几类QS-CDMA系统中扩频序列的设计与研究.pdf

河北工业大学硕士学位论文几类QS-CDMA系统中扩频序列的设计与研究姓名：刘丽申请学位级别：硕士专业：通信与信息系统指导教师：贾志成;李琦20091101河北工业大学硕士学位论文 i几类 QS-CDMA 系统中扩频序列设计与研究 摘 要 几类 QS-CDMA 系统中扩频序列设计与研究 摘 要 在准同步 CDMA 通信系统中，扩频序列作为地址码，其相关特性直接影响系统的性能，扩频序列的数目决定系统能支持的最大用户数，因此，扩频序列设计是准同步 CDMA 系统的核心课题之一，具有重要的理论价值和广阔的应用前景在准同步CDMA 系统中，扩频序列要求在同步误差范围内（零时延附近）具有理想的相关特性，零相关区（ZCZ）序列能够满足这样要求本文主要对具有低/零相关区的各种扩频序列进行了研究 首先，基于 m 序列的良好相关特性，应用多个子码的方式，构造基于 m 序列的新型广义正交码 m-ZCZ 序列，并扩大码集合数目，进而扩大系统容量；在 m 序列的基础上，结合广义准正交序列偶的概念，构造基于 m 序列的广义准正交序列偶集 然后，给出 ZCZ 周期互补序列偶的概念，研究了其变换性质，通过计算机搜索，得到若干 ZCZ 周期互补序列偶，并研究了 ZCZ 周期互补序列偶集及其伴集的构造方法。

定义了 ZCZ 非周期互补序列偶的概念，给出并证明了 ZCZ 非周期互补序列偶的变换性质和构造方法，搜索出若干 ZCZ 非周期互补序列偶，并验证了其相关特性，给出 ZCZ 非周期互补序列偶集及其伴集的构造方法 本文所研究的 m-ZCZ 序列、基于 m 序列的广义准正交序列偶集、ZCZ 周期互补序列偶和 ZCZ 非周期互补序列偶均具有良好的相关特性， 可用于准同步 CDMA 通信系统 关键词：关键词：准同步 CDMA 系统，m 序列，广义正交码，广义准正交序列偶集，ZCZ 周期互补序列偶，ZCZ 非周期互补序列偶 几类 QS-CDMA 系统中扩频序列设计与研究 ii DESIGN AND STUDY ON SPREAD SPECTRUM SEQUENCES IN THE QUASI-SYNCHRONOUS CDMA SYSTEM ABSTRACT In the quasi-synchronous CDMA system,spread spectrum sequence is used as address code,the correlation properties directly affect the performance of the system,and the maximum number of users that the system can support is determined by the number of the spread spectrum sequence.Therefore,the design of spread spectrum sequence is the most important and most basic question of the quasi-synchronous CDMA system,which has important theoretical value and broad application prospects. In the quasi-synchronous CDMA system,the request to adopt the spreading sequence is that the sequence should have perfect correlation properties in the synchronous error (near the zero time delay),the zero-correlation zone (ZCZ) sequence is just fit for the need.In this paper, spresd spectrum sequences which satisfied the requirements of zero or low correlation zone. First of all,based on the nice correlation property of m-sequences,using more sub codes,a new generalized orthogonal sequence is successfully construted,which can expand the number of code sets and the system capacity;With m-sequence and the generalized quasiorthogonality(GQO) pairs,a new GQO that based on m-sequence is constructed,and then its transformation properties is studied. The paper presents the definitions of the ZCZ periodic complementary sequences pair(ZPCP) and its mate,study their transformation properties and construction metheds.Search a number of ZPCPs by computer for research. The paper defines the concept of the ZCZ aperiodic complementary sequences pair(ZCCP),presents and proves the several transform properties and desingn metheds of the ZCCP,and search for a number of ZCCPs to validate its related properties,the concept、transform properties and desingn metheds of the mate of the ZCCP set were also presented. m-ZCZ sequence, generalized quasiorthogonality pairs based on m sequence, ZCZ periodic complementary sequences pair and ZCZ aperiodic complementary sequences pair are sequences who’s performances are perfect,they are befitting to use as the spread spectrum sequence in the quasi-synchronous CDMA system. KEY WORDS:QS-CDMA,m-sequents, generalized orthogonal sequence set, generalized quasiorthogonal sequence pair, ZCZ periodic complementary sequence pair, ZCZ aperiodic complementary sequence pair河北工业大学硕士学位论文 1第一章 绪 论 第一章 绪 论 §1.1 研究背景 §1.1 研究背景 扩频通信来源于军事和航空系统，由于具有抗干扰、抗多径、抗衰落、多址通信等能力，频谱利用率高、安全保密性好。

扩频通信主要用于军事保密通信和电子对抗系统，随着世界范围政治格局的变化和冷战的结束，该项技术已逐步转向民用[1] 扩频通信系统中[2,3,4]，用户的有用信息在发射端转换为数字信号，经信息调制再与扩频码发生器产生的扩频码进行扩频调制，经调制后用户的信息频谱被展宽，功率谱密度降低，经射频调制后发送出去接收端接收到的宽带射频信号经变频到中频，再与本地扩频码发生器产生的扩频序列进行相关解扩，解扩后的信号经信息调制后，恢复出原始的用户信息扩频通信系统原理如图 1.1 所示 图 1.1 扩频通信系统 Fig 1.1 Spread spectrum communication system 扩频通信利用扩展频谱技术，扩展干扰噪声信号的频谱，降低其功率谱密度，而用户有用信号经调制、解调后仍为窄带信息，功率谱密度上升，从而在输出端得到信噪比增益，提高了抗干扰能力和信道容量 在多用户通信系统中，多址技术采用不同的方式分割信道，以供不同用户使用，基本的分割方式有：频分多址（FDMA） 、时分多址（TDMA）和码分多址（CDMA）三种顾名思义，频分多址中用户分割的是系统的总频带，时分多址中用户分到的是时隙，码分多址则是用不同的扩频序列作为地址码，所有用户共用信道。

多址技术[5,6]的实质是对信道容量进行分割以供不同用户使用CDMA 系统中利用不同的地址码来区分各用户，各用户之间共享整个信道，单独用户的传信率不高于信道容量，但所有共享信道的用户传信率之和可远高于信道容量，与 FDMA,TDMA 系统相比，CDMA 系统有更高的频谱效率 与 FDMA,TDMA 不同，CDMA 通信系统具有抗干扰能力强、抗多径干扰、免除保护时间、容量饱和时可通过稍微牺牲质量来增加用户数量、可实现软越区切换、保密性能好、语音激活持续期的利用，扇形天线提高容量等一系列优点，因此，在第三代移动通信系统中广泛采用 CDMA技术 根据到达接收端多用户信号相对时延的大小，从同步的角度，CDMA 系统可分为： 信息 调制扩频 调制射频 调制扩频 码发 生器射频 发生 器变频扩频 解调信息 解调本地 扩频 码发 生器本地 射频 发生 器信 息信 息信息 调制扩频 调制射频 调制扩频 码发 生器射频 发生 器变频扩频 解调信息 解调本地 扩频 码发 生器本地 射频 发生 器信息 调制扩频 调制射频 调制扩频 码发 生器射频 发生 器信息 调制扩频 调制射频 调制扩频 码发 生器射频 发生 器变频扩频 解调信息 解调本地 扩频 码发 生器本地 射频 发生 器变频扩频 解调信息 解调本地 扩频 码发 生器本地 射频 发生 器信 息信 息几类 QS-CDMA 系统中扩频序列设计与研究 2 （1）同步码分多址(Synchronous-Cod Division Multiple Access,S-CDMA)系统 同步码分多址系统中，所有用户的信号必须与有用信号同步到达接收端，各用户之间保持严格的同步]7[。

(2)异步码分多址(Asynchronous-Code Division Multiple Access,A-CDMA)系统: 异步码分多址系统当中，各个用户的接入是随机的，造成系统中各用户之间的多址干扰较大，从而影响系统的性能和容量 （3）准同步码分多址(Quasi-synchronous Code Division Multiple Access,QS-CDMA)系统: 准同步 CDMA 系统中，允许到达接收端的各个用户的信号之间存在相对时延，但最大时延限定在一定的码片数范围之内[9]准同步 CDMA 系统性能优良，设备实现简单，近年来成为通信领域研究的热点 CDMA 系统用扩频序列来区分不同用户，每个用户分配一个独特的地址码，即扩频码，多个用户工作在同一时间同一频段内CDMA 系统的容量主要受系统多径、多址干扰限制，要消除系多径与多址干扰，并提高系统容量，可以通过选取。