CN107222237B - 几乎8-qam优化自相关序列的产生方法 - Google Patents

Abstract

本发明公布了一种几乎8‑QAM优化自相关序列的产生方法，序列的周期N＝8f+1，N是素数，f是正整数。本方法产生的几乎8‑QAM序列在一个周期中仅出现一个“0”码元，其余非零码元均出现f次。特别地，当适当安排非零码元的序，所获得的几乎8‑QAM序列有好的周期自相关性能。本发明可以为第五代移动通信系统提供所需的扩频序列。

Description

几乎8-QAM优化自相关序列的产生方法

技术领域

本发明属于一种通信序列设计与产生技术，特别涉及可实现几乎8-QAM优化自相关序列的产生方法。

背景技术

为了适应迅速澎长的用户量需求，第五代移动通信拟采用非正交多址接入技术。非正交多址接入技术主要包括稀疏码分多址(Sparse Code Multiple Access，SCMA)、图样分割多址(Pattern Division Multiple Access，PDMA)和多用户共享接入(Multi-userShared Access，MUSA)(IMT-2020(5G)推进组，5G无线技术架构白皮书)。MUSA的基本思想是在上行链路，用特别设计的扩频序列对已调信号进行扩频，然后接收端采用串行干扰抑制技术进行译码，其中，扩频序列的性能决定着MUSA的性能(Tao Yunzheng，et al.，ASurvey：Several Technologies of Non-Orthogonal Transmission for 5G，ChinaCommunications，pp.1-15，Oct.2015)。研究表明：MUSA的扩频序列更适于设计于广义8-正交幅度调制(quadrature amplitude modulation，QAM)星座(简称8-QAM+星座)之上(Z.F.Yuan，G.H.Yu，et al.，Multi-User Shared Access for Internet ofThings.Proc.of IEEE Int.Conf.VTC.，pp.1-5，2016.)。

8-QAM+星座是下面的符号集：

8-QAM+＝{0，±1，±j，±1±j}

其中，j²＝-1。

目前，8-QAM+星座上的序列已有完美8-QAM+序列(F.X.Zeng，et al.，Perfect 8-QAM+sequences，IEEE Wireless Commun.Lett.，vol.1，no.4，pp.388-391，Aug.2012.)、零相关区8-QAM+序列(Y.B.Li，et al.，Odd perfect sequences and sequence sets withzero correlation zone over the 8-QAM+ constellation，IEICE Transaction onFundamentals，vol.E97-A，no.1，pp.425-428，Jan.2014.)、完美8-QAM+阵列(F.X.Zeng，etal.，Perfect arrays over the 8-QAM+ constellation，IEICE Transaction onFundamentals，vol.E98-A，no.4，pp.1038-1043，Apr.2015.)。但是，没有几乎8-QAM序列(almost 8-QAM sequences)存在。

几乎8-QAM序列是指带且仅带一个元素“0”的8-QAM+序列。类似的序列还有几乎二元序列(almost binary sequences)(H.D.Lüke and H.D.Schotten，Odd-perfect，almostbinary correlation sequences，IEEE Trans.Aerosp.Electron.Syst.，vol.AES-31，no.1，pp.495-498，Jan.1995.)、几乎四相序列(almost quadriphase sequences)(X.H.Tang and J.Lindner，Almost quadriphase sequence with idealautocorrelation property，IEEE Signal Process.Lett.，vol.16，no.1，pp.38-40，Jan.2009.)。但，这些序列由于建立在不同的信号星座之上，对通信系统的实现、性能都有不同的影响。

在现代通信中，元素“0”被设置为通信暂停，从而导致通信能量损失。元素“0”越多，通信能量损失越多。在这个意义上，仅有一个元素“0”的序列被优先考虑。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构简单、实现容易且自关性能良好的几乎8-QAM序列的产生方法。

本发明的几乎8-QAM信号的产生方法，包括以下步骤：

A)根据用户要求的指标，确定所需要序列的周期N＝8f+1，其中，N是素数且f是正整数，并且N＝a²+2b²，其中，a和b是整数，a由方程a≡1(mod 4)确定，b由方程b²＝[N-a²]/2确定，将8-QAM星座信号{±1，±j，±1±j}指派符号a_i来表示，其中，0≤i≤7，j²＝-1，(a₀，a₁，a₂，a₃，a₄，a₅，a₆，a₇)取下面的32个有序组之一：

B)对所求序列(u₀，u₁，u₂，…，u_N-1)，其码元u_t的索引t为0时，则将这个序列码元置为0，即u₀＝0；

C)将所求序列码元的非零索引分类，共分为8类：D₀～D₇，第i类包含的索引按公式D_i＝{α^8r+i|0≤r＜f}计算，其中，0≤i≤7，α是有限域Z_N＝{0，1，2，…，N-1}中的本原元；

D)对所求序列(u₀，u₁，u₂，…，u_N-1)，根据步骤C)中获得索引分类，将同一类中的所有索引对应的码元设置为同一个8-QAM星座信号，且不同的分类采用不同的8-QAM星座信号；

E)当(a₀，a₁，a₂，a₃，a₄，a₅，a₆，a₇)取F)中有序组之一时，步骤A)～D)获得的几乎8-QAM序列的异相周期自相关取两值：

和

且在一个周期中，两值各出现

次。

下面结合附图对本发明进行详细说明。

附图说明

图1是本发明产生几乎8-QAM序列的原理图；

图2是本发明的图1中“非零索引分组电路”单元的实现原理框图；

图3是本发明的图1中“8-QAM码元映射电路”单元的实现原理框图；

具体实施方式

图1显示了本发明产生几乎8-QAM序列的原理结构框图，本发明由“初始参数选取电路”、“非零索引分组电路”、“零索引”、“8-QAM码元映射电路”、“码元0”和“几乎8-QAM序列组合电路”六个单元组成。

“初始参数选取电路”单元1的功能是根据用户要求的指标，确定所需要序列的周期N＝8f+1，N是素数，f是正整数，并将8-QAM星座信号{±1，±j，±1±j}指派符号a_i(0≤i≤7)来表示，j²＝-1。

“非零索引分组电路”单元2的功能是将所求序列码元的非零索引分类，共分为8类：D₀～D₇，第i(0≤i≤7)类包含的索引按公式D_i＝{α^8r+i|0≤r＜f}计算，其中，α是有限域Z_N＝{0，1，2，…，N-1}中的本原元，实现原理如图2所示，其中，单元电路2.0产生分类D₀，单元电路2.1产生分类D₁，...，单元电路2.7产生分类D₇。

“零索引”单元3的功能是储存索引0。

“8-QAM码元映射电路”单元4的功能是对所求序列(u₀，u₁，u₂，…，u_N-1)，根据单元2中获得的索引分类，将同一类中的所有索引对应的码元设置为同一个8-QAM星座信号，且不同的分类采用不同的8-QAM星座信号，实现原理如图3所示，单元电路4.0产生索引在分类D₀中的码元，单元电路4.1产生索引在分类D₁中的码元，...，单元电路4.7产生索引在分类D₇中的码元。

“码元0”单元5的功能是将所求序列的索引为0的码元设置为0，即，u₀＝0。

“几乎8-QAM序列组合电路”单元6的功能是将单元4和单元5已产生的码元按索引从0到N-1有序组合起来形成周期为N的几乎8-QAM序列(u₀，u₁，u₂，…，u_N-1)。

图1原理结构电路所产生的几乎8-QAM序列的周期自相关性能受步骤A)中指派符号a_i(0≤i≤7)的影响大。如果将(a₀，a₁，a₂，a₃，a₄，a₅，a₆，a₇)选择为下面的32个有序组之一：

所获得的几乎8-QAM序列的周期相关性能较好，其异相周期自相关取两值：

和

且在一个周期中，两值各出现

次，其中，N＝a²+2b²，a≡1(mod 4)。

尽管上文对本发明进行了详细说明，但是本发明不限于此，本技术领域技术人员可以根据本发明的原理进行各种修改。因此，凡按照本发明原理所作的修改，都应当理解为落入本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种几乎8-QAM优化自相关序列的产生方法，包括以下步骤：

A)根据用户要求的指标，确定所需要序列的周期N＝8f+1，其中，N是素数且f是正整数，并且N＝a²+2b²，其中，a和b是整数，a由方程a≡1(mod 4)确定，b由方程b²＝[N-a²]/2确定，将8-QAM星座信号{±1，±j，±1±j}指派符号a_i来表示，其中，0≤i≤7，j²＝-1，(a₀，a₁，a₂，a₃，a₄，a₅，a₆，a₇)取下面的32个有序组之一：

B)对所求序列(u₀，u₁，u₂，…，u_N-1)，其码元u_t的索引t为0时，则将这个序列码元置为0，即u₀＝0；

C)将所求序列码元的非零索引分类，共分为8类：D₀～D₇，第i类包含的索引按公式D_i＝{α^8r+i|0≤r＜f}计算，其中，0≤i≤7，α是有限域Z_N＝{0，1，2，…，N-1}中的本原元；

D)对所求序列(u₀，u₁，u₂，…，u_N-1)，根据步骤C)中获得索引分类，将同一类中的所有索引对应的码元设置为同一个8-QAM星座信号，且不同的分类采用不同的8-QAM星座信号；

E)步骤A)～D)获得的几乎8-QAM序列的异相周期自相关取两值：

和

且在一个周期中，两值各出现

次。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于几乎8-QAM序列一个周期中码元“0”仅出现一次。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于几乎8-QAM序列一个周期中非零码元均出现f次。

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