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准同步CDMA通信系统扩频序列设计

张璇  
【摘要】:在当今信息化时代,人们对信息传递的要求越来越高,码分多址(Code Division Multiple Access:CDMA)技术已经成为3G移动通信最主流的技术,但移动通信用户数目大幅度持续地增长,同时人们对通信系统提出了多种新业务的要求,迫使系统进一步提高系统容量。制约系统容量提高的原因主要是系统的多址干扰,而产生这种干扰的根源是所采用的码序列的非正交性。从而设计具有良好性能的扩频序列是无线通信发展的关键技术之一。本文针对准同步CDMA通信系统扩频序列设计问题进行了研究,取得了如下研究结果: 1.提出了五种具有良好自相关性质二相位序列的构造方案,这五种方案利用2N×2交织序列构造出的新二相位序列,其周期自相关值几乎达到最优,只有一个点除外。第一种构造方案是基于任意理想2-值自相关序列来构造的。其余四种构造方案分别基于Tang和Gong提出的周期为N=22k-1的扩展GMW序列和其修正版序列,长度为P(P+2)的孪生素数序列和其修正版序列,以及两种类型的Legendre序列。 2.利用下标模运算及线性变换提出了一类ZCZ(Zero Correlation Zone:零相关区)序列集的构造方案。与给出的两种序列集相比,新构造的ZCZ序列集不仅具有更长的周期和较多的序列数目,而且在选择预选序列、ZCZ长度和集容量上更具灵活性。 3.提出了两种基于交织技术和仿射变换下,由已知的ZCZ序列集构造出具有周期更长、序列数目更多、ZCZ更宽的ZCZ序列集的方法。与已知的序列集相比,新构造在选择ZCZ长度上更具灵活性。其中第二种方法构造的序列的参数达到或者几乎达到Tang-Fan-Matsufuji界。 4.将3的结果推广到LCZ (Low Correlation Zone:低相关区)序列集,提出了四种基于交织技术和仿射变换下,由已知的LCZ序列构造出LCZ/ZCZ序列集的方案。由这四种方案构造的LCZ/ZCZ序列集具有周期更长,集容量更大,LCZ/ZCZ更宽的优点,而且在选择字母表、序列周期和LCZ/ZCZ长度更具灵活性。并对这四种方法的优劣性进行比较,得出其中两种构造方法可以达到或者几乎达到Tang-Fan-Matsufuji界。 5.通过引入一个新的进位器符号cji,研究了由Klimov和Shamir提出的单圈T-函数在序列构造和密码学中的性质。证明了单圈T-函数的结构可以用任意一个状态和其进位器序列表示出来。而且只需要字x的2j个连续值就可以恢复第j位置上的所有数据,包括最小重要比特。在某些条件下,恢复第j位置上的值所需要的数据可能更少。因而说明利用单圈T-函数设计的密码系统时应采用安全参数,否则会造成隐患。


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