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离散屏蔽信号理论与应用研究

施炯  
【摘要】: 具有良好相关特性的离散信号在通信等领域中应用广泛,屏蔽序列偶和屏蔽阵列偶是最佳离散信号理论的一个新的研究热点,具有广阔的应用前景。本文选题来源于国家自然科学基金等资助的课题,主要深入研究各种屏蔽序列偶和阵列偶的性质和应用,有重要的理论及实际意义。 本文在对最佳屏蔽二进序列偶、二值自相关二进序列偶、最佳屏蔽二进阵列偶、二值自相关二进阵列偶、屏蔽ZCZ/LCZ序列偶集和伪随机Hadamard矩阵等具有良好相关特性信号进行深入研究的基础上,取得了如下研究成果: 提出了二值自相关屏蔽二进序列偶、二值自相关屏蔽二进阵列偶和第一类最佳屏蔽二进序列偶等信号,这些信号的提出进一步丰富了屏蔽序列偶和阵列偶的相关理论。 本文深入地研究了二值自相关屏蔽二进序列偶的变换性质、存在的必要条件和频谱特性,利用这些性质和条件可以提高计算机搜索效率。利用计算机算法搜索出了长度在23以内的二值自相关屏蔽二进序列偶。这些屏蔽序列偶信号同样具有良好的周期循环相关特性,可以为实际的工程应用提供更多的选择。 针对本文提出的二值自相关屏蔽二进阵列偶,研究了它的性质和频谱特性,给出了计算机搜索二值自相关屏蔽二进阵列偶的组合允许条件,利用计算机搜索出了若干二维的二值自相关屏蔽二进阵列偶。 结合屏蔽序列偶和屏蔽阵列偶在实际应用中的需求,本文提出了二值自相关屏蔽二进序列偶和屏蔽LCZ二进序列偶的唯一性问题,并且利用序列的特征多项式,从理论上证明了这个问题。而最佳屏蔽二进序列偶、伪随机屏蔽二进序列偶、屏蔽ZCZ二进序列偶和几乎最佳屏蔽二进序列偶作为上述两种信号的特殊情况,也得到了唯一性证明。 在研究伪随机序列的基础上,利用它和最佳屏蔽二进序列偶以及伪随机Hadamard矩阵的关系,本文提出了第一类最佳屏蔽二进序列偶的概念,证明了它和伪随机Hadamard矩阵的相互构造性,并给出了它们的变换性质。将最佳屏蔽二进序列偶和Hadamard矩阵联系起来,不仅可以通过Hadamard矩阵来构造最佳屏蔽二进序列偶,也可以将最佳屏蔽二进序列偶的性质用到Hadamard矩阵中去,在丰富最佳屏蔽二进序列偶理论的同时,扩大了Hadamard矩阵的应用。 在屏蔽信号的应用方面,本文设计了一种基于最佳屏蔽二进序列偶的OFDM时域信道估计方法。算法分析和仿真测试表明,在CP-OFDM和ZP-OFDM系统中,该方法具有系统开销小、计算复杂度低的特点,提高了系统的性能。同时,在理论分析和仿真结果中,使用相同长度的m序列和最佳屏蔽序列偶的系统性能进行了对比,显示出基于最佳屏蔽序列偶的系统具有更好的性能。


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