徐登明,孟 晨
(中國民航大學a.中歐航空工程師學院;b.理學院,天津 300300)
式中cH表示復向量c 的共軛轉置。在實際應用中,Imax()是碼本的性能度量,希望碼本具有盡可能小的內積互相關值,即對于給定的K,希望構造出N 盡可能大且Imax()盡可能小的碼本。
1974 年,Welch[1]給出Imax()的一個下界。
引理1(Welch 界) 對任意一個參數為(N,K)且N≥K 的碼本都有
此外,等號成立當且僅當對任意的(i,j)且i≠j 都有
把上述碼本的Welch 界記為IW,達到Welch 界的碼本稱為最優(yōu)碼本,也稱為MWBE(maximum-Welch-boundequality)[2]碼本。這類碼本在CDMA(code division multiple access)通信系統(tǒng)[3]、編碼理論[4]等領域都有廣泛應用。
然而,最優(yōu)碼本的構造較為困難。多年來,最優(yōu)碼本的構造方法非常有限。在實際應用中,漸近最優(yōu)碼本可以作為最優(yōu)碼本較好的替代品。因此,許多學者致力于構造漸近最優(yōu)碼本,即碼本的稍微大于Welch 界,而當N 足夠大時幾乎達到Welch 界,也即碼本的參數滿足
目前構造漸近最優(yōu)碼本的方法有:幾乎差集[5-7]、相關差集[8]、二元行選擇序列[9-10]、有限域上的指數和[11-13]。最近,在文獻[14-15]中,分別利用特征為p2的Galois環(huán)R=GR(p2,p2r)和局部環(huán)上的指數和給出新的漸近最優(yōu)碼本。由于這些文獻所選環(huán)的特殊性,導致碼本的參數不夠靈活,因此,希望在更一般的環(huán)上構造出新的漸近最優(yōu)碼本,使其參數更為靈活,這對碼本的實際應用是有意義的。
本小節(jié)介紹特征為pn的Galois 環(huán)的基本知識,介紹該環(huán)上高斯和與Jacobi 和的成果,為之后主要結論的證明做準備。關于Galois 環(huán)的更多知識參考文獻[16]。
令T={0,1,ξ,ξ2,…,ξq-2}且T*=T -{0},則任意的元素r∈GR(pn,pns)可以唯一寫成r=a0+pa1+p2a2+…+pn-1an-1,a0,a1,…,an-1∈T。此外,r 是可逆元當且僅當a0≠0。設R*表示R 的可逆元集合,M=pR 表示R 的唯一最大理想,則R*=T*×(1+M)。易知|R|=qn,|R*|=qn-qn-1,|M|=qn-1且對每個0≤k≤n有|pkR|=qn-k。
設1≤k≤n,令Rk={a0+pa1+…+pk-1ak-1|a0,a1,…,ak-1∈T},則每個r∈R*可以唯一寫成r=a+pkb,其中a∈R*k,b∈Rn-k。
由以下引理可確定平凡情況下Jacobi 和的值,證明方法同文獻[12]中的引理4。
引理2設m≥2 且a∈R。方程x1+x2+…+xm=a的解(c1,c2,…,cm)∈(R*)m的數量為
根據文獻[18]中的引理3 可得下列結論。
在本節(jié),給出4 類漸近最優(yōu)碼本的構造。
設χ 和λa分別是R 的乘法特征和加法特征。令K=|R*|。定義
設χ 和λa分別是R 的乘法特征和加法特征。定義
設m≥2,a∈R*。令S(n,m)*={x1+x2+…+xm=a|x1,x2,…,xm∈R*},K=|S(n,m)*|。取定Rn-1,s的一個乘法特征ψ0。
余下的證明同定理3。
基于Galois 環(huán)上高斯和與Jacobi 和的結論,給出4 類新的碼本構造,并證得這些碼本關于Welch 界漸近最優(yōu)。與已有結果進行比較可知,碼本參數是新的且靈活的,而且這些碼本可以涵蓋部分有限域上的相關結論。