基于非对称多子集设计的高频段时频扩展中序列构造理论与方法研究

As an important long-distance communication method, high frequency transmission on the basis of ionosphere reflection can effectively deal with emergency events and natural disaster by using its specific advantages, and then its status and role in national economy development and national defense modernization construction is increasing. However, the instability of high frequency channel will lead to the serious signal fading, which limits transmission reliability and transmission speed in high frequency band. The project will implement studies closely around transmission quality and speed in high frequency band. Firstly, based on asymmetric and multi-subset idea, we will construct sequence with complementary characteristics and zero correlation zone properties, and take advantage of the ideal correlation properties of the constructed sequences to solve the problem of high peak average power ratio in multi-carrier modulation. Secondly, we will increase the number of the constructed sequences by means of subset-division and orthogonal spreading. Finally, the space-time coding technique of multiple antennas will be used to the construction optimization of asymmetric and multi-subset sequences, which will take the sequence design to the core and make full use of advantages of space and frequency domain processing. The research results will be helpful to realize stable and high speed transmission in high frequency band. Based on the studies of the project, the construction theory of sequences with ideal or part ideal correlation properties will be further developed and improved. The research results can provide a refer to solve transmission reliability and speed problems in high frequency band, and can provide theoretical and technological support for the engineering implementation of high frequency transmission system.

作为一种重要的远距离通信手段，高频频段电离层传输可利用其固有优势有效应对突发事件和自然灾害等状况，因此在国民经济发展和国防现代化建设中的作用与地位日益提升。然而该频段信道的不稳定性将导致传输信号严重衰落，从而制约了其传输可靠性和数据速率。本项目紧密围绕高频传输的传输质量和传输速率问题展开，基于非对称多子集思想构造同时具有互补特性和零相关区特性的地址码序列，利用所构造序列的理想相关性能抑制多载波调制的高峰平比问题，通过子集分割和正交扩展的方法增加可用序列数量，并结合多天线空时编码优化组合非对称多子集序列，从而以地址码序列设计为核心充分融合空、频域处理技术的优势，实现高频频段上的可靠、高速的传输性能。通过本项目的研究，可以促进理想相关性能和局部理想相关性能特性地址码序列构造理论的发展与完善，其研究成果能够为解决高频传输可靠性和传输速率问题提供参考，并为该系统的工程实现提供理论与技术支持。

短波频段的频率低、带宽窄，用户之间相互干扰，拥挤现象十分严重，那么短波传输的宽带化所面临的主要问题是传输的可靠性以及在保证一定传输可靠性的前提下如何提升短波通信的传输速率。作为扩频短波传输系统中的一个核心环节，扩频地址码序列在很大程度上决定了短波系统的容量和数据传输速率。本项目以具有非对称多子集特性的序列集合构造为核心，设计时频二维联合扩展工作模式，结合OFDM调制和MIMO分集的优势，致力于实现可靠、高速的宽带短波传输。.本项目的主要研究内容及重要结果如下。基于周期互补序列的多个移位序列之间的交织操作，提出了一种子集间互补的多子集序列集合的设计方法，不同于现有的子集间互补序列集合，本项目所设计的序列集合可以更加灵活地选择零相关区宽度和子序列长度，从而可以保证在应用场景中进行系统设计和具体实现时更加方便灵活；基于三个正交矩阵和交织操作，提出了一种具有两级子集结构的多子集序列集合设计方法，1级序列子集之间具有正交性质，同一个1级序列子集内部的不同2级序列子集之间具有理想的周期/非周期互相关性能，每个2级序列子集内部具有三零相关区特性；面向OFDM调制中直流子载波空载的实际问题，提出了一种新的互补多进制正交扩展OFDM结构，设计了三种用于该结构的序列集合，保证直流空载时依然具有理想的非周期自相关性能，从而将峰平比控制到3dB范围之内。.项目组严格按照批准的计划书要求，针对相关研究内容取得了一定的研究成果，获得军队科技进步奖一等奖1项、重庆市科技进步一等奖1项和重庆市科技进步二等奖1项，发表学术论文33篇（其中SCI收录7篇、EI收录22篇），申请中国发明专利7项（其中已授权3项），出版专著2部（1部由科学出版社出版，获中国博士后出版基金资助，另一部由电子工业出版社出版），培养博士后出站1人（入选2016年度中国博士后科学基金资助者选介）、博士在读2人、硕士毕业3人。