高速率、高频谱效率码分多址系统地址码设计研究

Sequence design is an improtant way to realize code division multiplexing, and is a key technique in code-division multiple-access (CDMA) systems. The researches of sequence designing for high rate and high spectral efficiency QS-CDMA systems are somewhat few. This project studies a new kind of address codes with high rate and high spectral efficiency which can be potentially employed in quasi-synchronized CDMA communication systems to suppress interference. It focuses on the study of the analysis、the construction and the application of new class of access codes, which includes the study of constructions of perfect Gaussian integer sequences and ZCZ Gaussian integer sequence sets and the study of constructions of ZCZ complementary sequence sets with flexible parameters. It will finally establish a QS-CDMA system model with high rate and high spectral efficiency by applying the new access codes, and the properties of the model will be analyzed by computer simulation. In theory, this project will complete the ZCZ sequences theory. In application, this project will provide address codes for high rate and high spectral efficiency CDMA systems, which will be of great significance to the development of wide-band mobile communication network in the future.

序列设计是实现码分复用的重要手段，是码分多址通信的关键技术。适用于未来高速率、高频谱效率的准同步码分多址系统的序列设计研究成果还不多，远远不能满足实际需求。针对准同步码分多址系统，本项目研究一类具有高信息传输速率和高频谱效率并且同时能降低干扰的新型地址码。本项目围绕地址码的分析、设计、应用等问题展开以下工作： 研究高斯整数域上的完备序列、零相关区序列设计方法研究；研究具有灵活参数的零相关区周期互补序列集和零相关区非周期序列集设计方法研究；基于新型地址码，建立高速率、高频谱效率的码分多址系统模型，研究新型地址码在实际系统中的应用。本项目的研究在理论上将是对零相关区序列设计理论的一个重要补充，开辟零相关区序列设计新的研究方向。在工程实践上可以为高速率、高频谱效率准同步码分多址系统提供地址码，从而推动未来宽带移动通信系统与网络体系的发展。

序列在无线通信系统中具有重要应用，尤其在码分多址通信系统中，序列被用做地址码以达到干扰消除和多址复用的目的。序列的相关性能的优劣直接影响到通信系统的性能。本项目围绕无线通信场景下的序列分析与设计等问题展开研究，主要完成了以下几部分内容：(1) 利用调制变换的方法，构造了16-QAM+星座图上的零相关区序列集，填补了序列存在表中的空白。该方法可以进一步用于构造其他QAM星座图上以及高斯整数集合上的序列。(2) 利用差集，结合移位序列，提出了一般化的高斯整数集上的零相关区序列集构造方法，该方法属于直接法，得到的高斯整数序列自由度为2。基于伪随机序列理论，提出了较高自由度的几乎完备高斯整数序列构造方法，该方法得到的高斯整数序列同时具有良好的平衡性。(3) 针对多载波CDMA信号峰均功率比过高的问题，基于正交Golay序列集和正交矩阵，提出了两种具有低列序列PMEPR的非周期ZCZ互补序列集的构造方法。该类信号的列PMEPR最大不超过2，应用到多载波码分多址系统可以有效降低信号的峰均功率比。基于正交矩阵，提出了一类组间互补码构造方法。其零相关区长度可灵活设定，通过减小零相关区长度，可以增加非周期组间互补序列集的组数。(4) 针对互补码集合容量受限的问题，利用有限域上的特征和以及分圆理论，提出了几类具有低相关性和大容量的准互补序列集构造方法。该类序列具有较低的周期相关旁瓣值和较大的序列数目，应用到多载波CDMA系统可以在降低干扰的同时支持更多的通信用户。本项目共发表论文22篇，其中通信领域的权威期刊《IEEE Transactions on Communications》1篇、《IEEE Communications Letters》2篇。