一种适用于认知无线电环境的准完美序列设计方法.pdf

摘要
申请专利号：	CN201310441364.9	申请日：	2013.09.25
公开号：	CN103501206A	公开日：	2014.01.08
当前法律状态：	终止	有效性：	无权
法律详情：	未缴年费专利权终止IPC(主分类):H04J 13/14申请日:20130925授权公告日:20160427终止日期:20160925\|\|\|授权\|\|\|实质审查的生效IPC(主分类):H04J 13/14申请日:20130925\|\|\|公开
IPC分类号：	H04J13/14(2011.01)I; H04B17/00	主分类号：	H04J13/14
申请人：	电子科技大学
发明人：	胡苏; 袁航; 郭伟; 柯英豪; 李少谦
地址：	611731 四川省成都市高新区（西区）西源大道2006号
优先权：
专利代理机构：	成都宏顺专利代理事务所(普通合伙) 51227	代理人：	李顺德;王睿
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内容摘要

本发明公开了一种适用于认知无线电环境的准完美序列设计方法，采用随机相位序列组和频谱感知判决矢量生成一组认知频谱随机相位序列，再将认知频谱随机相位序列进行傅里叶逆变换从而得到一组基础序列，生成同样数量的完美自相关序列，将基础序列组和完美自相关序列组进行Kronecker乘法运算，得到准完美序列组。采用本发明得到的准完美序列组，具有接近完美的相关特性，即绝大部分自相关函数取值为零，并且绝大部份互相关函数取值为零。本发明所得到的准完美序列组，可以广泛应用于认知无线电系统，如信号同步、信道估计、多用户扩频等方面。

权利要求书

权利要求书
1.  一种适用于认知无线电环境的准完美序列设计方法,其特征在于，包括以下步骤：
S1：完美自相关序列组A＝{A1,A2,…,Ai,…,AU}，其中：Ai＝{ai(0),ai(1),…,ai(L-1)}表示第i个完美自相关序列，U表示序列个数，L表示序列长度，i的取值范围为1≤i≤U，ai(l)是Ai的第l个元素，l的取值范围为0≤l≤L-1；
S2：生成U个基础序列bi，生成方法为：
S2.1：采用频谱感知技术得到频谱感知判决矢量S＝{S(0),S(1),…,S(N-1)}，N表示频谱感知得到的频率点数量；
S2.2：生成随机相位序列组P＝{P1,P2,…,Pi,…,PU}，其中Pi＝{pi(0),pi(1),…,pi(N-1)}表示第i个随机相位序列；根据随机相位序列组P生成U个认知频谱随机相位序列Bi＝S·diag(Pi)，diag(Pi)表示对角元素为Pi中元素的对角矩阵；
S2.3：对U个认知频谱随机相位序列Bi进行傅里叶逆变换得到U个基础序列bi＝{bi(0),bi(1),…,bi(N-1)}＝IFFT{Bi}，bi(n)是bi的第n个元素，n的取值范围为0≤n≤N-1；
S3：分别将步骤S1中得到的U个完美自相关序列Ai和步骤S2中得到的U个基础序列bi对应进行Kronecker乘法运算，得到准完美序列组C＝{c1,c2,…,ci,…,cU}，其中ci＝{ci(0),ci(1),…,ci(LN-1)}为第i个准完美序列，ci中的第h个元素为：ci(h)＝ai(l)×bi(n)，其中h＝lN+n。

2.  根据权利要求1所述的准完美序列设计方法，其特征在于，所述步骤S2.1中频谱感知判决矢量S的生成方法为：采用频谱感知技术获取外部环境电磁特性，得到N个频率点上的功率谱幅度，如果第n,n＝0,1,…,N-1个功率谱幅度大于预设门限，设定该频率点数值S(n)为0；如果功率谱幅度小于预设门限，设定该频率点数值S(n)为1。

3.  根据权利要求1所述的准完美序列设计方法，其特征在于，所述步骤S2.2中随机相位序列为伪随机相位序列，生成方法为：先产生伪随机比特序列，然后将其输入至r位抽头的相位映射器得到相应的伪随机相位序列Pi，其中r表示抽头位数。

4.  根据权利要求3所述的准完美序列设计方法，其特征在于，所述相位映射器采用2r-MPSK进行相位映射。

说明书

说明书一种适用于认知无线电环境的准完美序列设计方法
技术领域
本发明属于通信技术领域，更为具体地讲，涉及一种适用于认知无线电环境的准完美序列设计方法。
背景技术
随着无线通信需求的不断增长，频谱资源日益紧张，同时已授权的频谱资源在时间和空间上存在不同程度的闲置，成为制约无线通信发展的新瓶颈，这就要求未来通信系统在保证可靠性和有效性的同时，还要具备频谱的动态接入能力，以提高频谱资源利用率。认知无线电CR（Cognitive Radio）技术应运而生，其核心思想是用户具有学习能力，能与周围环境交互信息，以感知和利用在该环境空间的可用频谱，并限制和降低冲突的发生。
在认知无线电环境中，为了充分利用空闲的频谱资源，CR环境把所有频段分解为一系列独立频谱，并且根据频谱感知和频谱判决的结果，决定空闲频谱的位置以便CR环境使用。由于外部环境的频谱特性随着时间推移不断发生变化，因而空闲频谱的分布特性也随之变化。如果把传统的序列用于CR环境中，仅仅空闲频谱对应的序列元素被保留，其余部分将强制设定为零。经过仿真和测试发现，采用这种方式获取的新序列不再满足严格的完美自相关特性(自相关特性和互相关特性)。如果CR环境中采用上述非完美序列用于多用户通信时会产生严重的用户间干扰，增加变换域通信技术的误码率。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种适用于认知无线电环境的准完美序列设计方法，使获取的序列组具有接近完美的相关特性，即绝大部分自相关函数取值为零，并且绝大部份互相关函数取值为零。
为了实现上述发明目的，本发明适用于认知无线电环境的准完美序列设计方法,包括步骤：
S1：完美自相关序列组A＝{A1,A2,…,Ai,…,AU}，其中：Ai＝{ai(0),ai(1),…,ai(L-1)}表示第i个完美自相关序列，U表示序列个数，L表示序列长度，i的取值范围为1≤i≤U，ai(l)是Ai的第l个元素，l的取值范围为0≤l≤L-1；完美自相关序列的圆周自相关函数满足：

并且圆周互相关函数满足：

S2：生成U个基础序列bi，生成方法为：
S2.1：采用频谱感知技术得到频谱感知判决矢量S＝{S(0),S(1),…,S(N-1)}，N表示频谱感知得到的频率点数量；
S2.2：生成随机相位序列组P＝{P1,P2,…,Pi,…,PU}，其中Pi＝{pi(0),pi(1),…,pi(N-1)}表示第i个随机相位序列；根据随机相位序列组P生成U个认知频谱随机相位序列Bi＝S·diag(Pi)，diag(Pi)表示对角元素为Pi中元素的对角矩阵；
S2.3：对U个认知频谱随机相位序列Bi进行傅里叶逆变换得到U个基础序列bi＝{bi(0),bi(1),…,bi(N-1)}＝IFFT{Bi}，bi(n)是bi的第n个元素，n的取值范围为0≤n≤N-1；
S3：分别将步骤S1中得到的U个完美自相关序列Ai和步骤S2中得到的U个基础序列bi进行Kronecker乘法运算，得到准完美序列组C＝{c1,c2,…,ci,…,cU}，其中ci＝{ci(0),ci(1),…,ci(LN-1)}为第i个准完美序列，ci中的第h个元素为：ci(h)＝ai(l)×bi(n)，其中h＝lN+n。
其中，步骤S2.1中频谱感知判决矢量S的生成方法为：采用频谱感知技术获取外部环境电磁特性，得到N个频率点上的功率谱幅度，如果第n,n＝0,1,…,N-1个功率谱幅度大于预设门限，设定该频率点数值S(n)为0；如果功率谱幅度小于预设门限，设定该频率点数值S(n)为1。
其中，步骤S2.2中随机相位序列为伪随机相位序列，生成方法为：先产生伪随机比特序列，然后将其输入至r位抽头的相位映射器得到相应的伪随机相位序列Pi，其中r表示抽头位数。
其中，相位映射器采用2r-MPSK（Multiple Phase Shift Keying，多进制数字相位调制）进行相位映射。
本发明适用于认知无线电环境的准完美序列设计方法，采用随机相位序列组和频谱感知判决矢量生成一组认知频谱随机相位序列，再将认知频谱随机相位序列进行傅里叶逆变换从而得到一组基础序列，生成同样数量的完美自相关序列，将基础序列组和完美自相关序列组进行Kronecker乘法运算，得到准完美序列组。采用本发明得到的准完美序列组，具有接近完美的相关特性，即绝大部分自相关函数取值为零，并且绝大部份互相关函数取值为零。本发明所得到的准完美序列组，可以广泛应用于认知无线电系统，如信号同步、信道估计、多用户扩频等方面，提高系统性能，在用于多用户通信时可以减少用户间的干扰，并降低认知扩频通信系统的误码率。
附图说明
图1是本发明适用于认知无线电环境的准完美序列设计方法的一种具体实施方式系统结构图；
图2为本发明具体实施例的圆周自相关函数示意图；
图3为本发明具体实施例的圆周互相关函数示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行描述，以便本领域的技术人员更好地理解本发明。需要特别提醒注意的是，在以下的描述中，当已知功能和设计的详细描述也许会淡化本发明的主要内容时，这些描述在这里将被忽略。
图1是本发明适用于认知无线电环境的准完美序列设计方法的一种具体实施方式系统结构图。如图1所示，实现本发明的系统包括频谱感知模块1、频谱比较模块2、随机相位序列发生器模块3、认知频谱随机相位序列生成器模块4、傅里叶逆变换模块5、完美自相关序列生成模块6、Kronecker乘法器模块7，其工作流程，即本发明的具体步骤为：
S101：完美自相关序列生成模块6生成完美自相关序列组A＝{A1,A2,…,Ai,…,AU}，其中Ai＝{ai(0),ai(1),…,ai(L-1)}表示第i个完美自相关序列，U表示序列个数，L表示序列长度，i的取值范围为1≤i≤U，ai(l)是Ai的第l个元素，l的取值范围为0≤l≤L-1。序列长度L根据实际情况确定。完美自相关序列组是一组具有理想圆周自相关函数的序列组，即其圆周自相关函数满足：

并且圆周互相关函数满足：

其中，mod表示取余运算，*表示共轭，τ表示相对滑动位置，i′的取值范围为1≤i′≤U且i′≠i。
本发明中完美自相关序列组A＝{A1,A2,…,Ai,…,AU}中的各序列可以部分相同，也可以全部相同，也可以全部不同。
S102：生成基础序列bi，本实施方式采用频谱感知模块1、频谱比较模块2、随机相位序列发生器模块3、认知频谱随机相位序列生成器模块4以及傅里叶逆变换模块5组成基础序列产生装置，该基础序列产生装置为现有技术。具体生成包括以下步骤：
S201：频谱感知模块1采用频谱感知技术获取外部环境电磁特性，得到不同频率点上的功率谱幅度，频率点数量记为N。本实施方式中，频谱感知模块1配置有接收天线接收外部环境的电磁信号。
S202：频谱比较模块2通过比较步骤S201得到的各频率点的功率谱幅度得到频谱感知判决矢量S＝{S(0),S(1),…,S(N-1)}，其中S(n),n＝0,1,…,N-1表示各频率点的占用情况。其具体方法为：将步骤S101得到的所有频率点的功率谱幅度与预设定的功率谱幅度门限进行比较，如果第n个功率谱幅度大于门限，表示该频率点被占用，设定该频率点数值S(n)为0；如果功率谱幅度小于门限，表示该频率点空闲，设定该频率点数值S(n)为1。通过功率谱幅度比较，能够得到由数值0、1组成的频谱感知判决矢量，用来描述外部环境频率点使用情况。在认知扩频通信系统中，无论是发送端还是接收端，通过频谱感知与比较得到的频谱感知判决矢量是一致的。
S203：随机相位序列发生器模块3产生随机相位序列组P＝{P1,P2,…,Pi,…,PU}，其中Pi＝{pi(0),pi(1),…,pi(N-1)}表示第i个随机相位序列。本实施方式中，第i个随机相位序列其中U为随机相位序列数量，mi(n)表示随机相位，n的取值范围为0≤n≤N-1，j表示虚数单位。在实际应用中，随机相位序列Pi采用伪随机相位序列。本实施方式中，产生伪随机相位序列Pi的具体方式为：先产生伪随机比特序列，然后将其输入至r位抽头的相位映射器得到相应的伪随机相位序列Pi，抽头位数r根据实际情况确定。在具体应用实施时，相位映射器可采用2r-MPSK或其他类似方式进行相位映射。
S204：认知频谱随机相位序列生成器模块4，用于将频谱比较模块2得到的频谱感知判决矢量S与随机相位序列发生器模块3得到的随机相位序列Pi进行逐元素乘法运算，得到认知频谱随机相位序列Bi＝S·diag(Pi)，diag(Pi)表示对角元素为Pi中元素的对角矩阵。认知频谱随机相位序列Bi主要用于产生具有噪声特性的序列，具有低截获概率，并可以在多址接入方式中区分不同的用户。
S205：傅里叶逆变换模块5将认知频谱随机相位序列生成器模块4输出的认知频谱随机相位序列Bi进行傅里叶逆变换得到基础序列bi＝{bi(0),bi(1),…,bi(N-1)}＝IFFT{Bi}，bi中的第n个元素为：
bi(n)=λΣk=0N-1S(k)ejmi(k)ej2πknN=λΣk&Element;ΩCejmi(k)ej2πknN]]>
其中，n的取值范围为0≤n≤N-1，λ为功率归一化因子，ΩC为频谱感知判决矢量S中数值为1的元素集合，即空闲频率点的集合。
S103：Kronecker乘法器模块7将步骤S101得到的U个完美自相关序列Ai和步骤S102得到的U个基础序列bi对应进行Kronecker乘法运算，即Ai与bi进行Kronecker乘法运算得到准完美序列ci＝{ci(0),ci(1),…,ci(LN-1)}，其中ci中第h个元素为：ci(h)＝ai(l)×bi(n),h＝lN+n。从而得到准完美序列组C＝{c1,c2,…,ci,…,cU}。
实施例
本发明得到的序列ci的表达式为：
ci＝{ai(0)×bi(0),…,ai(0)×bi(n),…,ai(0)×bi(N-1),
ai(1)×bi(0),…,ai(1)×bi(n),…,ai(1)×bi(N-1),…,
ai(L-1)×bi(0),…,ai(L-1)×bi(n),…,ai(L-1)×bi(N-1)}
圆周自相关函数的表达式为：

圆周互相关函数的表达式为：

为了说明本发明的有益效果，采用具体实施例进行了实验仿真，仿真中采用的相当函数幅度为归一化幅度。仿真参数为：频谱感知得到的频率点数量N＝64，频谱感知判决矢量为：
S＝{ones(16,1);zeros(8,1);ones(16,1);zeros(8,1);ones(16,1)}；
即64个频率点中，前16个频率点未被占用，S(n)＝1；之后8个频率点被占用，S(n)＝0；之后16个频率点未被占用，S(n)＝1；之后8个频率点被占用，S(n)＝0；最后16个频率点未被占用，S(n)＝1。
设置序列个数U＝4。随机相位序列组P＝{P1,P2,P3,P4}采用长度为64的Zadoff-Chu序列，对应的根序列分别为3，5，7，9。
完美自相关序列的长度L＝16，完美自相关序列组A＝{A1,A2,A3,A4}为：
A1＝[11111j-1-j1-11-11-j-1j]
A2＝[1j-1-j1-11-11-j-1j1111]
A3＝[1-11-11-j-1j11111j-1-j]
A4＝[1-j-1j11111j-1-j1-11-1]
根据本发明准完美序列设计方法，得到序列组C＝{c1,c2,c3,c4}，可见序列ci的长度为1024。
图2为本发明具体实施例的圆周自相关函数示意图。如图2所示，当τ＝0，圆周自相关函数的归一化幅度为1；当0＜|τ|＜64时，归一化幅度不为0；当|τ|≥64，圆周自相关函数的归一化幅度为0。可见，本实施例中采用本发明得到的序列组C＝{c1,c2,c3,c4}的绝大部份圆周自相关函数取值为零。
图3为本发明具体实施例的圆周互相关函数示意图。本仿真实施例中是以(τ)的圆周互相关函数为例，根据ci的表达式可知本仿真实施例中，当192＜τ＜320，圆周互相关函数不为0。如图3所示，当192＜τ＜320时，(τ)的圆周互相关函数的归一化幅度不为0，其他均为0。可见，本实施例中采用本发明得到的序列组C＝{c1,c2,c3,c4}的绝大部分圆周互相关函数取值为零。
尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

资源描述

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1、(10)申请公布号 CN 103501206 A (43)申请公布日 2014.01.08 CN 103501206 A (21)申请号 201310441364.9 (22)申请日 2013.09.25 H04J 13/14(2011.01) H04B 17/00(2006.01) (71)申请人电子科技大学地址 611731 四川省成都市高新区（西区）西源大道 2006 号 (72)发明人胡苏袁航郭伟柯英豪李少谦 (74)专利代理机构成都宏顺专利代理事务所 ( 普通合伙 ) 51227 代理人李顺德王睿 (54) 发明名称一种适用于认知无线电环境的准完美序列设。

2、计方法 (57) 摘要本发明公开了一种适用于认知无线电环境的准完美序列设计方法，采用随机相位序列组和频谱感知判决矢量生成一组认知频谱随机相位序列，再将认知频谱随机相位序列进行傅里叶逆变换从而得到一组基础序列，生成同样数量的完美自相关序列，将基础序列组和完美自相关序列组进行Kronecker乘法运算，得到准完美序列组。采用本发明得到的准完美序列组，具有接近完美的相关特性，即绝大部分自相关函数取值为零，并且绝大部份互相关函数取值为零。本发明所得到的准完美序列组，可以广泛应用于认知无线电系统，如信号同步、信道估计、多用户扩频等方面。 (51)Int.C。

3、l. 权利要求书 1 页说明书 5 页附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请权利要求书1页说明书5页附图1页 (10)申请公布号 CN 103501206 A CN 103501206 A 1/1 页 2 1. 一种适用于认知无线电环境的准完美序列设计方法 , 其特征在于，包括以下步骤： S1 ：完美自相关序列组AA1,A2,Ai,AU，其中： Aiai(0),ai(1),ai(L-1) 表示第 i 个完美自相关序列， U 表示序列个数， L 表示序列长度， i 的取值范围为 1 i U， ai(l) 是 Ai的第 l 个元素， l 的取值。

4、范围为 0 l L-1 ； S2 ：生成 U 个基础序列 bi，生成方法为： S2.1 ：采用频谱感知技术得到频谱感知判决矢量 S S(0),S(1),S(N-1)， N 表示频谱感知得到的频率点数量； S2.2 ：生成随机相位序列组 P P1,P2,Pi,PU，其中 Pi pi(0),pi(1), ,pi(N-1)表示第i个随机相位序列；根据随机相位序列组P生成U个认知频谱随机相位序列 Bi Sdiag(Pi)， diag(Pi) 表示对角元素为 Pi中元素的对角矩阵； S2.3 ：对 U 个认知频谱随机相位序列 Bi进行傅里叶逆变换得到 U 个基础序列 bi bi。

5、(0),bi(1),bi(N-1) IFFTBi， bi(n) 是 bi的第 n 个元素， n 的取值范围为 0 n N-1 ； S3 ：分别将步骤 S1 中得到的 U 个完美自相关序列 Ai和步骤 S2 中得到的 U 个基础序列 bi对应进行 Kronecker 乘法运算，得到准完美序列组 C c1,c2,ci,cU，其中 ci ci(0),ci(1),ci(LN-1) 为第 i 个准完美序列， ci中的第 h 个元素为： ci(h) ai(l)bi(n)，其中 h lN+n。 2. 根据权利要求 1 所述的准完美序列设计方法，其特征在于，所述步骤 S2.1 中频谱感知判决。

6、矢量S的生成方法为：采用频谱感知技术获取外部环境电磁特性，得到N个频率点上的功率谱幅度，如果第 n,n 0,1,N-1 个功率谱幅度大于预设门限，设定该频率点数值 S(n) 为 0 ；如果功率谱幅度小于预设门限，设定该频率点数值 S(n) 为 1。 3. 根据权利要求 1 所述的准完美序列设计方法，其特征在于，所述步骤 S2.2 中随机相位序列为伪随机相位序列，生成方法为：先产生伪随机比特序列，然后将其输入至 r 位抽头的相位映射器得到相应的伪随机相位序列 Pi，其中 r 表示抽头位数。 4. 根据权利要求 3 所述的准完美序列设计方法，其特征在于，所述相。

7、位映射器采用 2r-MPSK 进行相位映射。权利要求书 CN 103501206 A 2 1/5 页 3 一种适用于认知无线电环境的准完美序列设计方法技术领域 0001 本发明属于通信技术领域，更为具体地讲，涉及一种适用于认知无线电环境的准完美序列设计方法。背景技术 0002 随着无线通信需求的不断增长，频谱资源日益紧张，同时已授权的频谱资源在时间和空间上存在不同程度的闲置，成为制约无线通信发展的新瓶颈，这就要求未来通信系统在保证可靠性和有效性的同时，还要具备频谱的动态接入能力，以提高频谱资源利用率。认知无线电 CR（Cognitive Radio）技术。

8、应运而生，其核心思想是用户具有学习能力，能与周围环境交互信息，以感知和利用在该环境空间的可用频谱，并限制和降低冲突的发生。 0003 在认知无线电环境中，为了充分利用空闲的频谱资源， CR 环境把所有频段分解为一系列独立频谱，并且根据频谱感知和频谱判决的结果，决定空闲频谱的位置以便 CR 环境使用。由于外部环境的频谱特性随着时间推移不断发生变化，因而空闲频谱的分布特性也随之变化。如果把传统的序列用于 CR 环境中，仅仅空闲频谱对应的序列元素被保留，其余部分将强制设定为零。经过仿真和测试发现，采用这种方式获取的新序列不再满足严格的完美自相关特性(自相关特性和互相。

9、关特性)。如果CR环境中采用上述非完美序列用于多用户通信时会产生严重的用户间干扰，增加变换域通信技术的误码率。发明内容 0004 本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种适用于认知无线电环境的准完美序列设计方法，使获取的序列组具有接近完美的相关特性，即绝大部分自相关函数取值为零，并且绝大部份互相关函数取值为零。 0005 为了实现上述发明目的，本发明适用于认知无线电环境的准完美序列设计方法 , 包括步骤： 0006 S1 ：完美自相关序列组 A A1,A2,Ai,AU，其中： Ai ai(0),ai(1), ,ai(L-1) 表示第 i 个完美自相关序列， U。

10、表示序列个数， L 表示序列长度， i 的取值范围为 1 i U， ai(l) 是 Ai的第 l 个元素， l 的取值范围为 0 l L-1 ；完美自相关序列的圆周自相关函数满足： 0007 0008 并且圆周互相关函数满足： 0009 说明书 CN 103501206 A 3 2/5 页 4 0010 S2 ：生成 U 个基础序列 bi，生成方法为： 0011 S2.1 ：采用频谱感知技术得到频谱感知判决矢量 S S(0),S(1),S(N-1)， N 表示频谱感知得到的频率点数量； 0012 S2.2 ：生成随机相位序列组 P P1,P2,Pi,PU，其中 Pi。

11、 pi(0),pi(1), ,pi(N-1)表示第i个随机相位序列；根据随机相位序列组P生成U个认知频谱随机相位序列 Bi Sdiag(Pi)， diag(Pi) 表示对角元素为 Pi中元素的对角矩阵； 0013 S2.3 ：对 U 个认知频谱随机相位序列 Bi进行傅里叶逆变换得到 U 个基础序列 bi bi(0),bi(1),bi(N-1) IFFTBi， bi(n) 是 bi的第 n 个元素， n 的取值范围为 0 n N-1 ； 0014 S3 ：分别将步骤 S1 中得到的 U 个完美自相关序列 Ai和步骤 S2 中得到的 U 个基础序列 bi进行 Kronecker 乘法。

12、运算，得到准完美序列组 C c1,c2,ci,cU，其中 ci ci(0),ci(1),ci(LN-1) 为第 i 个准完美序列， ci中的第 h 个元素为： ci(h) ai(l)bi(n)，其中 h lN+n。 0015 其中，步骤 S2.1 中频谱感知判决矢量 S 的生成方法为：采用频谱感知技术获取外部环境电磁特性，得到 N 个频率点上的功率谱幅度，如果第 n,n 0,1,N-1 个功率谱幅度大于预设门限，设定该频率点数值 S(n) 为 0 ；如果功率谱幅度小于预设门限，设定该频率点数值 S(n) 为 1。 0016 其中，步骤 S2.2 中随机相位序列为。

13、伪随机相位序列，生成方法为：先产生伪随机比特序列，然后将其输入至r位抽头的相位映射器得到相应的伪随机相位序列Pi，其中r表示抽头位数。 0017 其中，相位映射器采用 2r-MPSK （Multiple Phase Shift Keying，多进制数字相位调制）进行相位映射。 0018 本发明适用于认知无线电环境的准完美序列设计方法，采用随机相位序列组和频谱感知判决矢量生成一组认知频谱随机相位序列，再将认知频谱随机相位序列进行傅里叶逆变换从而得到一组基础序列，生成同样数量的完美自相关序列，将基础序列组和完美自相关序列组进行 Kronecker 乘法运算，得。

14、到准完美序列组。采用本发明得到的准完美序列组，具有接近完美的相关特性，即绝大部分自相关函数取值为零，并且绝大部份互相关函数取值为零。本发明所得到的准完美序列组，可以广泛应用于认知无线电系统，如信号同步、信道估计、多用户扩频等方面，提高系统性能，在用于多用户通信时可以减少用户间的干扰，并降低认知扩频通信系统的误码率。附图说明 0019 图 1 是本发明适用于认知无线电环境的准完美序列设计方法的一种具体实施方式系统结构图； 0020 图 2 为本发明具体实施例的圆周自相关函数示意图； 0021 图 3 为本发明具体实施例的圆周互相关函数示意图。具体实施方式 00。

15、22 下面结合附图对本发明的具体实施方式进行描述，以便本领域的技术人员更好地说明书 CN 103501206 A 4 3/5 页 5 理解本发明。需要特别提醒注意的是，在以下的描述中，当已知功能和设计的详细描述也许会淡化本发明的主要内容时，这些描述在这里将被忽略。 0023 图 1 是本发明适用于认知无线电环境的准完美序列设计方法的一种具体实施方式系统结构图。如图 1 所示，实现本发明的系统包括频谱感知模块 1、频谱比较模块 2、随机相位序列发生器模块 3、认知频谱随机相位序列生成器模块 4、傅里叶逆变换模块 5、完美自相关序列生成模块 6、 Kroneck。

16、er 乘法器模块 7，其工作流程，即本发明的具体步骤为： 0024 S101 ：完美自相关序列生成模块 6 生成完美自相关序列组 A A1,A2,Ai, ,AU，其中 Ai ai(0),ai(1),ai(L-1) 表示第 i 个完美自相关序列， U 表示序列个数， L 表示序列长度， i 的取值范围为 1 i U， ai(l) 是 Ai的第 l 个元素， l 的取值范围为 0 l L-1。序列长度 L 根据实际情况确定。完美自相关序列组是一组具有理想圆周自相关函数的序列组，即其圆周自相关函数满足： 0025 0026 并且圆周互相关函数满足： 0027 0028 其中， mo。

17、d 表示取余运算， * 表示共轭，表示相对滑动位置， i的取值范围为 1 i U 且 i i。 0029 本发明中完美自相关序列组 A A1,A2,Ai,AU 中的各序列可以部分相同，也可以全部相同，也可以全部不同。 0030 S102 ：生成基础序列 bi，本实施方式采用频谱感知模块 1、频谱比较模块 2、随机相位序列发生器模块3、认知频谱随机相位序列生成器模块4以及傅里叶逆变换模块5组成基础序列产生装置，该基础序列产生装置为现有技术。具体生成包括以下步骤： 0031 S201 ：频谱感知模块 1 采用频谱感知技术获取外部环境电磁特性，得到不同频率点上的功率谱幅。

18、度，频率点数量记为 N。本实施方式中，频谱感知模块 1 配置有接收天线接收外部环境的电磁信号。 0032 S202 ：频谱比较模块2通过比较步骤S201得到的各频率点的功率谱幅度得到频谱感知判决矢量 S S(0),S(1),S(N-1)，其中 S(n),n 0,1,N-1 表示各频率点的占用情况。其具体方法为：将步骤S101得到的所有频率点的功率谱幅度与预设定的功率谱幅度门限进行比较，如果第 n 个功率谱幅度大于门限，表示该频率点被占用，设定该频率点数值 S(n) 为 0 ；如果功率谱幅度小于门限，表示该频率点空闲，设定该频率点数值 S(n) 为 1。通过功。

19、率谱幅度比较，能够得到由数值 0、 1 组成的频谱感知判决矢量，用来描述外部环境频率点使用情况。在认知扩频通信系统中，无论是发送端还是接收端，通过频谱感知与比较得到的频谱感知判决矢量是一致的。 0033 S203 ：随机相位序列发生器模块3产生随机相位序列组PP1,P2,Pi,PU，其中 Pi pi(0),pi(1),pi(N-1) 表示第 i 个随机相位序列。本实施方式中，第 i 个随说明书 CN 103501206 A 5 4/5 页 6 机相位序列其中 U 为随机相位序列数量， mi(n) 表示随机相位， n 的取值范围为 0 n N-1， j 表示虚数单位。。

20、在实际应用中，随机相位序列 Pi采用伪随机相位序列。本实施方式中，产生伪随机相位序列 Pi的具体方式为：先产生伪随机比特序列，然后将其输入至 r 位抽头的相位映射器得到相应的伪随机相位序列 Pi，抽头位数 r 根据实际情况确定。在具体应用实施时，相位映射器可采用 2r-MPSK 或其他类似方式进行相位映射。 0034 S204 ：认知频谱随机相位序列生成器模块 4，用于将频谱比较模块 2 得到的频谱感知判决矢量 S 与随机相位序列发生器模块 3 得到的随机相位序列 Pi进行逐元素乘法运算，得到认知频谱随机相位序列 Bi Sdiag(Pi)， diag(Pi) 表示对。

21、角元素为 Pi中元素的对角矩阵。认知频谱随机相位序列 Bi主要用于产生具有噪声特性的序列，具有低截获概率，并可以在多址接入方式中区分不同的用户。 0035 S205 ：傅里叶逆变换模块 5 将认知频谱随机相位序列生成器模块 4 输出的认知频谱随机相位序列 Bi进行傅里叶逆变换得到基础序列 bi bi(0),bi(1),bi(N-1) IFFTBi， bi中的第 n 个元素为： 0036 0037 其中， n 的取值范围为 0 n N-1，为功率归一化因子， C为频谱感知判决矢量 S 中数值为 1 的元素集合，即空闲频率点的集合。 0038 S103 ： Kronecker 。

22、乘法器模块 7 将步骤 S101 得到的 U 个完美自相关序列 Ai和步骤 S102 得到的 U 个基础序列 bi对应进行 Kronecker 乘法运算，即 Ai与 bi进行 Kronecker 乘法运算得到准完美序列 ci ci(0),ci(1),ci(LN-1)，其中 ci中第 h 个元素为： ci(h) ai(l)bi(n),h lN+n。从而得到准完美序列组 C c1,c2,ci,cU。 0039 实施例 0040 本发明得到的序列 ci 的表达式为： 0041 ci ai(0)bi(0),ai(0)bi(n),ai(0)bi(N-1), 0042 ai(1)bi(0),ai。

23、(1)bi(n),ai(1)bi(N-1), 0043 ai(L-1)bi(0),ai(L-1)bi(n),ai(L-1)bi(N-1) 0044 圆周自相关函数的表达式为： 0045 0046 圆周互相关函数的表达式为： 0047 0048 为了说明本发明的有益效果，采用具体实施例进行了实验仿真，仿真中采用的相当函数幅度为归一化幅度。仿真参数为：频谱感知得到的频率点数量 N 64，频谱感知判说明书 CN 103501206 A 6 5/5 页 7 决矢量为： 0049 S ones(16,1);zeros(8,1);ones(16,1);zeros(8,1);ones。

24、(16,1) ； 0050 即 64 个频率点中，前 16 个频率点未被占用， S(n) 1 ；之后 8 个频率点被占用， S(n) 0 ；之后 16 个频率点未被占用， S(n) 1 ；之后 8 个频率点被占用， S(n) 0 ；最后 16 个频率点未被占用， S(n) 1。 0051 设置序列个数 U 4。随机相位序列组 P P1,P2,P3,P4 采用长度为 64 的 Zadoff-Chu 序列，对应的根序列分别为 3， 5， 7， 9。 0052 完美自相关序列的长度 L 16，完美自相关序列组 A A1,A2,A3,A4 为： 0053 A1 11111j-1-j1-。

25、11-11-j-1j 0054 A2 1j-1-j1-11-11-j-1j1111 0055 A3 1-11-11-j-1j11111j-1-j 0056 A4 1-j-1j11111j-1-j1-11-1 0057 根据本发明准完美序列设计方法，得到序列组Cc1,c2,c3,c4，可见序列ci的长度为 1024。 0058 图 2 为本发明具体实施例的圆周自相关函数示意图。如图 2 所示，当 0，圆周自相关函数的归一化幅度为 1 ；当 0 | 64 时，归一化幅度不为 0 ；当 | 64，圆周自相关函数的归一化幅度为 0。可见，本实施例中采用本发明得到的序列组 C c1。

26、,c2,c3,c4 的绝大部份圆周自相关函数取值为零。 0059 图 3 为本发明具体实施例的圆周互相关函数示意图。本仿真实施例中是以 ()的圆周互相关函数为例，根据ci的表达式可知本仿真实施例中，当192320，圆周互相关函数不为0。如图3所示，当192320时，()的圆周互相关函数的归一化幅度不为0，其他均为0。可见，本实施例中采用本发明得到的序列组Cc1,c2,c3,c4 的绝大部分圆周互相关函数取值为零。 0060 尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。说明书 CN 103501206 A 7 1/1 页 8 图 1 图 2 图 3 说明书附图 CN 103501206 A 8 。

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