二元高维框架及其在通信中的应用研究

发布时间：2020-03-15 10:34

【摘要】：码分多址(Code Division Multiple Access,CDMA)系统是一种常见的扩频通信系统,具有保密性好、抗干扰能力强、系统容量大等优点。在CDMA系统中,多个用户的信号在发送端通过一组码序列进行扩频,在接收端使用相同的码序列解调恢复。由于用户的随机接入和扩频码序列之间的相关性,不同用户之间存在着相互干扰,被称为多址干扰(Multiple Access Interference,MAI),多址干扰严重影响了通信系统的性能。选择具有良好正交性的码本可以减少多址干扰的引入,而采取多用户检测技术能够在一定程度上消除多址干扰的影响。本文围绕直接序列扩频码分多址(Direct Sequence Spread Spectrum-CDMA,DS-CDMA)系统中的码本设计和多用户检测技术展开相关研究。框架是一组具有类似正交基性质的序列,与正交基的不同之处在于框架具有一定的冗余,能够灵活地表示信号。最优格拉斯曼框架又称等角紧框架(Equiangular Tight Frame,ETF),在相同维度的框架中具有最低的互相关,且所有元素之间的相关度相等。在CDMA系统中,使用二元ETF的元素作为扩频序列可以使用户间的干扰降到最低。但是二元ETF的构造较为困难,而且一般方法构造的ETF只有较低的维度。本文研究了框架理论,讨论了等角紧框架的结构特点,提出了一种新的ETF的构造方法。该方法利用一类特殊的斯坦纳(Steiner)系统,可以有效构造出二元ETF,而且构造出的框架具有较高的维度。随后,针对DS-CDMA系统过载状态下多址干扰过高的问题,结合等角紧框架序列的相关特性,提出了一种正交化解扩串行干扰消除(Orthogonal dispreading Successive Interference Cancellation,OSIC)多用户检测的改进算法。原来的OSIC算法只能应用于欠载或者过载的情况,该算法却能在系统过载时使用,而且相比传统SIC算法,新算法具有更好的检测性能。论文由四部分组成:首先介绍了扩频通信和DS-CDMA系统的基本概念,对DS-CDMA的扩频序列进行了分析,并讨论了系统的多用户检测技术;其次讲解了框架的相关内容,简单介绍了空间与集合,基与框架的概念,定义了几种重要的框架;接着对格拉斯曼框架和等角紧框架作了详细的说明,分析了ETF的存在条件,选取了一些典型的ETF构造方法进行介绍,并提出了一种利用特殊的斯坦纳系统构造二元ETF的方法,构造出了较高维度的二元ETF;最后介绍了韦尔奇界(Welch Bound)的概念,分析了WBE(Welch Bound Equality)序列和等角紧框架序列的特点,并提出了一种基于ETF的OSIC多用户检测的改进算法。
【图文】：

框图,系统原理,框图

杭州电子科技大学硕士学位论文越强。（2）保密性好：由于使用的扩频码是伪随机序列，经过调制后的信号与随机噪声类似，只有采用相同的码序列才能正确恢复。且由于频谱被展宽，在单位带宽上的信号功率很小，有用信息容易隐藏在白噪声中，难以检测。（3）抗衰落：在信号频带展宽的情况下，即使信道中存在频率选择性衰落，也只会影响其中一段频带，对系统整体性能影响不大。（4）抗多径：扩频信号在接收端解调时，利用扩频码良好的自相关和互相关特性，能够有效分离出每个路径的信号。2.2 DS-CDMA 系统模型直接序列扩频码分多址系统是一种常见的扩频通信系统，下面给出了直接序列扩频码分多址系统模型的原理框图：

模型图,检测器,模型,技术类

有效地克服了 m 序列优选对的缺点位，再进行模 2 加后得到。两个 n 级优选对产生的 Gold 序列的自相关和互互相关特性好，构造简单，序列数多正交码序列，在 WCDMA 和 CDMA数或者 Hadamard 矩阵来产生。Wal自相关特性不理想，实际应用中的做的码序列扩频。技术类，首先介绍传统检测方法。在 DS-C1y
【学位授予单位】：杭州电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TN929.533

【参考文献】