Spectral Efficiency of Random Time-Hopping CDMA
传统上与脉冲通信配对，跳时CDMA（TH-CDMA）是一种多址技术，与传统的直接序列CDMA（DS-CDMA）（其中$N_\mathsf{s}=N$）相比，该技术通过将用户的传输编码成占据包括在符号周期中的总$N$中的$N_\mathsf{s}$码片子集的脉冲来在时间上分离用户。这项工作分析了TH-CDMA随机扩展，通过确定是否特有的理论限制是可识别的，与最佳和次优的接收机结构，特别是在典型的情况下，稀疏扩展，即$N_\mathsf{s}=1$。结果表明，TH-CDMA有一个根本不同的行为比DS-CDMA，其中的关键作用所发挥的能量集中，典型的跳时，直接关系到其固有的“不均匀”使用的自由度。
2015-10-02 cs.IT math.IT
Asynchronous CDMA Systems with Random Spreading-Part II: Design Criteria
研究了完全异步码分多址（CDMA）系统。在第一部分中，异步CDMA系统的基本限制分析的频谱效率和SINR的最佳线性检测器的输出。第二部分的重点是低复杂度的线性多用户检测器的系统中，许多用户承认一个多级表示，如降低秩多级维纳滤波器，多项式扩展检测器，加权线性并行干扰消除器的设计。本文研究了超宽带、码片脉冲整形和时延分布对次优线性接收机结构CDMA系统的影响。给出了通用重量设计的递推表达式。在信干噪比方面的性能推导出在大系统的限制和同步系统的性能改善量化。这些考虑区分了形成离散时间统计的两种方法：码片匹配滤波和过采样。
2009-11-26 cs.IT math.IT math.PR
Optimization of sequences in CDMA systems: a statistical-mechanics approach
统计力学方法不仅可用于分析无线通信系统的宏观系统性能，而且可用于讨论无线通信系统的设计问题。本文讨论了码分多址（CDMA）系统中扩频序列的设计问题，作为一个例子，说明了统计力学方法的实用性。本文用复制方法分析了随机扩频CDMA信道输入输出之间的平均互信息，并讨论了以平均互信息作为优化度量的优化问题。它已被证明是最大化的平均互信息正交不变的随机Welch界相等（WBE）扩展序列。
2008-10-01 cs.IT math.IT
Optimal Sequence and Performance for Desired User in Asynchronous CDMA System
我们考虑异步CDMA系统在无衰落环境中，特别关注某个用户。本文将这一特定用户称为期望用户。在这种情况下，最佳序列，最大信号干扰噪声比（SINR）和最大容量的期望用户导出与其他扩频序列是给定的和固定的。此外，最大信干噪比和最佳序列的期望用户被写在一个矩阵的最小特征值和相应的特征向量，分别。由于它不是直接获得的最大SINR的显式形式，我们评估SINR，并获得最大SINR的上下界。从这些界限，最大SINR可能会变得更大的其他扩展序列的二次形式的书面数量减少。此外，我们提出了一种方法来获得扩展序列的所有用户实现大的信干噪比。我们所提出的方法的性能进行了数值验证。
2019-06-09 cs.IT math.IT
Quasi-Large Sparse-Sequence CDMA: Approach to Single-User Bound by Linearly-Complex LAS Detectors
我们提出了一种准大随机序列（QLRS）CDMA，其中K个用户通过一个频谱扩展因子为N的公共信道接入一个点。每个比特由时间扩展因子B扩展，并在时间和频率上扩展的BN码片随机序列上跳跃。每个用户复用并发送B个扩展比特，并且总信道负载为α = K/N比特/s/Hz。线性复数LAS检测器检测传输的比特。当B趋于无穷大时，如果α < 1/2 - 1/（4ln ~ 2），则每个发送比特在高SNR状态下达到BER的单比特界，就好像没有干扰比特一样。在仿真中，当比特数BK >= 500时，每个比特可以接近高达1比特/秒/赫兹的α的单比特界限。在本文中，我们进一步提出了准大稀疏序列（QLSS）CDMA，它是将QLRS-CDMA中的稠密序列替换为稀疏序列。仿真结果表明，当非零码片数仅为16时，误码率已经接近于QLRS-CDMA，而由于序列稀疏性，复杂度显著降低。
2008-02-23 cs.IT math.IT
Spreading Code and Widely-Linear Receiver Design: Non-Cooperative Games for Wireless CDMA Networks
研究了接收端采用宽线性检测的多用户无线码分多址数据网上行链路非协作收发机的优化问题。虽然以前在这方面的工作集中在一个简单的实信号模型，在本文中使用的数据的基带复表示，以便适当地考虑到接收信号的I和Q分量。对于接收信号不正确的情况，考虑了一种宽线性接收结构，分别处理数据及其复共轭。几个非合作的资源分配游戏被认为是这种新的情况下，通过使用宽线性检测的性能增益进行了评估，通过理论分析。数值结果证实了理论研究结果的有效性，并表明，利用非合作资源分配中的数据的不适当的性质带来显着的多用户无线系统的性能改善。
2009-06-18 cs.GT cs.IT math.IT
A Family of Likelihood Ascent Search Multiuser Detectors: Approach to Single-User Performance via Quasi-Large Random Sequence CDMA
自从Tse和Verdu证明了全局最大似然（GML）检测器在大随机扩频（LRS）CDMA的极限下达到单位渐近多用户效率（AME）以来，还没有发现次优检测器达到单位AME。本文证明了在LRS-CDMA系统中，当信道负载< 1/2 - 1/（4ln ~ 2）bits/s/Hz时，具有线性比特复杂度的WSLAS检测器可以达到单位AME。对于任意用户数的实际系统，本文提出了一种准LRS-CDMA系统，使其在高信噪比条件下接近单用户性能。
2007-11-24 cs.IT math.IT
Sequence Design for Cognitive CDMA Communications under Arbitrary Spectrum Hole Constraint
为了在认知无线电（CR）网络中支持低频谱密度的准同步码分多址（QS-CDMA）无干扰通信，需要设计一组具有零相关区（ZCZ）特性的CDMA扩频序列。然而，不能使用传统的ZCZ序列（其假设整个频谱带的可用性），因为它们的正交性将被CR信道中的频谱空洞约束破坏。迄今为止，ZCZ CR序列的分析构建仍然是开放的。利用Kronecker序列的性质，提出了一类新的序列族（称为“准ZCZ”CR序列），该序列在任意谱洞约束下均具有零互相关和近零自相关区性质。此外，提出了一种新的算法，联合优化的峰均功率比（PAPR）和所提出的准ZCZ CR序列的周期自相关。仿真结果表明，它们使CR-CDMA系统的单用户误比特率性能优于传统的非连续多载波CDMA和变换域通信系统;由于宽带扩展，它们还使CR-CDMA系统比非连续OFDM系统对频谱感知失配具有更强的弹性。
2014-10-04 cs.IT math.IT
Asynchronous CDMA Systems with Random Spreading-Part I: Fundamental Limits
本文计算了在大系统极限下随机扩频的异步码分多址（CDMA）系统的频谱效率，该系统允许任意码片波形和频率平坦衰落。信号干扰和噪声比（SINR）的次优接收机，如线性最小均方误差（MMSE）检测器，推导出。该方法是通用的，并且可选地甚至允许通过对接收信号进行欠采样而获得的统计。所有的性能指标作为一个功能的芯片波形和延迟分布的用户在大系统的限制。事实证明，在码片级上同步用户会损害带宽大于奈奎斯特带宽的所有码片波形的性能，例如，积极的滚降因素。例如，在UMTS标准中要求的脉冲整形的情况下，用户同步在10 dB归一化信噪比下将频谱效率降低高达12%。并行性的好处源于这样的发现，即如果用户在码片级上不同步，则码片波形的过量带宽实际上跨越信号空间中的附加维度。线性MMSE检测器的分析表明，限制干扰的影响，可以在用户域和频域解耦，从而产生的有效干扰谱密度的概念。这推广和完善了Tse和Hanly的有效干扰概念。在第二部分中，分析扩展到任何线性检测器，承认一个表示为多级检测器和准则的设计低复杂度的多级检测器与通用的权重。
2009-11-28 cs.IT math.IT math.PR
Blind Adaptive Subcarrier Combining Technique for MC-CDMA Receiver in Mobile Rayleigh Channel
针对移动瑞利衰落信道下的MC -CDMA接收机，提出了一种新的子载波合并技术.该算法利用用户在不同子载波上重复扩频序列形成的结构，在不知道信道幅度和训练序列的情况下，同时抑制多址干扰（MAI）和提供隐式信道跟踪。这是通过采用简单的梯度下降算法自适应地对每个符号周期中的每个子载波进行加权来实现的，以满足具有明智的步长选择的恒模（CM）标准。与传统的最大比合并和等增益合并技术相比，即使在高信道多普勒速率下，也以O（N）的数量级具有相似的复杂度来显示改进的BER和用户容量性能。
2011-02-26 cs.IT math.IT
Blind user detection in doubly-dispersive DS/CDMA channels
在这项工作中，我们考虑的问题，检测一个新的用户在一个直接序列/码分多址（DS/CDMA）系统与双色散衰落信道的存在，我们提出了一种新的盲检测策略，只需要知识的扩频码的用户被检测，但没有先验信息的时变信道冲激响应和多址干扰的结构。该检测器具有有限的恒虚警率（CFAR）的设计假设下，同时提供令人满意的检测性能，即使在存在强同信道干扰和高用户移动性。
2009-09-17 cs.IT math.IT
Non-Linear Programming: Maximize SNR for Designing Spreading Sequence - Part II: Conditions for Optimal Spreading Sequences
信噪比是无线通信的一个重要指标。在CDMA系统中，使用扩频序列。本系列文章将扩频序列的求解方法归结为非线性规划的求解：最大化信噪比。在本文中，我们得到了最优化问题的表达式信噪比在第一部分推导出的整体解的必要条件。我们数值求解的问题，并评估两个因素，均方相关性和最大均方相关性的解决方案。
2016-12-28 cs.IT math.IT
SNR Maximization as a Non-Linear Programming -Towards Optimal Spreading Sequence-
信噪比是无线通信的一个重要指标。有许多方法可以提高SNR。在CDMA系统中，使用扩频序列。我们考虑了频率选择性广义平稳非相关散射（WSSUS）信道，并评估了最坏情况下的信噪比。我们构造了最大化信噪比均值下界的非线性规划。如果不考虑范数约束，则该问题成为凸规划。我们推导出必要条件的最佳扩频序列的问题。
2016-10-14 cs.IT math.IT
Analysis of Belief Propagation for Non-Linear Problems: The Example of CDMA (or: How to Prove Tanaka's Formula)
本文研究二进制信号和加性高斯白噪声环境下的码分多址多用户检测问题。提出了一种基于随机稀疏签名的扩频序列方案和一种线性时间复杂度的基于置信传播的检测算法。在新方案中，每个用户在大系统限制中将其功率传送到有限数量的码片l上。我们分析了BP检测的性能，并证明了在l-> \infty极限下，它们与最优（符号MAP）检测的性能一致。在相同的限制，我们证明了系统的信息容量收敛到田中的随机“密集”签名公式，从而提供了这个公式的第一个严格的理由。除了计算上的方便，新的计划允许优化密切类似于不规则的低密度奇偶检验代码合奏。
2006-02-07 cs.IT math.IT
The Size of Optimal Sequence Sets for Synchronous CDMA Systems
具有处理增益$N$并支持$K$功率受限用户的符号同步CDMA系统的总容量是通过使用至多$2N-1$序列来实现的。类似地，支持要求特定数据率的$K$用户的符号同步CDMA系统上的最小接收功率（每码片能量）是通过使用最多$2N-1$序列来获得的。如果系统中存在$L$超大用户，则最多需要$2N-L-1$序列。$2N-1$是保证一维信令的最优分配所需的最小序列数。如果允许几个用户（至多$N-1$）在多个维度上发信号，则$N$正交序列是足够的。如果不存在超大用户，则这些分离的用户每个仅需要在两个维度上发信号。通过证明Weyl关于两个厄米特矩阵之和的交错特征值的一个众所周知的结果的逆，示出了上述结果，其中一个厄米特矩阵的秩为1。逆是类似于米尔斯基的逆交错特征值定理的边界矩阵。
2008-02-27 cs.IT math.IT
Comparative Analysis of Peak Correlation Characteristics of Non-Orthogonal Spreading Codes for Wireless Systems
基于CDMA的无线系统的性能在很大程度上取决于伪随机扩频码的特性。扩频码应仔细选择，以确保自相关函数的最高可能峰值和较低的相关峰值（旁瓣）在非零时移。同时，要求在所有时移处的零互相关值，以便消除接收机处的多址干扰的影响。但不存在同时具有这两种特征的代码族。这就是为什么在本文中已经作出了详尽的努力，以评估各种非正交扩频码的峰值相关特性，并提出了一个合适的解决方案。
2012-06-11 cs.IT math.IT
The Enigma of CDMA Revisited
在本文中，我们探讨了神秘的同步CDMA应用于无线和光通信系统下的用户符号和签名矩阵条目非常一般的设置。信道用任意分布的实/复加性噪声建模。解决了两个问题。第一个问题是在这些一般设置下，在没有加性噪声的情况下是否存在过载的无错码，如果存在，是否存在任何实用的最佳解码算法。第二个问题是当用户数据和签名码采用任意实数或复数字母（有限或无限）时，信道容量和的界。针对第一个问题，我们已经开发出实用的最大似然（ML）解码算法过载CDMA系统的一大类字母。针对第二个问题，提出了一个一般定理，其中对于给定的CDMA系统，作为特殊情况，可以导出关于用户数、扩频增益和信噪比（SNR）的和容量下限。为了显示的权力和效用的主要定理，一些特殊情况下的和容量界进行了模拟。本文的一个重要结论是，中小规模CDMA系统的总容量的上、下界同时依赖于输入和特征符号，这与文献中关于大规模CDMA系统的渐近结果相反（本文也证实了这一点），在大规模CDMA系统中，特征符号和统计量在渐近总容量中消失.此外，这些问题是调查的情况下，不是所有的用户都是活跃的。此外，上界和渐近界的推导和数值计算，并与其他推导。
2010-05-05 cs.IT math.IT
Non-Linear Programming: Maximize SNR for Designing Spreading Sequence - Part I: SNR versus Mean-Square Correlation
信噪比是无线通信的一个重要指标。在CDMA系统中，使用扩频序列。本系列文章给出了以信噪比最大化为目标的非线性规划的解作为扩频序列的推导方法。在本文中，我们考虑一个频率选择性的广义平稳非相关散射（WSSUS）信道，并评估最坏情况下的SNR。在此基础上，推导出了新的信噪比表达式，其主项由周期相关项和非周期相关项组成。一般来说，SNR和均方相关之间存在关系，均方相关是扩频序列性能的指标。然后，我们展示了我们的表达和他们之间的关系。有了这个表达式，我们可以用拉格朗日乘子法最大化信噪比。在第二部分中，我们利用这个表达式构造了两类优化问题，并对它们进行了评价。
2016-12-25 cs.IT math.IT
Orthogonal Multilevel Spreading Sequence Design
有限域变换是扩频序列设计的一种新工具。这种方法利用了定义在一个复杂的有限域上的同步非二进制序列的正交特性。这是有前途的信道支持高信噪比。基于这种序列的新的数字复用方案也已被介绍，这是多级码分复用。这些方案称为伽罗瓦域分复用（GDM）是基于变换，存在快速算法。从硬件的角度来看，它们也很方便，因为它们可以由数字信号处理器实现。提出了一种基于伽罗瓦域上的多级扩频序列的高效带宽码分多址（CDMA）系统。这种方案相对于经典多址数字方案的主要优点是它们更好的频谱效率。伽罗瓦-傅立叶变换包含一些冗余，并且仅需要传输割圆系数，从而产生紧凑的频谱要求。
2015-02-20 cs.IT math.IT
On Partly Overloaded Spreading Sequences with Variable Spreading Factor
期望未来的无线通信系统支持多业务操作，即，特别是多速率以及多级服务质量（QoS）要求。这种演进主要是由物联网（IoT）的成功和机器类型通信（MTC）的日益增长所驱动的。尽管在过去的几年中，无线通信系统中的信息主要由人类产生或至少由人类请求，并且也由人类处理，但是我们现在可以看到范式转变，因为所谓的机器类型通信正变得越来越重要。随着这些变化，我们还遇到了关于服务质量要求、数据速率要求、延迟约束、不同占空比等的变化。因此，新的通信系统的挑战将是有效地实现不同的用户类型及其不同的需求。在本文中，我们提出了部分超载的扩频序列，即序列是全球正交的序列和序列的干扰的一个子集，而正交的全球正交序列。此外，我们能够改变这些序列的扩频因子，这使我们能够灵活地分别为不同的服务类型或用户类型分配适当的序列。我们建议使用这些序列的CDMA信道接入的方法，这是能够灵活地支持不同的业务类型。
2018-01-12 cs.IT cs.NI eess.SP
Low Correlation Sequences over the QAM Constellation
本文首先介绍了在大小为M^2=4^m的QAM星座上的低相关序列族及其作为CDMA设置中的扩频序列的潜在适用性。五个结构，它示出了如何这样的序列家庭有能力传输更大量的数据，以及使可变速率的反向链路上的信令。规范族CQ具有周期N，归一化最大相关参数theta_max由A sqrt（N）限制，其中“A”的范围从16-QAM情况下的1.8到大M的3.0。在CDMA设置中，每个用户能够在扩频序列的每个周期传送2 m比特的数据，通过将序列族的大小减半，该扩频序列可以增加到3 m比特的数据。用于构建CQ的技术很容易扩展到产生更大的序列家族，并提供了一个例子。所选系列SQ具有较低的theta_max值，但仅允许（m+1）比特数据调制。交织的16-QAM序列族IQ具有theta_max <= sqrt（2）sqrt（N）并且支持3比特数据调制。剩余的两个族在M^2-QAM星座的大小为2 M的正交PAM（Q-PAM）子集上。与系列SQ相比，系列P具有较低的theta_max值，同时仍然允许（m+1）比特数据调制。在8进制Q-PAM星座上的交织族IP允许3比特数据调制，并且有趣的是，实现了theta_max的Welch下界。
2007-11-28 cs.IT math.IT
