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Galois 环上渐近最优码本的构造

2022-12-19徐登明

中国民航大学学报 2022年5期
关键词:码本环上高斯

徐登明,孟 晨

(中国民航大学a.中欧航空工程师学院;b.理学院,天津 300300)

式中cH表示复向量c 的共轭转置。在实际应用中,Imax()是码本的性能度量,希望码本具有尽可能小的内积互相关值,即对于给定的K,希望构造出N 尽可能大且Imax()尽可能小的码本。

1974 年,Welch[1]给出Imax()的一个下界。

引理1(Welch 界) 对任意一个参数为(N,K)且N≥K 的码本都有

此外,等号成立当且仅当对任意的(i,j)且i≠j 都有

把上述码本的Welch 界记为IW,达到Welch 界的码本称为最优码本,也称为MWBE(maximum-Welch-boundequality)[2]码本。这类码本在CDMA(code division multiple access)通信系统[3]、编码理论[4]等领域都有广泛应用。

然而,最优码本的构造较为困难。多年来,最优码本的构造方法非常有限。在实际应用中,渐近最优码本可以作为最优码本较好的替代品。因此,许多学者致力于构造渐近最优码本,即码本的稍微大于Welch 界,而当N 足够大时几乎达到Welch 界,也即码本的参数满足

目前构造渐近最优码本的方法有:几乎差集[5-7]、相关差集[8]、二元行选择序列[9-10]、有限域上的指数和[11-13]。最近,在文献[14-15]中,分别利用特征为p2的Galois环R=GR(p2,p2r)和局部环上的指数和给出新的渐近最优码本。由于这些文献所选环的特殊性,导致码本的参数不够灵活,因此,希望在更一般的环上构造出新的渐近最优码本,使其参数更为灵活,这对码本的实际应用是有意义的。

1 预备知识

本小节介绍特征为pn的Galois 环的基本知识,介绍该环上高斯和与Jacobi 和的成果,为之后主要结论的证明做准备。关于Galois 环的更多知识参考文献[16]。

令T={0,1,ξ,ξ2,…,ξq-2}且T*=T -{0},则任意的元素r∈GR(pn,pns)可以唯一写成r=a0+pa1+p2a2+…+pn-1an-1,a0,a1,…,an-1∈T。此外,r 是可逆元当且仅当a0≠0。设R*表示R 的可逆元集合,M=pR 表示R 的唯一最大理想,则R*=T*×(1+M)。易知|R|=qn,|R*|=qn-qn-1,|M|=qn-1且对每个0≤k≤n有|pkR|=qn-k。

设1≤k≤n,令Rk={a0+pa1+…+pk-1ak-1|a0,a1,…,ak-1∈T},则每个r∈R*可以唯一写成r=a+pkb,其中a∈R*k,b∈Rn-k。

由以下引理可确定平凡情况下Jacobi 和的值,证明方法同文献[12]中的引理4。

引理2设m≥2 且a∈R。方程x1+x2+…+xm=a的解(c1,c2,…,cm)∈(R*)m的数量为

根据文献[18]中的引理3 可得下列结论。

2 渐近最优码本的构造

在本节,给出4 类渐近最优码本的构造。

2.1 第1 类构造

设χ 和λa分别是R 的乘法特征和加法特征。令K=|R*|。定义

2.2 第2 类构造

设χ 和λa分别是R 的乘法特征和加法特征。定义

2.3 第3 类构造

设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的一个乘法特征ψ0。

2.4 第4 类构造

余下的证明同定理3。

3 结语

基于Galois 环上高斯和与Jacobi 和的结论,给出4 类新的码本构造,并证得这些码本关于Welch 界渐近最优。与已有结果进行比较可知,码本参数是新的且灵活的,而且这些码本可以涵盖部分有限域上的相关结论。

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