DSCDMA系统中基于信号子空间的盲降秩多用户检测
多径衰落信道下基于子空间的RLS盲多用户检测
2008 年 12月 JOURNALOF CIRCUITS AND SYSTEMS December ， 2008 文章编号：1007-0249 (2008) 06-0034-06多径衰落信道下基于子空间的RLS 盲多用户检测*兰元荣1， 王东昱2， 武梦龙2， 杨大成1（1. 北京邮电大学 93#，北京邮电大学 无线通信中心，北京 100876；2. 北方工业大学 信息工程学院，北京 100041）ᐢገǖ本文在RLS 盲检测算法的基础上，利用子空间的概念，构建了基于子空间的RLS 多用户盲检测算法，在仅仅需要知道目标用户的特征序列和定时的条件下，自适应地估计检测向量，通过理论分析表明，改进的检测算法在运算复杂度上低于满秩RLS 算法[7]。
仿真结果表明，改进的检测算法收敛性能优于满秩RLS 算法，同时在特征序列畸变条件下表现出健壮性也远优于满秩RLS 检测算法。
ਈࠤǖ盲多用户检测；DS/CDMA ；MAI ；RLS 滤波算法；收敛性分析 ᒦᅄॊಢǖTN92ᆪማܪဤ൩ǖA1 引言MAI 是CDMA 系统最主要的干扰，因此消除MAI 对系统性能的影响一直是研究的一个热点，为能够成功地消除MAI 并正确地检测出目标用户的信息比特，在接收端应该知以下的一个或者几个量：1）目标用户的扩频序列；2）其它干扰用户的扩频序列；3）目标用户的传输时延；4）其它干扰用户的传输时延；5）其它干扰用户相对于目标用户接收信号的幅度；6）每一个用户的训练序列。
最佳的多用户接收机由Verdu [1]提出，在需要知道1）~5）的情况下，其计算复杂度随着用户数目的呈指数倍增长，因此不可能在实际中运用。
解相关多用户检测[2]，最小均方误差估计（MMSE ）以及等价的MOE [3,4]和最佳检测器[1]相比较，复杂度得到了降低。
[5]中的解相关多用户检测器和[6]自适应MMSE 检测器需要为每一个用户进行序列训练。
相比较而言，自适应盲多用户检测则和传统接收机一样，只需要知道1）和3），近年来，有关盲多用户的检测的研究见诸于文献[3,7~14]。
基于子空间约束RLS的半盲多用户检测算法
基于子空间约束RLS的半盲多用户检测算法孟艳;汪晋宽;朱俊【期刊名称】《信号处理》【年(卷),期】2008(024)001【摘要】考虑实际的MC-CDMA上行链路,深入研究了基于RLS算法实现的MOE(RLS-MOE)盲自适应多用户检测,提出了MC-CDMA系统下一种基于子空间约束RLS的半盲多用户检测算法.在MOE盲多用户检测的基础上,利用小区内用户的已知扩频码设计了一种MOE半盲多用户检测器.将子空间方法和RLS算法相结合提出一种基于子空间约束的RLS 算法,使用该算法自适应得到MOE的权向量.本文算法利用所有已知用户的扩频码抑制了小区内用户的干扰,子空间约束的RLS 算法降低了噪声的影响,从而改善了系统的性能.修正的PASTd算法实现了信号的自适应跟踪,大大降低了计算量.仿真实验表明,本文算法的输出信干噪比和误码率性能优于RLS-MOE盲多用户检测,更接近于最优值.【总页数】4页(P157-160)【作者】孟艳;汪晋宽;朱俊【作者单位】东北大学,信息科学与工程学院,辽宁沈阳,110004;东北大学,信息科学与工程学院,辽宁沈阳,110004;东北大学,信息科学与工程学院,辽宁沈阳,110004【正文语种】中文【中图分类】TN91【相关文献】1.基于子空间跟踪的数据压缩半盲多用户检测 [J], 孟令同;高闯;段浩楠;程云飞;2.基于子空间新型跟踪策略的RLS盲多用户检测算法 [J], 黄如浩;何培宇;于文君;高勇3.多径衰落信道下基于子空间的RLS盲多用户检测 [J], 兰元荣;王东昱;武梦龙;杨大成4.基于RLS的改进型盲多用户检测算法 [J], 刘婷;张立毅;孙云山5.基于子空间跟踪的数据压缩半盲多用户检测 [J], 孟令同;高闯;段浩楠;程云飞因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
DS—CDMA系统中的盲多用户检测器及相关的恒模算法
假设 条 件 ： 同步 系统 ， 波 相位 为 ０ Ａ 载 ； ＷＧＮ环
境， 不考虑多径衰落 ；Ｐ Ｋ调制 。 ＢＳ
Ｋ
ＭＡ 越大 ； Ｉ 性能降低 。
克服 多址 干扰 的方法 ：
系统模 型： ￡ ｒ ）＝ ∑Ａ（） ￡ ￡ （ ＾￡ ） ）＋ （ （
Ｌ
（ ） 频码 的设 计 （ １扩 理想码 型 的设 计 和工程 实用 码 型的设计 ） ； （） ２ 功率控 制 （ 只能减弱 ＭＡ 的影 响 ， 不 能从 Ｉ 但
ＤＳ—Ｃ ＤＭＡ 系统 中的盲 多用户 检 测 器及 相 关 的恒模 算 法
孔 祥伦
（ 南京 邮电大学 通信与信息 系统专业 ， 江苏 南京 ２００ ） １ ０ ３
摘要 ： 直接序列码分 多￣（ Ｓ－Ｃ ＭＡ） 当今 一种流行 的无线通信技术 。在 Ｄ —Ｃ ＭＡ通信 中， Ｄ Ｄ 是 Ｓ Ｄ 所有 用户信号在 时间和频率上都存在着重叠 ， 结果产生 了相互干扰 。本文研 究超宽带 Ｄ Ｓ—Ｃ ＭＡ 系统 中的盲 多用户检 测 器及 相 Ｄ
恒模算法的特点是利用 目标信号本身的恒模特 性减轻多址干扰和噪声对误码率 的影响 ， 是一种基 于码 片速率 的多 用 户检 测 器 ， 质上 是 一 种解 扩 码 实
ｄ（ ．） ｔ
干扰信 号在基站 的接 收功率 边会 比 目标用 户信 号 的 接 收功 率大很 多 ， 这样 ， 统接收 机 的输 出 中多址干 传 扰分量 就可 能很 严 重 ， 至会 淹没 目标用 户 的信号 。 甚
这种现 象称 为远 近 效 应 （ ｅｒ ａ ｒｂｅ 。远近 ｎ ａ —ｆ ｐｏ ｌ ｒ ｍ）
２ 远 近 效应 和 多址 干扰
如 果干 扰用 户 比 目标 用户 距 离基 站 近很 多 ， 则
一种基于子空间跟踪的盲自适应多用户检测器
来研究线性盲多用户检测 ，利用子空 间跟踪算法 ，把接收信号空间分解成两个正交的 子空 间，信号子空 间和噪声子空间 ，将问题的求解投影到某一个子空间上可 以得到较
维普资讯
第 １ 期
庄 哲 民 等 ：一 种 基 于 子 空 间跟 踪 的 盲 自适 应 多 用 户检 测 器
６ １
， ＝
＾
＋
，
其 中， 是第 ｋ 个用户 的第 凡 个符号 的能量 ， ｛ ，一１ ｂ ∈ ＋１ ） 是第 ｋ个用户接收信号的 信息 比特 ， 为第 ｋ 个用户归一化扩频序列 向量 ， 是信道中噪声功率 ， 为单位功率 ｎ
低 算 法 复杂 度 和较 好 的性 能． 目前 的 研究 中 ，子 空 间跟 踪算 法 有预 测 逼 近子 空 间 跟踪 算 法 （Ａ Ｔ）】 于 压缩 的 投 影 近 似 子 空 间 算法 （Ａ Ｔ ）】 交 预 测 逼 近 子 空 间跟 Ｐ Ｓ ［、基 ５ Ｐ Ｓ ｄ 、正 踪 算 法 （ Ｐ ｓ ） 等 ．本 文 针 对 有 良好 全 局 收敛 但 收敛 速 度 不快 的 Ｐ Ｓ ｄ算 法 进行 改 Ｏ Ａ Ｔ【 １ ＡＴ 进 ，并 结 合 Ｋ ｌａ 波 原理 提 出一 种 新 的盲 Ｋ ｌａ 用 户检 测器 ． ａｍ ｎ滤 ａｍ ｎ多
摘
要 ：研 究 一 种 基 于 改 进 子 空 间 跟 踪 的 盲 自适 应 多 用 户 检 测 算 法 ，提 出 一 种 盲 自 适 应
基于TD-SCDMA的串行混合的多用户检测方法
１ ． １多用户检测 的性能指标
评价 一种 多用户检测器 的性能 ，有个主要的性 能测度 ： 误码 率 ， 也是 本 文 的仿 真 对 象 。 假定在 Ａ Ｗ Ｇ Ｎ信道，不存在干扰用户时 ，具有 能量 也 的
单用户系统的误码率定义为 ：
ｒ －、
（ ） ： Ｑ ｌ ＼ ’ ／ Ｉ
多用户检测器一般分为线性和非线性多用户检 测器 ，下 文 就 详 细 介 绍 两 种 非 线 性 检 测 方 法 ： 串 行 干 扰 删 除
（ Ｓ ｕ ｃ ｃ ｅ ｓ ｓ ｉ ｖ ｅ Ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｃ ｅ Ｃ ａ ｎ ｃ ｅ ｌ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ，Ｓ Ｉ Ｃ ）和 并 行 干扰删除 （ Ｐ ａ ｒ ａ ｌ ｌ ｅ ｌ Ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｃ ｅ Ｃ ａ ｎ ｃ ｅ ｌ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ，Ｐ Ｉ Ｃ ）。
其中 盯 为噪声方差 。 当存在多个用户时，由于多址干
扰 的 存在 ，误 码 率 会 增 大 。此 时 用 户 的 误码 率 定 义 ：
厂 厂—７ ＿ — 、
（ ） ＝ ／ ’ Ｉ
上式 （ ） 为 用户ｋ 达到 （ 盯 ） 所需 能量， 即有效能量。
图２ Ｐ ｌ Ｃ 工作原理 图 如 图 ２ 给 出 了一 个 单 级 Ｐ Ｉ Ｃ 的示意 图。图中
（ ０ ） ， （ ｏ ） ， …… ， （ ０ ） 表 示 前级接 收 机 的判决 结 果
。
，
４０ ） ， （ １ ） ， ． ． …． ． ， （ １ ） 表示本级接收机的判决结果 判 决
波 与判 决，得到本级 Ｐ Ｉ Ｃ的输 出“ ， Ｊ 。
３， １ 、
ｍ 、
２ 串行干扰消 除
TD-SCDMA系统多小区联合检测技术研究
ｂｓｄｏ ｎｌ ｃｌ ｏ ｔ ｅ ｃ ｏ ｃｎｑｅ ｈｖ ｅｎａｐ ｅ ｅ ｈｌ ｎｔ ｏ ， ｕ ｔ ａ ａｅ ｌ ａｅ ｓ ｇ ｌ ｉ ｔ ｔｎｔ ｈｉ ｓ ａｅ ｅ ｌｄｉ ｔ ｏ ｅ ｒ ｂｔｏ ｄ ｃｎ ｃ ｌ ｎ ｉ ｅ ｅ ｎ ｄ ｅ ｉ ｅ ｊ ｕ ｂ ｐ ｉ ｎｈ ｗ ｅ ｗ ｋ ｊ ｔ ｅ ｉ ｅ ｅ ｎｅｂｓｄＣ ＭＡ ｓｓ ｍ，ｈ ｉｒ ｔ ｈｕｄｉ ｌ ｅｔｏ ｔ ｅ ｃ ｏ ｅｓｍ ｍ ｃｓ ｎ ｒ ｒ ｃ－ａｅ Ｄ ｔ ｔ ｄ ｔｃ ｓｏ ｌ ｍｐｅ ｎ ｉ ｔ ｔ ｎｉ ｔ ａ ｅ ｉ ｅｆ ｕ ｔｆ ｅ ｙｅ ｅ ｓ ｉ ｍ ｊｎｄ ｅｉ ｎｈ ｔ ｏ
Ｔ — Ｃ ＭＡ系统模型如 图 １ Ｄ ＳＤ 所示 。
系统中， 使用联合检测技术来消除多址干扰 （ Ｉ 和 ＭＡ ） 符号间干扰 （ Ｉ。联合检测技术就是综合利用各种信 Ｉ） Ｓ
息及信号处理 的手段 ，对接收信号进行处理 ，从而达到 对 ＭＡ 和 ＩＩ Ｉ Ｓ 抑制或消除的 目的。
多小区联合检测技术是 Ｔ — Ｃ ＭＡ系统重要的 Ｄ ＳＤ 干扰消除技术之一， 其算法的原理与单小区联合检测算
ｔ ｈ ｏｏ ｙ Ｔ Ｓ ＤＭＡ ｓ ｍ ｎ ｉ ｏ ｔ ｔ ｎｅｆｒｎ ｅｃ ｎ ｅｌ ｉ ｃ ｏ ｏ ｉ ，ｈ ｓ ａ ｅ ｉｔ ｄ ｃ ｓ ｅｎ ｌ ｇ Ｄ－ Ｃ ｃ ｓ ｔ ｉａ ｙ ｅ ｓ ｍｐ ｒ ｎ ｔｒ ｅ ｃ ａ ｃ ｌ ｔ ｎ ｔ ｈ ｌｇｅ ｔｉ ｐ ｐ ｒ ｎｒ ｕ ｅ ａ ｉ ｅ ａ ｏ ｅｎ ｓ ｏ ｈ ａ ｋ ｒｕ ｄ ｔ ｎ ｃ ｉ ｉｌ ｏ ｅａｉ ｒ ｃ ｄ ｒｓ ａ ｐ ｉ ｔ ｏ ｄｔ ｎ ｎ ｒ ｓｄ ｓｒ ｅ ｔｅｂ ｃ ｇｏ ｎ ，ｅ ｈ ｉ ｌ ｒ ｃｐｅ ， ｐ ｒｔ ｇｐ ｏ ｅ ｕ ｅ ， ｐ ｌ ａｉｎ ｃ ｎ ｉ ｏ ｓａ ｄ ｓｅ ａ ｏ ｅ ｃ ｂ ｄ ｉ ｃ ａｐ ｎ ｓ ｎ ｃ ｏ ｉ ｎ ｃ ｉ ｉ ｎ ｄ ｔｉｉ ｖ ｒ ｌ ｒａ ， ｏ ｃ ｄ ｄａ ｐ ｃｆ ｐｉａ ｏ ｆ ｅ ｏ ｅ ｌｎｓ ｅ ａ ａｅ ｓ ｃ ｎ ｌ ｅ ｅ ｉ ｃ ｐ ｌ ｔ ｎｏ ｒｃ ｍｍｅ ｄ ｔ ｎ ｄ ｒ ｃ ｌｓ ａ ｅ ｕ ｓ ｉ ａ ｃｉ ｎ ａ ｏ ｓ ｉ ｉ ｅ ． ｉ ａ ｐｎ ｐ ｎ
移动通信论文集-CDMA中的多用户检测技术
CDMA中的多用户检测技术[摘要]：本文研究了应用于CDMA移动通信系统中的各种多用户检测技术的原理和优缺点。
指出多用户检测技术主要分为线性多用户检测和干扰消除多用户检测两类，前者包括解相关检测、最小均方误差检测、子空间斜投影检测和相关矩阵多项式扩展检测，后者包括串行、并行干扰消除和判决反馈多用户检测，同时对各种多用户检测技术的特点进行了分析比较。
[关键词]：移动通信；码分多址(CDMA)；抗干扰；多用户检测1 简介第三代移动通信系统是能够满足国际电联提出的IMT－2000／FPLMTS系统标准的新一代移动通信系统，要求具有很好的网络兼容性，能够实现全球范围内多个不同系统间的漫游，不仅要为移动用户提供话音及低速率数据业务，而且要提供广泛的多媒体业务。
ITU已对IMT－2000的测试环境提出了具体标准，给出了表征IMT－2000系统的最低限度的参数，包括支持的数据速率范围、误码率标准、单向的时延标准、激活因子和业务量模型。
根据ITU的标准，世界各大电信公司联盟均已提出了自己的第三代移动通信系统方案，主要有以日本DoCoMo公司为首提出的W－CDMA、美国Lucent和Motorola等公司提出的Cdma2000、欧洲西门子和阿尔卡特等公司提出的TD－CDMA以及我国提出的拥有自主知识产权的TD－SCDMA。
总体来说，虽然这些方案不甚相同，但是全世界在第三代移动通信系统中采用宽带码分多址(CDMA)技术已经达成共识。
我国现在已经具备了第二代移动通信系统的整体开发能力，但在第三代移动通信系统的研究开发方面还刚刚起步。
当前最为迫切的任务是进行宽带CDMA通信系统的关键技术的研究工作，要努力形成自己的专利技术，提高中国电信业的独立性和与外国电信厂商竞争的能力。
宽带CDMA通信系统的关键技术包括抗干扰(多用户检测)、抗多径衰落(天线分集和RAKE接收)、抗远近效应(功率控制)等，而它们之间又是相辅相成、互相补充的，均为当前研究的热点。
基于子空间跟踪的数据压缩半盲多用户检测
引言基于子空间方法的盲多用户检测（BMUD ）最初由Wang 和Poor [1]提出，其基本思想是用信号子空间参数表示出线性多用户检测器的权向量，最终解出期望用户信号。
这种方法对于上行链路的基站，虽然小区外用户的扩频码是未知的，但小区内用户的扩频码却是已知的。
因此，可以利用小区内已知用户的先验信息提高盲检测的质量。
Wang 和Host-Madsen [2]提出了基于子空间方法的半盲多用户检测（GBMUD ），这种新的检测方法适用于上行链路。
在半盲多用户检测器中，半盲线性混合检测器的性能是最优的，它具有较低的计算复杂度。
Reynolds 和Wang [3]提出了一种自适应方法。
对数据自相关矩阵的特征值及其特征向量的跟踪计算是这种自适应半盲线性混合型检测方法的关键。
然而，多数快速子空间跟踪算法没有同时跟踪计算特征值及其对应的特征向量，仅仅跟踪信号子空间的基。
因此，快速子空间跟踪算法在半盲线性混合检测中不能直接应用。
对此，魏志强,耿筱林等人[4]提出了一种称之为数据压缩半盲多用户检测（DC-GBMUD ）的检测方法。
其优点是只需跟踪信号子空间的基，从而使快速子空间跟踪算法可以在半盲线性混合检测中直接应用。
Z.Wei 和Y.Li [5]讨论了类似的问题。
Badeau [6]提出了快速逼近幂迭代（FAPI ）子空间跟踪算法，该算法具有简单的结构，较好的正交性和较低的计算复杂性。
本文将讨论把FAPI 子空间跟踪算法应用于数据压缩半盲多用户检测（DC-GBMUD ）。
１ 信号模型以下为信号模型的推导。
对于一个具有K K+ 个用户的同步基带的DS-CDMA 通信系统[2]，其中，K 个用户信息是已知的。
在均匀白高斯噪声信道中，经采样后，在一个间隔内接收端接收到的基带信号为一个N 维向量：（1）式（1）中，,k k A b 和,k kA b 分别是每个已知用户和未知用户的接收信号的幅度和信息比特序列；T 011,,,]k k k k N c c c −= s，T011(1/,,,]k k k k N c c c −= s 分别为已知用户k 和未知用户 k的归一化扩频码向量；k i c ，{1}k i c∈± 分别为已知用户k 和未知用户 k 的扩频信号序列；N 为扩频增益；符号n 代表矩阵的转置；n 为协方差矩阵为N I （N 阶单位阵），均值为0的高斯白噪声向量。
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１８４电子学报２００９年［４］ＸＣａｉ，ＨＧｅ．ＢｌｉｎｄＲｅｄｕｃｅｄ－ＲａｎｋＭＭＳＥＤｅｔｅｃｔｏｒｆｏｒＤＳ一作者简介：
ＣＤＭＡＳｙｓｔｅｍｓ［ＪＪ．ＥＵＲＡＳＩＰＪｏｕｒｎａｌｏｎＡｐｐｌｉｅｄＳｉｇｎａｌＰｒｏ・ｃｅｓｓｉｎｇ，２００２，１２：１３６５—１３７６．
１５ｊＢＹａｎｇ．ＡｎｅｘｔｅｎｓｉｏｎｏｆｔｈｅＰＡＳＴｄａｌｇｏｒｉｔｈｍｔｏｂｏｔｈｒａｎｋａｎｄ
ｓｕｂｓｐａｃｅｔｒａｃｋｉｎｇ［Ｊｊ．ＩＥＥＥＳｉｇｎａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＬｅｔｔｅｒｓ，１９９５，２（９）：１７９—１８２．
［６］ＰＳｔｒｏｂａｃｈ．Ｌｏｗ－ｒａｎｋａｄａｐｔｉｖｅｆｉｌｔｅｒｓ［Ｊ］．ＩＥＥＥＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｎ
ＳｉｇｎａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，１９９５，４４（１２）：２９３２—２９４７．
［７］王永良，等．空间谱估计理论与算法［Ｍ］．北京：清华大学出版社，２００４，
１８ＪＪＳＧｏｌｄｓｔｅｉｎ，ＩＳＲｅｅｄ．Ｓｕｂｓｐａｃｅｓｅｌｅｃｔｉｏｎｆｏｒｐａｒｔｉａｌｌｙａｄａｐ－
ｔｉｖｅｓｅｎｓｏｒａｒｒａｙｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｌＪＪ．ＩＥＥＥＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｎＡｅｒｏｓｐａｃｅ
ａｎｄＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＳｙｓｔｅｍｓ，，１９９７，３３（２）：５３９—５４３。
１９ｊＧＤｉｅｔｌ，ＷＵｔｓｃｈｉｃｋ．Ｏｎｒｅｄｕｃｅｄ－ｒａｎｋａｐｐｒｏａｃｈｅｓｔｏｍａｔｒｉｘ
ＷｉｅｎｅｒｆｉｌｔｅｒｓｉｎＭＩＭＯｓｙｓｔｅｍｓ［Ａ］．Ｐｒｏｃ．ｉｓｓＰｒｒ［ｃ］．Ｄａｒｍ—
ｓｔａｄｔ，Ｇｅｒｍａｎｙ，２００３，８２—８５．
董恩清男，１９６５年出生于辽宁省营口市，博士，山东大学威海分校教授、博士生导师．２００２年于西安交通大学获信息与通信工程孥业博士学位．２００６年一２００７年在美国哈佛大学做访问学者．主要研究兴趣包括语音编码、非平稳信号处理、多用户检测、地震勘探阵列信号处理等．Ｅ—ｍａｉｌ：ｅｎｑｄｏｎｇ＠ｓｄｕ．ｅｄｕ．ｃｒｔ
闰玉才男，１９８２年出生于河南淮阳，山东大学威海分校在读博ｆ：研究生，主要研究方向为
多用户检测、非平稳信号处理．。