二元高維框架及其在通信中的應(yīng)用研究.pdf

1、碼分多址（Code Division Multiple Access，CDMA）系統(tǒng)是一種常見的擴頻通信系統(tǒng)，具有保密性好、抗干擾能力強、系統(tǒng)容量大等優(yōu)點。在CDMA系統(tǒng)中，多個用戶的信號在發(fā)送端通過一組碼序列進行擴頻，在接收端使用相同的碼序列解調(diào)恢復(fù)。由于用戶的隨機接入和擴頻碼序列之間的相關(guān)性，不同用戶之間存在著相互干擾，被稱為多址干擾（Multiple Access Interference， MAI），多址干擾嚴(yán)重影響了通信系統(tǒng)的

2、性能。選擇具有良好正交性的碼本可以減少多址干擾的引入，而采取多用戶檢測技術(shù)能夠在一定程度上消除多址干擾的影響。本文圍繞直接序列擴頻碼分多址（Direct Sequence Spread Spectrum-CDMA，DS-CDMA）系統(tǒng)中的碼本設(shè)計和多用戶檢測技術(shù)展開相關(guān)研究。
　　框架是一組具有類似正交基性質(zhì)的序列，與正交基的不同之處在于框架具有一定的冗余，能夠靈活地表示信號。最優(yōu)格拉斯曼框架又稱等角緊框架（Equiangular

3、 Tight Frame, ETF），在相同維度的框架中具有最低的互相關(guān)，且所有元素之間的相關(guān)度相等。在CDMA系統(tǒng)中，使用二元ETF的元素作為擴頻序列可以使用戶間的干擾降到最低。但是二元ETF的構(gòu)造較為困難，而且一般方法構(gòu)造的ETF只有較低的維度。
　　本文研究了框架理論，討論了等角緊框架的結(jié)構(gòu)特點，提出了一種新的ETF的構(gòu)造方法。該方法利用一類特殊的斯坦納（Steiner）系統(tǒng)，可以有效構(gòu)造出二元 ETF，而且構(gòu)造出的框架具有

4、較高的維度。隨后，針對DS-CDMA系統(tǒng)過載狀態(tài)下多址干擾過高的問題，結(jié)合等角緊框架序列的相關(guān)特性，提出了一種正交化解擴串行干擾消除（ Orthogonal dispreading Successive Interference Cancellation, OSIC）多用戶檢測的改進算法。原來的OSIC算法只能應(yīng)用于欠載或者過載的情況，該算法卻能在系統(tǒng)過載時使用，而且相比傳統(tǒng)SIC算法，新算法具有更好的檢測性能。
　　論文由四部分

5、組成：首先介紹了擴頻通信和DS-CDMA系統(tǒng)的基本概念，對DS-CDMA的擴頻序列進行了分析，并討論了系統(tǒng)的多用戶檢測技術(shù)；其次講解了框架的相關(guān)內(nèi)容，簡單介紹了空間與集合，基與框架的概念，定義了幾種重要的框架；接著對格拉斯曼框架和等角緊框架作了詳細(xì)的說明，分析了ETF的存在條件，選取了一些典型的ETF構(gòu)造方法進行介紹，并提出了一種利用特殊的斯坦納系統(tǒng)構(gòu)造二元 ETF的方法，構(gòu)造出了較高維度的二元ETF；最后介紹了韋爾奇界（Welch B