基于m序列的优化16-QAM序列的构造方法与流程

本发明属于一种通信序列设计与产生技术，特别涉及可实现具有优化自相关的16-qam序列的产生方法。

背景技术：

由于第五代移动通信业务的多元化发展，因而对通信系统的传输速率提出了很高的要求。正交幅度调制(quadratureamplitudemodulation，qam)信号有很高的传输比特率(m.anandandp.v.kumar，low-correlationsequencesovertheqamconstellation.ieeetrans.oninf.theory，vol.54，no.2，pp.791-810，feb.2008.)，正好是适合第五代移动通信系统需求的优化信号星座之一。qam星座根据其阶可以分为16-qam，64-qam，256-qam，等等。随着星座阶的增大，传输比特速率也迅速增大，但实现的难度也迅速增大。从实现角度来看，16-qam是所有qam星座中最容易实现的。因此，16-qam序列得到深入的研究与开发([1]c.v.chong，r.venkataramani，andv.tarokh，“anewconstructionof16-qamgolaycomplementarysequences.”ieeetrans.inf.theory，vol.49，no.11，pp.2953-2959，nov.2003；[2]f.x.zeng，“asufficientconditionproducing16-qamgolaycomplementarysequences.”ieeecommun.lett.，vol.18，no.11，pp.1875-1878，2014；[3]m.anandandp.v.kumar，“lowcorrelationsequencesoverthe16-qamconstellation.”proc.ofthethirteenthnationalconf.oncommun.，jan.26-28，2007)。

同步是通信系统的关键技术之一，常常使用具有好的自相关特性的序列来作为同步信号，通常采用相关检测技术来实现同步。由于同步序列的自相关旁瓣对相关检测有严重干扰，会降低同步的成功概率，因而，同步序列都用旁瓣很小的序列来担任。小的旁瓣值为0，1和2。由于序列设计的理论限制，不是所有的这些小旁瓣值一定存在对应的序列。因此，设计具有优化的小旁瓣的序列是一项很有的挑战性的工作。对二元和四相序列，可能的最小旁瓣值是已知的(h.d.lüke，h.d.schotten，andh.hadinejad-mahram，“binaryandquadriphasesequenceswithoptimalautocorrelationproperties：asurvey.”ieeetrans.inf.theory，vol.49，no.2，pp.3271-3282，dec.2003.)，但是，对16-qam序列，可能的最小旁瓣值是未知的。

16-qam星座是下面的符号集：

ω16-qam＝{±1±j，±3±j，±1±3j，±3±3j}

其中，j²＝-1。

目前，16-qam星座上的序列已有：完美16-qam阵列与序列(f.x.zeng，x.p.zeng，z.y.zhang，andg.x.xuan，“perfect16-qamsequencesandarrays.”ieicetrans.fundamentals，vol.e95-a，no.10.oct.2012，pp.1740-1748.)、零相关区16-qam序列(fanxinzeng，xiaopingzeng，zhenyuzhang，andguixinxuan.16-qamsequenceswithzerocorrelationzonefromtheknownbinaryzczsequencesandgraymapping.ieicetrans.fundamentals，vol.e94-a，no.11，2011，pp.2466-2471.)、16-qam互补序列(c.v.chong，r.venkataramani，andv.tarokh，“anewconstructionof16-qamgolaycomplementarysequences.”ieeetrans.inf.theory，vol.49，no.11，pp.2953-2959，nov.2003)，以及低相关16-qam序列(m.anandandp.v.kumar，“lowcorrelationsequencesoverthe16-qamconstellation.”proc.ofthethirteenthnationalconf.oncommun.，jan.26-28，2007)。但是，没有低自相关16-qam序列(16-qamsequenceswithlowautocorrelation)存在。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种结构简单、实现容易且自关旁瓣绝对值最大为2的基于m序列的16-qam序列的构造方法。

本发明的基于m序列的优化16-qam序列的构造方法，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＝2(2ⁿ-1)，n是m序列的阶，以及预选的整数

b)根据已知的n阶m序列的产生电路，产生周期为2ⁿ-1的m序列，记为并存放于两个长度为2ⁿ-1的移位寄存器d1和d2；

c)将移位寄存器d1和d2中序列分别右移循环移位位和位，记两移位寄存器中对应序列分别为和

d)将移位寄存器d1和d2中序列同时分别串行输出，对i+1(0≤i≤2ⁿ-1)次输出的码元ai和bi分别变换成和

e)将来自于d1的变换后的值乘上即将来自于d2的变换后的值乘上即从而，对d1和d2的每一位输出，各获得1个16-qam符号；

f)合成一个周期为n＝2(2ⁿ-1)的16-qam序列对i+1(0≤i≤2ⁿ-1)次输出放在第2i位，即，放在第2i+1位，即，

下面结合附图对本发明进行详细说明。

附图说明

图1是本发明基于m序列的优化16-qam序列的原理图；

图2是本发明的图1中“移位寄存器组”单元的实现原理框图；

图3是本发明的图1中“码元转换器组”单元的实现原理框图；

具体实施方式

图1显示了本发明产生基于m序列的优化16-qam序列的原理结构框图，本发明由“控制器”、“m序列发生器”、“移位寄存器组”、“码元转换器组”和“交织器”五个单元组成。

“控制器”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＝2(2ⁿ-1)，n是m序列的阶，以及为产生所需序列预选的除此之外，单元1还要控制其他四个单元按序工作与停止。

“m序列发生器”单元2的功能是产生周期为2ⁿ-1的n级m序列已知的实现单元2功能的方法和电路有很多(p.z.fanandm.darnell，sequencedesignforcommunicationsapplications，johnwiley&sonsinc.，1996)，可以任选其中之一来实现本单元功能。

“移位寄存器组”单元3的原理电路如图2所示，由2个长度为2ⁿ-1的移位寄存器d1和d2组成，d1和d2分别储存单元2产生周期为2ⁿ-1的m序列。在单元1的控制下，单元2和单元3同时工作，其他单元停止。在图2中，开关1和2合上，开关3和4断开，单元2每产生一位m序列码元，立即就按串行方式顺序送入d1和d2储存。当所有m序列码元储存完毕，单元1控制单元2停止工作，并控制单元3继续工作。在图2中，开关1和2断开，开关3和4合上，实现d1右移循环移位位，d2右移循环移位位，移位完成后，d1和d2中的序列分别为和

“码元转换器组”单元4的原理电路如图3所示，由两个符号变换器和两个乘法器组成。单元1控制单元2停止工作，控制单元3、单元4和单元5同时工作。在图2中，开关1、开关2、开关3和开关4断开，在图3中，开关1和2合上，单元3按顺序同时从d1和d2中分别输出序列和每输出一位ai和bi(0≤i≤2ⁿ-1)，单元4对ai和bi分别同时实现符号转化和完成相应的乘法，分别获得和

“交织器”单元5的功能是合成一个周期为n＝2(2ⁿ-1)的16-qam序列在单元1的控制下，顺序将来自于单元4的(0≤i≤2ⁿ-1)放于偶数位，即，(0≤i≤2ⁿ-1)放于奇数位，即，从而对单元4的输出实现交错排列。

为了便于理解，下面用一例子来说明。

例1选一个周期为15的4阶m序列

(0，0，0，1，0，0，1，1，0，1，0，1，1，1，1)

按照本发明的方法，产生的周期为30的16-qam序列为；

获得的16-qam序列的自相关函数为：

(30，0，-2，0，-2，0，-2，0，-2，0，-2，0，-2，0，-2，0，-2，0，-2，0，-2，0，-2，0，-2，0，-2，0，-2，0)。

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。