码分多址_CDMA_通信系统中的多用户检测技术
通信系统的多用户检测与接入技术
通信系统的多用户检测与接入技术随着现代通信技术的迅猛发展，人们对于通信系统的需求也日益增长。
在传统的通信系统中，单用户的检测与接入技术已经得到了广泛应用。
但是，随着互联网和移动通信的快速普及，多用户的检测与接入技术成为了一个迫切需要解决的问题。
一、多用户检测技术在传统的通信系统中，常用的检测技术包括载波检测、码元检测等。
这些技术可以有效地检测出单用户发送的信号，并进行相应的处理。
然而，在多用户环境下，多个用户同时发送信号给接收端时，就需要采用更加先进的技术来实现多用户的检测。
多用户检测技术的关键在于如何准确地区分不同用户发送的信号。
一种常用的方法是利用多址技术，将不同用户的信号用不同的码元进行编码，以此来实现多用户信号的区分。
常见的多址技术包括频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）、码分多址（CDMA）等。
二、多用户接入技术多用户接入技术是指多个用户同时接入通信系统并进行通信的技术。
在传统的通信系统中，常用的接入技术包括让多个用户按照顺序一个一个地进行接入的串行接入技术。
然而，在多用户密集的环境下，串行接入技术将会导致接入效率低下，用户等待时间过长。
因此，为了提高多用户接入的效率，人们研究出了并行接入技术。
并行接入技术可以同时接纳多个用户进行通信，从而极大地提高了通信系统的容量。
常见的并行接入技术包括空分多址（SDMA）、波束赋形等。
三、融合与创新多用户检测与接入技术的发展离不开融合与创新。
在传统通信系统的基础上，结合多址技术和并行接入技术，人们提出了一系列融合创新的解决方案。
例如，相位编码多址（PSK-CDMA）将相位编码和码分多址技术相结合，既可以实现多用户的检测，又可以提高系统容量。
多径综合波束赋形技术（MRC-SDMA）将多径信号的波束进行综合，可以有效地抵消多径效应，提高系统的接收性能。
此外，随着人工智能技术的发展，人们运用深度学习等方法对多用户信号进行处理，进一步提高了检测与接入技术的性能。
DS-CDMA系统中盲多用户检测的算法研究的开题报告
DS-CDMA系统中盲多用户检测的算法研究的开题报告一、选题背景与意义在无线通信领域中，频谱资源已经成为一项非常宝贵的资源，如何有效地利用频谱资源成为无线通信技术研究和应用的难点问题之一。
DS-CDMA（直接序列码分多址）系统是一种多用户分配方案，可以在同一频段中支持多个用户同时使用，通过信号的编码和解码技术，将多个用户的信号在同一频段上区分开来，从而能有效利用频谱资源、提高频段的使用率。
DS-CDMA系统被广泛应用于无线通信系统中，如3G移动通信系统、卫星通信系统等。
然而，DS-CDMA系统在接收信号时需要进行多用户干扰消除，即多用户检测。
多用户检测是DS-CDMA系统的关键技术之一，它能够解决多用户在同一信道上传输时的干扰问题，保证接收到正确的信息。
目前，DS-CDMA系统中的多用户检测算法主要分为两类，一类是利用先验知识的检测算法，一类是不利用先验知识的盲检测算法。
相对于利用先验知识的检测算法，盲检测算法不需要知道用户的编码序列，因此可以在一定程度上提高系统的灵活性和适应性，并且也可以应用于一些情况下未知用户编码的场景。
然而，由于盲检测算法需要通过迭代计算来解决多用户检测问题，因此计算复杂度较高，且在实际情况下存在误差率较高的问题。
因此，对于盲多用户检测算法的研究，具有重要的理论和应用价值。
二、研究内容和方法本文将以DS-CDMA系统中的盲多用户检测算法为重点，研究盲多用户检测算法在DS-CDMA系统中的应用和优化。
具体内容包括以下两个方面：（1）盲多用户检测算法的基本原理和数学模型在这个方面，我们将对盲多用户检测算法的数学模型进行分析，具体包括盲多用户检测算法中的统计模型、信号模型、噪声模型等，并且重点研究盲多用户检测算法中的迭代计算方法，包括泛函迭代法、最小平方误差方法、统计信号处理方法等。
（2）盲多用户检测算法在DS-CDMA系统中的应用和优化在这个方面，我们将研究盲多用户检测算法在DS-CDMA系统中的应用和优化方法。
CDMA系统中的多用户检测技术
Ｖ １２ Ｎ ． ｏ ８ ｏ２ ．
Ｊｎ ２ ０ ｕ技术 Ｄ
马景存
（ 淮北矿业集团总公司通讯计算机处， 安徽 淮北 ２ ５ ０ ） ３ ０ ０
摘
一
要： 多用户检测技术是码 分多址 系统 中解决多址干扰的关键 技术． 在介绍多用户检测技术原理的基础上， 对现有
些 主要算法的性能 、 特点和不足进行 了分析， 并展望了该技术 的发展方向． 关键词： 码分多址； 多址 干扰 ； 多用户检测 中 图分 类 号 ： Ｎ９ ５ ０ Ｔ １ ．６ 文献 标 识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：６ ２—７７ （Ｏ ７ Ｏ ０ ５ —０ １７ １７ ２ Ｏ ）２— ０ ８ ６
１ 引言
国际 电信 联盟 （Ｔ ） ２ ０ ＩＵ 在 ０ ０年 ５月确 定 了 Ｗ — Ｄ Ａ、Ｄ ２０ Ｃ Ｍ Ｃ ＭＡ ００和 Ｔ Ｓ—Ｃ ＭＡ三 大 主 流无 线 接 口 Ｄ Ｄ 标准， 虽然这些方案不甚相 同， 但是全世界在第三代移动通信 中采用宽带码分多址（ ｏｅ Ｄｖ ｉ ｕｉ ｅ Ｃ ｄ ｉ ｓ ｎ Ｍ ｌ ｌ ｉｏ ｔ ｐ
到达接收机的信号为
三 二
ｒｔ ＝ （）
Ａ￣ｉ （ —ｉ—Ｔ）Ｏ （ ＋似） ｋｋ ｋｔ ｔ ｋＣ Ｓ ∞ｔ ｂＳ ＋ｎ ｔ （）
（） １
收 稿 日期 ：０ ６—０ — ８ ２０ １ ０ 作 者 简 介 ： 景存 （ ９ ９一 ） 男 ， 马 １６ ， 安徽 砀 山人 ， 士 ， 硕 工程 师 ， 事 通 信 交换 技 术 研 究 从
维普资讯
第 ２期
马景存 ：Ｄ Ｃ ＭＡ 系统 中的 多用户检 测技 术
５ ９
其中， 一 ， １和 Ａ 分别是用户 ｋ ｂ ∈｛ １ ＋ ｌ 的第 ｉ 个信息码 元和信号幅值； ｋｔ为在间隙 ［， ］ Ｓ（） ０ Ｔ 内用户 ｋ的 归 一化扩 展波 形 ； （） 高 斯 白噪声， ｎ ｔ为 其双 边 功率 谱 密 度为 Ｎ ／ ； 、 分别 是用 户 ｋ的信 号 时延 和 载波 ０２ 相位 ． 多用 户检 测时 到达 接 收机 的信 号先 经过 一组 匹 配滤 波 器 （ 图 １， ｎ 见 ）在 Ｔ时刻 对 匹配滤 波 器输 出进 行 采样 ， 得到 有关 输 人信 号 矢 量 ｂ＝（ 一 ｂ） ｂ ，ｋ 的充 分 统 计 量． 于用 户 为 简单 又不 失 一般 性 ， 对 我们 只研 究一个 信息码 元期 间 （ ｔ Ｔ ， ｎ＝０并 取 和 似 为参 考原 点 ， ０ ≤ ）即 ， 即 ＝ ， ＝０则 得 其 匹配滤 波 器 的 ０似 ， 输 出为
CDMA系统中的多用户检测研究意义及国内外现状
CDMA系统中的多用户检测研究意义及国内外现状CDMA系统中的多用户检测研究意义及国内外现状 1研究意义2 国内外研究现状1研究意义随着移动通信的迅速发展，码分多址(CDMA)技术因为具有突出的优点而被确定为第三代移动通信系统(3G)的主要接入方式，它以扩频信号为基础，利用不同码型实现多用户的信息传输，被传输的信号在时域和空域上是重叠的，因此它支持高容量和高速率数据业务。
第三代移动通信系统可以克服和改善第二代移动通信系统(GSM)容量不够、速率过低、不能实现全球无缝连接等不足和缺点。
在码分多址通信中，干扰可以大致分为加性噪声干扰、多径干扰和多用户间的多址干扰三种类型。
当同时通信用户数较多时，多址干扰成为最主要的干扰。
CDMA 主要技术是采用码速率比信息数据速率高得多的扩频码去展宽所传输用实现的。
常用的扩频方式有跳时户的信息数据频谱，频谱的扩展是通过扩频码来扩频、跳频扩频和直接序列扩频。
直序扩频码分多址(DS-CDMA)方式以其工程实现的简单方便成为最常用多址方式。
在CDMA系统中，通过给不同的用户分配具有正交性的伪随机序列作为扩频序列将窄带信号扩展到较宽的频带上，所有的用户可以使用相同的频带传送并且同时发送信号，接收端用相对应的PN码解扩，其他的信号和噪声由于不匹配可以被滤除。
然而，由于多个用户的随机接入，且所使用的扩频码集一般并非严格正交，扩频序列之间的非零互相关系数会引起各用户间的相互干扰?常称为多址干扰(Multiple Access Interference, MAI)。
鉴于码分多址是一种干扰受限系统，所以多址干扰不仅严重影响系统的抗干扰性，而且也严重限制系统容量的提高，因此抑制多址干扰就成为码分多址通信系统的一项主要任务。
克服多址干扰的主要措施有如下三种:功率控制技术，空间滤波技术以及本文研究的多用户检测技术。
多用户检测(Multiuser Detection, MUD)是第三代移动通信系统中宽带CDMA通信系统抗干扰的关键技术。
CDMA通信系统中多用户检测技术的研究的开题报告
CDMA通信系统中多用户检测技术的研究的开题报告1. 研究背景CDMA（Code Division Multiple Access）是一种多用户接入技术，它可以实现多个用户同时使用一个频段进行通信，且互不干扰。
CDMA通信系统由于其高容量、强抗干扰性、低误码率等优点，已经成为第二代和第三代移动通信系统中的一种主要技术。
在CDMA通信系统中，多个用户使用相同的频率和时间资源传输数据，这就需要对用户之间的干扰进行有效的抑制，从而实现多用户之间的区分。
多用户检测技术是CDMA通信系统中解决干扰问题的关键技术，其研究具有重要意义。
2. 研究内容本研究的主要内容是CDMA通信系统中的多用户检测技术及其应用。
具体研究内容包括：（1）CDMA系统架构及其工作原理介绍CDMA系统的基本结构、信号传输原理和码片的生成方法等基础知识，为后续研究打下基础。
（2）多用户检测技术的分类和研究现状对多用户检测技术进行分类，包括基于传统滤波器的线性检测技术、基于非线性检测技术、基于波束形成的检测技术以及基于机器学习的检测技术等，并对各种技术的优缺点进行比较分析。
同时，对多用户检测技术在CDMA通信系统中的应用进行调研，总结国内外研究现状。
（3）基于机器学习的多用户检测算法研究针对基于机器学习的检测技术，研究其算法原理、特征提取方法和优化策略等关键技术，探究如何将其应用到CDMA通信系统中进行多用户检测。
（4）基于多用户检测技术的CDMA通信系统性能分析对比不同的多用户检测技术在CDMA系统中的性能，包括误码率、吞吐量和系统容量等，并对其优化策略进行研究。
3. 研究意义本研究的意义在于：（1）对CDMA通信系统中多用户检测技术进行全面深刻的研究，探究其在理论和实践中的应用。
（2）针对机器学习技术在CDMA系统中的应用，为其在通信领域中的发展提供参考。
（3）提供优化CDMA通信系统性能的支撑和基础，为未来移动通信领域的发展做出贡献。
多用户检测技术在MC-CDMA中的应用的开题报告
多用户检测技术在MC-CDMA中的应用的开题报告一、选题的背景和意义：随着移动通信技术的不断发展，多用户检测技术在移动通信系统中的应用越来越广泛。
在多载波码分多址（MC-CDMA）系统中，由于用户数目增多和信道的复杂性增加，多用户检测技术对于提高系统的信噪比、增强抗干扰能力和提高系统容量具有非常重要的作用。
因此，研究MC-CDMA系统中的多用户检测技术具有重要的理论和实际意义。
二、主要研究内容：本文将重点研究MC-CDMA系统中的多用户检测技术，包括以下几个方面：1. MC-CDMA系统的基本原理和结构。
2. 多用户检测技术的分类和评价指标。
3. 多用户检测技术在MC-CDMA系统中的应用。
4. 算法的实现与性能分析。
三、研究方法：本文主要采用理论分析和实验仿真相结合的方法进行研究。
首先，从理论上探讨多用户检测技术在MC-CDMA系统中的应用，并分析算法的优缺点。
然后，利用Matlab软件进行仿真实验，分析算法在不同信噪比、用户数目等条件下的性能表现。
最后，将仿真实验结果与理论分析相结合，得出结论并提出优化建议。
四、预期结果：通过本文的研究，预期达到以下几个方面的成果：1. 深入理解MC-CDMA系统中多用户检测技术的应用原理和现状。
2. 提出有效的多用户检测算法，提高系统的性能和容量。
3. 分析算法的性能表现，并与其他算法进行比较。
4. 给出优化建议，提高算法的稳定性和可靠性。
五、进度安排：1. 文献学习和资料收集，对MC-CDMA系统和多用户检测技术进行深入了解。
截止时间：1个月。
2. 编写MC-CDMA系统的模型和算法，进行仿真实验。
截止时间：2个月。
3. 分析实验结果，得出结论并提出优化建议。
截止时间：1个月。
4. 撰写毕业论文。
截止时间：1个月。
六、参考文献：[1] 杨开明. 无线通信系统[M].北京：机械工业出版社，2006.[2] 陈海涛，多载波码分多址（MC-CDMA）通信系统的研究[D].上海交通大学，2005.[3] Versluis L, Händel P. Modelling and analysis of reduced-rank adaptive filtering techniques for MC-CDMA systems[J]. IEEE Transactions on Wireless Communications, 2009, 8(1): 60-67.[4] Lai L K, Hung K K, Yiu K F, et al. Performance of Reduced Rank Adaptive Filtering in MC-CDMA Systems with Frequency Selective Fading Channels[J]. ETRI Journal, 2014, 36(1): 24-32.[5] Shao Yonghua, Yang Hongbin. Multiuser Detection for MC-CDMA Systems with Nonlinear Distortion and ImpulsiveNoise[C]//International Conference on Communications, Circuits and Systems, 2016.。
高效的多用户检测算法在通信系统中的应用
高效的多用户检测算法在通信系统中的应用在通信系统中，多用户检测算法是一种高效的技术，它可以实现对多个用户信号的同时检测和解调，提高系统的通信效率和容量。
本文将介绍高效的多用户检测算法在通信系统中的应用。
首先，多用户检测算法在CDMA（Code Division Multiple Access）系统中起着关键作用。
CDMA是一种基于码分多址技术的通信系统，可以实现多个用户在同一频段内同时传输数据。
然而，由于用户之间的码间干扰和多径效应等因素，CDMA系统中存在多用户干扰问题，需要通过多用户检测算法来解决。
传统的检测方法如MMSE （Minimum Mean Square Error）检测和ZF（Zero Forcing）检测虽然可以有效降低多用户干扰，但在高信噪比情况下性能有限。
因此，一些基于迭代算法的多用户检测技术如MMSE-SIC（Successive Interference Cancellation）和MMSE-MMSE等被提出，能够更好地提高系统的性能和容量。
其次，在MIMO（Multiple Input Multiple Output）系统中，多用户检测算法也是必不可少的。
MIMO系统通过利用多个发射天线和接收天线之间的空间多样性来提高系统的容量和可靠性。
然而，多用户干扰也是MIMO系统中一个重要的问题。
基于线性检测的技术如ZF和MMSE虽然可以降低多用户干扰，但由于复杂度较高，不适合实时应用。
因此，一些基于近似推断的多用户检测算法如基于贝叶斯推断的近似消息传递算法（Approximate Message Passing, AMP）和基于概率传输矩阵的低复杂度检测算法被广泛应用于MIMO系统中，能够实现高效的多用户检测和解码。
另外，在5G通信系统中，由于其超高频带宽和大规模连接的特点，多用户干扰问题更加严重。
因此，高效的多用户检测算法是5G系统中的一项重要技术。
基于机器学习的多用户检测算法如深度学习和强化学习等被引入到5G系统中，能够实现智能化的多用户检测和优化，提高系统的性能和效率。
通信系统中的多用户检测技术
通信系统中的多用户检测技术随着人们的通信需求不断提高，移动通信已经成为现代社会中不可缺少的一部分。
然而，在主流的移动通信系统中，一共有两种类型的用户，即单用户和多用户。
多用户检测技术作为现代移动通信中最重要的技术之一，可以帮助实现更快、更稳定的信息传输。
本文将从理论与实践两方面详细介绍通信系统中的多用户检测技术。
理论基础多用户检测技术的实现必须基于一些理论基础，其中最重要的是识别码。
识别码是指将数字信息序列转换为一种特殊的序列，以便于数字信息在通信系统中传输。
当多个用户同时使用同一频段时，使用不同的识别码可以帮助系统识别不同的用户，从而实现多用户共存的可行性。
此外，多用户检测技术还要使用一些基本的数学知识，如矩阵运算、小波变换和最小二乘法等。
这些数学方法可以通过分析数据以及处理信号，从而更准确地识别和解决多用户干扰的问题。
目前，研究者们已经掌握了许多关于多用户检测技术方面的理论知识。
这些知识使得多用户检测技术能够在现代移动通信系统中得到广泛应用。
接下来，我们将从实践的角度介绍多用户检测技术的相关内容。
实践应用多用户检测技术的应用非常广泛，最常用于现代移动通信系统中的频分多址（FDMA）和码分多址（CDMA）系统。
在这些系统中，多个用户可以同时共享同一个频谱段，但需要使用不同的频率或识别码进行区分。
在FDMA系统中，不同的用户使用不同的频段进行通信。
多个用户可以同时共享同一基站，但是需要将频段分配到不同的用户上。
这需要使用本地化频率调整技术来防止干扰。
此外，由于FDMA技术只允许一个用户使用一个频道的通信，因此在高负载情况下，可能需要调整频率以避免信号互相干扰。
相比之下，CDMA系统更高效，能够支持更多用户同时使用同一个频道进行通信。
在CDMA系统中，每个用户被分配一个唯一的识别码，这个识别码用于区分不同的用户。
使用这种方式，每个用户可以在同一频道上进行通信，且使用不同的识别码以避免耦合和干扰。
但是，由于符号长度很长，所以该系统的解码器需要消耗更多的计算机资源。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
自从 1979 年 Schneider 第一次提出多用户检测 的思想以来 ,多用户检测技术已经得到大量研究 ,但 迄今为止还没有真正广泛应用于实际中 ,主要是因 为可接受的复杂度与性能无法达到合理的折中 。研 究并开发出更加实用的多用户检测方案仍然是未来 码分多址无线传输技术研究的一个重点 。
在多用户检测的进一步应用研究中 ,必须考虑 检测器算法的复杂性和信息处理时延两大障碍 ,同 时还要兼顾坚韧性 。从复杂性考虑 ,最佳检测器的 指数复杂性是不能接受的 ,准最佳检测的线性复杂 度随技术的发展可能会得到广泛应用 ;从信息的处
(下转第 53 页)
技术交流
《数据通信》 2004 年 第 6 期
·53 ·
Windows 是多任务处理系统 ,线程的应用大大 减少了程序运行的开销 ,线程间存在一定逻辑关系 或要访问相同资源就需要实现线程间的通信与同 步 ,如果两个以上线程同时访问同一缓冲区 ,就可能 产生读写数据错误问题 ,所以必须通过一定的机制 来达到线程处理中的读写同步 。Windows 提供了灵 活的线程通信与同步方案 ,包括利用全局变量 、用户 自定义消息 、事件对象 、临界区和信号量等 。为了提 高系统运行效率 ,使得各个功能模块之间能够并行 工作 ,本系统在软件设计中采用了多线程编程方式 , 其中服务器端软件主要包含主线程 、数据采集 、压 缩 、传输 、报警及云台控制 6 个线程 ;客户端软件主 要包括主线程 、接收 、解压缩以及控制命令发送 4 个 线程 。同时系统利用 MFC 中 Event 对象和一些全 局变量来实现线程间的通信 ,利用 MFC 中的信号 量 ( Semap hore) 来保证线程间的同步 ,并且根据各个 线程占用 CPU 的时间来设置线程优先级 ,这样就较 好地解决了线程间通信与同步及程序效率问题 。
用户的信息 ,采用自适应迭代算法从观察值中提取 出一个或若干个信号 。优点是无需训练序列 ,开销 小 、效率高 、复杂度低等 ;但收敛速度慢 ,特别是在时 变多径信道 。
5 多用户检测技术的问题及其局限性
多用户检测技术具有许多优点 ,但若真正投入 使用尚存一定的问题和困难 。其主要问题有 :检测 器的时间复杂度和结构复杂度 、灵敏性都与实际应 用存在差距 。尤其是当一些参数 (频率 、幅度 、相位 及同步) 估计不理想时 ,相关系数矩阵会发生变化 , 多用户检测器性能也会随之下降 。同时 ,对于系统 采用话音激活技术时 ,也存在如何有效使用多用户 检测技术的问题 。它的局限性主要表现在 : (1) 因为 相邻小区干扰用户的特征序列未知 ,多用户检测只 是消除了本小区内的干扰 ,小区间的干扰并没有消 除 。按照 Viterbi 推得的公式 ,如本区干扰因子定为 1 ,区外干扰因子为 f ,则理想情况下由多用户检测 带来的容量增益为 (1 + f) / f 。在移动蜂窝通信系统 中 f 的典型值为 0. 55 ,容量增益因子为 2. 8 。(2) 多 用户检测复杂性的限制 ,使之仅适用于上行信道 ,不 能直接用于下行链路的接收 ,然而 ,第三代移动通信 系统是非对称性系统 ,因此由多用户检测带来的上 行信道增益不一定能带来同等的系统总体增益 。
·48 ·
《数据通信》 2004 年 第 6 期
技术交流
码分多址( CDMA) 通信系统中的多用户检测技术
杨 华 王文华
(北京理工大学电子工程系 北京 100081)
摘 要 : CDMA 系统由于用户容量大 、频谱利用率高等特点而优于其它多址方式 ,近年来在 通信系统中得到越来越多的重视 ,如何克服多址干扰问题已成为提高 CDMA 系统容量的关键 。文 章介绍了多用户检测的由来 、概念 、一般结构 、优缺点及其性能测度 ,分析了几种常用多用户检测的 算法 ,指出了现有多用户检测技术存在的问题和局限性 ,并给出了研究的方向 。
多用户检测技术的实现是在匹配滤波器组的输
收稿日期 :2004210215
技术交流
《数据通信》 2004 年 第 6 期
·49 ·
出后加上多用户检测算法模块 ,它的一般结构如图 1 所示 。
图 1 多用户检测系统模型
3 多用户检测技术的性能测度和优缺 点
在多用户检测器的性能评价指标中 ,有三个最 主要的性能测度 。 3. 1 误码率( Bit Error Rate)
4 多用户检测技术的算法
4. 1 最优检测算法 该算法考虑用户的信息码元取不同值的所有情
况中求出在某一取值组合时生成的信号矢量和与接 收信号矢量的距离最短 (不考虑噪声) 。最优检测器 (optimal multiuser etector) 的特点 :具有多用户检测 器的最佳结构 ;必须知道所有用户的信号幅度和相 位 ;具有指数复杂度 ;可以达到最高的渐近有效性 , 也就是说它对每个用户都能达到最小的误码率 。最 优检测器实际上是最大似然序列检测器 ( ML SD) 。 对于同步系统而言 ,要找出似然函数最大的可能输 出序列 ,从 2 K 种用户信息中找出一种最佳组合 ;对 于异步系统可用一组匹配滤波器加 Viterbi 算法实 现。 4. 2 解相关检测算法
·50 ·
《数据通信》 2004 年 第 6 期
技术交流
关检测算法同样的矩阵求逆问题 。 4. 4 多项式展开检测算法
该算法为避免复杂的矩阵求逆 ,用多级多项式 展开检测近似模拟矩阵求逆 。多项式展开 ( PE) 检 测器可以在信息长度 N 有限时实现解相关检测 ,但 当 N 趋向无穷大时 ,需要无穷多级 。所幸的是可以 用较少的级数来很好逼近解相关检测器 。它的优点 为近似逼近解相关或 MMSE 检测算法 ,避免矩阵求 逆 ,计算复杂度较低 ;无需估计接收信号的幅值或相 位 。缺点是各级之间有时延 ;用 F IR 逼近 IIR 时会 存在边缘效应 。 4. 5 串行干扰抵消( SIC) 多用户检测算法
到 Pk , su (σ) 所需的能量 ,即有效能量 (在讨论误码率
时考虑了噪声和多址干扰对系统性能的影响) 。
3. 2 渐进性( Asymptotic Eff iciency)
衡量干扰用户对目标用户误码率影响的测度 。
定义为在高信噪比情况下达到相同误码性能时 , 单
用户 CDMA 系统所需的发射功率与多用户 CDMA
6 多用户检测技术的展望
图 3 PIC 第一级原理图
该算法具有处理延时短 、无需按功率排序 、实现 复杂度低 ;缺点是如果初始数据判决不可靠 ,将对下 级产生较大的干扰 。 4. 7 判决反馈多用户检测算法
该算法将多级型方法采用循环的方式一级来完 成 ,通过对一级的多次循环 ,完成多级型相同的功能。 多址干扰的消除更彻底 ,但需要功率排序、对相关矩 阵的 Cholesky 分解和计算噪声白滤波器的逆矩阵。
该算法将接收信号矢量视为各用户信号矢量和 噪声之和 (考虑噪声) ,利用相关矩阵和接收信号幅 度试图求出对应各个函数矢量的系数取值 。其优点 为用噪声项修正相关矩阵 ,在消除多址干扰和不加 剧噪声之间实现平衡 ;没有增强噪声 ;每个用户的均 方误差可以单独最小化 ,适于自适应方法实现 。缺 点是需要估计接收信号幅值 ;依据 MMSE 准则产生 有偏估计 ,所以会残留少量的多址干扰 ;面临与解相
或减轻远近效应 ;降低了对功控精度的要求 ,可简化
功控 ;弥补扩频码互相关性不理想造成的影响 ;改善 系统性能 ,提高系统容量 ,增大小区覆盖范围 。缺点 是大大增加了设备的复杂度 ;增加了系统时延 ,特别 是采用自适应算法时更为严重 ;多用户检测一般需 要知道用户的一些信息 ,需要通过不断地信道估计 来实现 ,估计的精度会直接影响检测器的性能 。
多用户检测技术认为 MA I 与白噪声具有互不 相同的统计特性 , MA I 是可估计 、可再生 、可去除 的 。多用户检测技术在传统检测技术的基础上 ,充 分利用造成多址干扰的所有用户信号信息对多用户 做联合检测或从接收信号中减掉相互间干扰的方 法 ,有效地消除 MA I 的影响 。在理想情况下 ,应用 多用户检测技术 ,通信系统的性能将接近单用户时 的性能 。这既消除了“远2近”效应的影响 ,还可以简 化用户的功率控制 ,降低系统对功率控制精度的要 求 。并且由于 MA I 的消除 ,用户在较小的 SN R 下 达到可靠的性能 ,从而单用户 SN R 的降低直接转化 为系统容量的增加 ,因此可以更加有效地利用链路 频谱资源 ,显著提高系统容量 。
AW GN 信道中具有能量 Ek 的单个用户误码率
定义为 : Pk , su (σ) = Q
EK
σ2
。其中 Pk , su (σ) ,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 k 的误码率定义为 :
pk (σ) = Q
ek (σ) σ2
。其中 , ek (σ) 定义为用 k 达
入的研究 。
2 多用户检测技术的概念及其模型
多用户检测技术是在多用户系统中 ,把所有用 户的信号都当作有用信号 ,而不是作为干扰信号处 理 。利用多个用户的码元 、时间 、信号幅度以及相位 等信息联合检测单个用户的信号 ,即综合利用各种 信息及信号处理手段 ,对接收信号进行处理 ,从而达 到对多用户信号的最佳联合检测 。多用户检测技术 不仅是一个信号处理的问题 ,更应该属于多用户信 息论的范畴 ,它要解决多用户环境 (尤其是异步) 中 信息的可靠传输 ,及一个包含综合业务的系统在给 定信道中所能达到的容量 。
CDMA 系统中多用户共用宽频带 ,用不同的扩 频码区分不同用户 。由于扩频码序列很难完全正 交 ,有时甚至不可能达到正交 ,因而出现多址干扰 (MA I) 。随着用户数的增多 ,多址干扰增大 ,距离基 站较远的用户信号在到达基站时被其他用户的干扰 所淹没 ,出现远近效应 。CDMA 系统是干扰受限系 统 ,要提高系统性能和容量 ,就必须考虑对这些干扰 的抑制 。所谓抗多址干扰技术就是指在 CDMA 系 统中利用所有先验 、后验信息 ,抑制或消除多址干扰 对 CDMA 系统容量及系统误码性能的影响 。传统 检测器主要在以下几个方面研究以消除多址干扰 : 扩频码的设计要具有优良的相关性 、应用功率控制 机制使所有用户信号的到达功率相等 、应用前项纠 错编码 、自适应天线 。这几种多址干扰的抑制方法 均未考虑 MA I 的结构特征 ,可以减小却不能从根本 上消除 MA I。多用户检测 MUD ( Multi2user Detec2 tion) 技术具有优良的抗干扰性能 ,解决了远近效应 问题 ,降低了系统对功率控制精度的要求 ,改善系统 误码性能 ,显著提高系统容量 ,因此有必要对它做深