交织桥函数最佳扩频序列设计及其在超宽带系统中的应用

【摘要】目前无线通信的应用日益广泛，人们越来越重视对无线通信系统的关键技术的研究，特别是对于扩频序列的研究。对于扩频序列的特性，人们希望其自相关特性以及其互相关特性都能达到通信系统的要求。桥函数序列作为一种三值序列，由于其特有的零相关区，可以较好的降低多址干扰和多径干扰。虽然桥函数序列具有较好的零相关区，但是其自相关峰值较低，且互相关特性不如沃尔什函数序列理想。本文针对这一问题提出了一种新的交织规则，并提出了新的交织桥函数序列，对其基本性质、相关性质进行了研究，结合计算机搜索方法，对交织桥函数进行最佳扩频序列设计，并将新的交织桥函数序列应用到超宽带系统中，讨论了系统的误码率性能。本文的主要工作如下：（1）提出了一种新的交织规则，利用相乘的方式保留了其父母矩阵的相关特性的优点。利用此交织规则，将沃尔什函数矩阵与桥函数矩阵进行交织，生成一种新的交织桥函数序列，丰富了桥函数序列的种类。并通过数学推导，给出了交织桥函数序列的基本性质；（2）讨论了不同类别的沃尔什函数、桥函数、交织桥函数的相关特性，并进行了大量的Matlab仿真。通过仿真结果，总结出了不同种类的交织桥函数的相关特性，并证明了新的交织桥函数结合了沃尔什函数和桥函数的相关特性的优点。自相关函数不但具有零相关区，且自相关峰值有所增加，互相关函数与沃尔什函数保持了一致性；（3）给出同类交织桥函数的概念，并结合计算机搜索方法对同类交织桥函数进行最佳扩频序列设计。采用一般遍历法以及图论法，以零自相关区、主旁瓣区间、互相关函数恒为零、相对影响因子为特征参数进行计算机搜索，从而得出满足不同通信系统需求的最佳扩频序列集；（4）给出超宽带系统模型，该系统采用具有最佳能量聚集性的椭圆球面波，采用DS-PAM调制方式，四种不同的IEEE-UWB信道以及P-Rake接收机。并将本文提出的新的交织桥函数序列应用到该超宽带系统中，给出单用户以及多用户的系统误码率公式，并进行Matlab仿真。通过仿真结果分析，可以得出采用交织桥函数序列的超宽带系统具有更好的误码率性能。通过本文的研究工作，增加了桥函数的种类，并提出了一种新的序列生成方法，丰富了桥函数理论体系，也为最佳序列设计提供了更广阔的研究基础，并将其应用到了超宽带系统中，为桥函数理论在无线通信甚至是超宽带等工程领域的应用创造了可能。
【作者】高珂；
【导师】于银辉；
【作者基本信息】吉林大学，通信与信息系统，2014，硕士
【关键词】桥函数；交织桥函数；零相关区；扩频序列；超宽带系统；

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