两个及其以上相邻零元素三进制完备序列是不存在的。提出了一个三进制完备序列搜索算法,搜索结果表明：长度小于49的含有一个零元素的三进制完备序列是不存在的。除一个长度为6的含有两个零元素三进制完备序列之外,其他长度小于37的含有两个零元素三进制完备序列是不存在的。

全文目录

摘要  7-9
Abstract  9-11
目录  11-15
符号和缩略词表  15-16
第1章绪论  16-32
  1.1 扩频通信与多址接入技术概述  16-17
  1.2 CDMA通信系统与直接序列扩频  17-20
    1.2.1 CDMA通信系统扩频方式  17-18
    1.2.2 CDMA通信系统分类  18-19
    1.2.3 CDMA通信系统现状与趋势  19-20
  1.3 直接扩频序列设计及其研究现状  20-27
    1.3.1 扩频序列概述  20-21
    1.3.2 扩频序列国内外研究现状及其发展趋势  21-23
    1.3.3 扩频序列应用现状  23-27
  1.4 论文主要研究内容、研究思路、主要贡献和章节组织  27-32
第2章非周期零相关区二进制互补序列  32-49
  2.1 序列相关函数及其性质  33-35
    2.1.1 非周期相关函数及其性质  33-34
    2.1.2 周期相关函数及其性质  34-35
  2.2 非周期零相关区互补序列概念  35-36
  2.3 非周期零相关区二进制互补对  36-39
    2.3.1 非周期零相关区二进制互补对初等变换  36-38
    2.3.2 非周期零相关区二进制互补对构造  38-39
  2.4 非周期零相关区二进制互补对的零相关区长度上界  39-41
  2.5 非周期零相关区二进制互补对存在性  41-47
  2.6 非周期零相关区二进制互补集及其伴构造  47
  2.7 本章小结  47-49
第3章非周期零相关区四相互补序列  49-66
  3.1 四相序列的初等变换  50-51
  3.2 非周期零相关区四相互补对初等变换  51-54
  3.3 非周期零相关区四相互补对存在性  54-56
  3.4 非周期零相关区四相互补对构造  56-59
  3.5 非周期零相关区四相互补集构造  59-61
  3.6 非周期零相关区四相互补对伴构造  61-62
  3.7 非周期零相关区四相互补集伴构造  62-64
  3.8 本章小结  64-66
第4章非周期零相关区四电平互补序列  66-73
  4.1 非周期零相关区四电平互补序列概念  66-67
  4.2 非周期零相关区四电平互补集初等变换  67-69
  4.3 非周期零相关区四电平互补集构造  69-70
  4.4 非周期零相关区四电平互补集伴构造  70-72
  4.5 本章小结  72-73
第5章小整数集上完备序列  73-84
  5.1 完备序列及其性质  73-75
    5.1.1 完备序列概念  74
    5.1.2 完备序列性质  74-75
  5.2 多电平循环Hadamard矩阵与多电平完备序列  75-76
  5.3 整数集上多电平完备序列必要条件  76-77
  5.4 整数集上多电平完备序列充分条件  77-78
  5.5 多电平完备序列构造及其应用  78-79
  5.6 三进制完备序列初等变换  79-80
  5.7 具有k个零元素三进制完备序列必要条件  80-81
  5.8 含有几个零元素三进制完备序列存在性  81-83
  5.9 本章小结  83-84
第6章结论与展望  84-88
  6.1 本文工作总结  84-86
  6.2 今后工作展望  86-88
致谢  88-89
参考文献  89-99
攻读博士学位期间完成的论文与参加的科研项目  99-100

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