● 摘要
随着无线通信技术的发展，频谱的缺乏已成为高性能数据服务发展的瓶颈。为解决频谱稀缺的问题，提高频谱利用率，可以在不妨碍授权用户正常工作的条件下通过探测频谱实现动态频谱共享的认知无线电迅速成为研究热点。同时，随着以CDMA技术为核心的第三代移动通信的发展，数据业务快速增长，但多址干扰以及室内信道的多径干扰成为影响用户间共享频谱的瓶颈和关键问题。在CDMA系统中，扩频序列的相关特性在很大程度上决定了CDMA 系统中干扰的水平，从而直接影响系统的性能和系统容量的大小。设计具有优良相关特性的扩频序列是CDMA技术的核心课题之一。其中，零相关区序列集在一定范围内具有理想的相关特性，其构造方法成为一个重要的研究方向。本文针对基于传输概率的零相关区序列设计及其在认知无线电网络中的抗干扰性能进行了研究。介绍了非正弦正交三值序列——桥函数序列，给出了其移位复制生成方式和序列的性质；在定义杂交作用矩阵的基础上给出了杂交桥函数的定义及性质。据此，作者对桥函数序列集和杂交桥函数序列集的互补性进行了研究，并给出了详细证明。对桥函数和杂交桥函数序列的传输概率进行了研究，推导了传输概率、生成信息以及移位信息之间的关系式，并分析了桥函数序列和杂交桥函数序列的零相关区特性。据此，研究了几种基于互补序列集的零相关区构造方式，得出了以桥函数序列为种子所生成序列集的传输概率与桥函数传输概率之间的关系。此外，提出了基于某一子集的向后度和递归调用的最大完全序列子集的折半递进搜索算法，大幅度提高了序列搜索效率，基于传输概率和零相关区的要求对杂交桥函数序列进行最大完全序列集搜索，并给出了相应的结果。对概率控制理论进行了研究。首先，介绍了基于三元序列的非连续CDMA系统，分析了三元序列的传输概率对系统信道容量的影响。其次，介绍了使用随机屏蔽序列中断传输的非连续CDMA系统，使用概率控制方法对其传输速率和平均信干噪比进行了优化。最后，阐明了概率控制的重要性以及基于传输概率进行序列设计的重要性。提出了认知无线电的一种具体实现——认知超宽带无线电的认知适配波形的产生，讨论了基于回转椭球波函数（PSWF）脉冲波形的软频谱适配（SSA）UWB方案，建立了基于PSWF脉冲波形和桥函数互补序列集的认知超宽带无线电的系统模型，给出了仿真结果，分析了传输概率和零相关区对系统误码率的影响。提出了一种使用桥函数智能码序列的认知超宽带无线电系统，基于高斯脉冲波形和桥函数智能码序列建立了系统模型，并分别对单用户系统和多用户系统进行了仿真，从桥函数智能码传输概率和零相关区特性的角度对结果进行了讨论，并给出了理论分析。