论文摘要
无线通信业务种类繁多、对数据率要求日益提高的发展趋势,与频带资源极其有限的客观现状,要求未来宽带无线通信系统必须具备强抗干扰能力、高频谱利用率、高自由度和灵活性。CDMA在3G系统中得到了广泛的应用,有着成熟的商用基础。CDMA可以提供码域的自由度,广义的CDMA涵盖了TDMA、FDMA、随机CDMA和OFDMA等接入技术。因此针对未来系统的应用特点对CDMA技术做进一步的研究,具有重要且普适的意义。传统CDMA系统面临的干扰受限问题在宽带通信中将更加突出,有效、可行的干扰消除技术是CDMA系统的研究难点之一。分析表明,扩频序列的自相关/互相关特性和干扰强度密切相关,直接影响CDMA系统的性能。因而从扩频序列方面进行突破,是解决CDMA系统干扰问题的最直接的途径。本文首先介绍了反映扩频序列特性的基本参数,并提出了新的序列特性度量指标,为后面的序列设计和性能分析提供依据;用广义正交码的定义将现有各种正交、ZCZ序列纳入统一的框架;分析正交扩频序列的抗干扰能力和集合大小之间的关系,提出了新的序列设计应用准则。其次,研究了同步时域扩频系统中的序列设计和应用。对于基于完美互补（PC,perfect complementary）序列扩频的CDMA系统,采用偏移叠加的调制方式灵活实现多速率业务,理论上分析了信号多径分离的条件,从而提出了非递归的接收机结构,实现无干扰性能的同时解决了递归接收机错误累积的问题。为了提高系统稳健性,针对具有零相关区（ZCZ）的宽同步（LS,loosely synchronoized）码,作者分析了码集合内部的ZCZ分布特点,进而提出了新的LS码的分配策略。新策略提高了已分配码集合的平均ZCZ长度,使得LS-CDMA系统对抗多径信道的稳健性得到提高。针对现有广义正交序列的ZCZ长度均为2的幂次的局限,利用m序列的自相关特性,基于循环构造的方法,设计了一种称为m-ZCZ的新序列,产生简单,其ZCZ长度可以在整数范围取值。提出了基于m-ZCZ码的CDMA系统,设计了发送扩频码与接收端本地扩频码的帧结构,通过选择与信道最大多径时延最匹配的ZCZ长度参数,新系统的频谱效率和基于传统ZCZ码的系统相比有明显改善,尤其在信道时延非2的整数倍时。为了支持更多用户,我们提出了一种最小ZCZ长度为1的ZCZ-one序列,研究了其在系统中的应用和分配策略,研究了新系统的带宽在编码和扩频之间的分配,使得新系统既有支持大量用户接入的能力,同时又具有较强的干扰抑制能力。本文针对基于各类GO码的下行同步系统,研究了基于导频序列的信道估计方案,理论分析了信道估计准确性对系统性能的影响,对导频功率因子、导频符号数等系统参数进行优化,为系统的实用提供指导和依据。接着,针对异步时域扩频系统,本文提出了一种基于互补序列和正交矩阵扩展的新型广义正交序列——组间互补（IGC）码。该序列具有分组的二值相关特性。将IGC码应用于异步CDMA系统,根据IGC码的分组相关特性,提出新的码分配策略,使得用户间相对时延和序列间ZCZ长度最大程度匹配,达到提高码资源利用率及系统性能的目的。最后,本文研究了两种混合接入系统。针对频域扩展的MC-CDMA系统,分析了干扰强度和序列的频域相关特性之间的关系,设计了频域相关函数具有ZCZ的一种新序列——GW序列。提出一种基于GW序列的MC-CDMA系统,利用可变扩展因子的GW码支持多数据率业务,同时有效避免了基于Walsh序列的传统MC-CDMA系统存在的严重干扰。针对多天线CDMA系统,提出了互补码扩频与延迟复用技术结合的结构,证明了系统无用户间干扰及天线间干扰,并且可以灵活支持分集和复用。