第5章多用户检测技术2014要点
第三代移动通信中的多用户检测技术

主要是 指 那 些 包 含判决 反馈 结 构 的接 收机 ,如并 行 干 扰对 消接 收 机 ( aall n efrn eC n el ) P rl tree c a c l r 、串行 eI e 干 扰对 消接 收机 ( eil n efrn eC n el ) 判 决 S r tree c a c l r 、 aI e 反 馈 检测 器 ( c inF e b c eetr Dei o e d a kD tco )等 。 s 目前 ,多用 户 检测 技 术还 处 于研 究 阶段 ,但 它 能 有 效地 扩 大 系统 容 量 、提 高频 谱 的利用 率 ,从 而 能在
都 要求 寻 求 频谱 利用 率更 高 的 技术 。寻求 通 信容 量更 大 的移 动 通 信 系统 ,这极 大 地 推 动 了第 三 代移 动 通 信
系统 即 3 的研究 和 发展 。 目前 ,宽带 C G DMA 技 术 已
成为 3 中的 主要 技术 。 G
在C DM A通 信 系统 中 , 规接 收机 完 全没 有利 用 常 其他 用 户 的信 息 , 而把 其 他用 户 的干 扰 当成 了噪声 , 多 数情 况 下按 高斯 白噪声 处 理 。也 就 是说 常 规接 收机 完
到 广 泛 的关 注 ,成 为通 信领 域 中 一个 热 门的话 题 。随
着移 动通 信 的发 展 和移 动用 户 数 的增 长 ,单靠 现 有 的 技 术 、现 有 的 系统 以及 现有 频 段 的第 一 代 、第 二代 移 动 通 信 系统 已不 能适 应移 动 通 信 的发 展规 模 和移 动 电
系统 是一 个 多用 户 同时 接人 的通 信环 境 。多径 干扰 与
第三代移动通信中的多用户检测技术

其中,。等式(3)中的第二项为多址干扰项。传统检测器没有考虑多址干扰的影响,当干扰用户数量增加时,多址干扰也会增加,尤其是当存在远近效应时,目标用户较弱的信号可能会被其他用户较强的信号淹没。为了消除多址干扰和远近效应,提出了多用户检测的概念。
将等式(3)写为矩阵形式是由K个相关器组成的。相关检测器可以由匹配滤波器代替,所以又称为匹配滤波检测器。CDMA工作原理的核心在于伪随机码(Pseudo Noise Code,PN码)的相关性,用公式表示为:
设互相关矩阵为R,则有R={ρij}:。所以第k个用户的相关器输出为:
(2)MMSE多用户检测
使用最小均方误差准则,可以得到MMSE多用户检测。MMSE检测也是对匹配滤波器的输出进行线性变换。由于MMSE准则是使得均方误差最小,所以可以求得线性变换为:
MMSE检测器在消除多址干扰和不增强背景噪声之间进行了折衷。考虑LMMSE和R-1之间的差别可以看出,MMSE对相关矩阵进行的是部份或修正取逆,修正的大小与背景噪声的大小成反比,噪声越大,相关矩阵的不完全取逆越重,这样就避免了加强噪声。MMSE类似于抗ISI的MMSE线性均衡器。
第三代移动通信系统是按照国际电联(International Telecommunication Union,ITU)提出的IMT-2000标准进行设计的新一代移动通信系统,简称为3G(The Third Generation)系统。事实上,国际电联(ITU)早在1985年就提出了第三代移动通信系统的概念,当时称为未来公共陆地移动通信系统(FPLMTS),后考虑到该系统预计在2000年左右成型,且主要工作于2000Mhz频段,故日本等国家建议更名为国际移动电信系统,即IMT-2000。三代移动通信系统有以下特点:
关于4G移动通信系统的特点及技术分析

关于4G移动通信系统的特点及技术分析作者:史君霞来源:《中国新通信》2014年第07期【摘要】随着Internet和无线网络技术的整合,4G移动通信快速发展,当前4G技术已经成为第四代高容量、高速率的通信技术。
其不仅成本小、灵活性好,而且速率高、兼容性强,能够满足多种功能。
下面本研究就针对4G移动通信系统的特点及技术进行分析,以供参考。
【关键词】 4G移动通信系统特点技术随着经济的发展和人们生活水平的提高,传统的2G、2.5G以及3G系统已经无法满足人们利用现代移动通信系统进行高速多媒体数据业务的需要,不少国家开始加大了4G 移动通信系统的研发及应用。
一、4G移动通信系统的主要特点(1)高速率。
如果为大范围高速移动用户,4G移动通信系统的数据速率可达到2Mb/s;中速用户,速率可达到20Mb/s;如果为低速移动用户,可达到100Mb/s。
(2)良好的兼容性。
采用的是全球统一的标准,让移动通信运营商的用户都可以享受共同的4G服务,真正达到了一部手机在全球的任何一个地点均可以自由通信。
(3)智能化。
采用的是广域接入和分布网络形式,能够实现非对称的不同速率之间的自动切换,能够自适应地完成资源分配,根据不同业务的实际需求对资源做出最大化的合理配置。
二、4G移动通信系统的技术分析(1)OFDM。
4G移动通信系统使用的核心技术就是OFDM,即正交频分复用技术,是一种属于多载波调制技术,主要技术原理是把即将传输的串行数据流分解转变成若干较以低速率运行的并行子数据流,然后把它们各自调制至相互正交的子载波上,完成之后对其合成输出,需要注意的是输出的数据速率大小应当和串行数据流分解前的速率大小保持一致。
OFDM的优势非常明显:抗多径干扰以及窄带干扰能力和3G移动通信系统单载波系统相比较强;和常规的频分复用系统比较,利用OFDM技术可以实现频谱资源的最大限度使用;可以最大限度的利用信噪比相对较高的子信道,同时具有极强的抗频率选择性衰落能力;能够和时分、频分等不同方式进行合作,适应多径以及移动信道传播条件,实现了对多种业务的灵活支持。
多用户检测技术及其发展

数学原理、 系统模型和求解问题的思路 ; 对一些经典的基于二阶统计量和高阶统计量的算法进行数学理 论分析, 介绍了现在的研 究进展 , 出 一步的研 究方向。 指 进 关键 词 : 多用 户检 测 系统模 型 二 阶 统计量 高阶统计 量 : 中图分类号 :N 1 T 94
1 引言
A 其中 T是符号周期 ,u是第 u A 个用户的输入符号 集。各个信道的输入序列 { k } s[ ] 是独立同分布的且 相互独立的 () t是平稳 白噪声且独立于信道 的输入 序列 {u k }但不一定是高斯的。 S[ ] ,
图 3 1 线 性 MI O 信 道 模 型 . M
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《 西藏科技)07 1 期 ( ) 0 年 2 总第 1 期 ) 2 7 7
信 息 技术
多 用 户 检 测 技 术 及 其 发 展
周 道
( 南京邮 电大学通信 与信 息工程 学院, 苏 南京 20 0 ) 江 10 3
摘
要: 多用 户检 测技 术是 信号 处理 学界 所 关注的 一个 热点 问题 , 文主要 介 绍 了盲 多用户检 测技 术的 本
6 7
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信 息 技 术
《 西藏科技>07 l 期( > 0 年 2 总第 17 ) 2 7期
. 接盲多用户检测算法就是先盲辨识信道 , 再对其进行 4 3 直接 盲 多用户检 测算 法 盲 均衡 以 恢 复 用 户 的 发 送 信 号 如 基 于 高 阶 统 计 量 4 3 1 直接 盲 多用户算 法 的可行性 。对 于 FRMIO .. I M (O) H S 和二 阶统 计 量 ( O ) S S 的算 法 , 接 方法 则 不 需 系统模 型 , 如 下 假 设 s : 任 意 的 Z≠0,ak H 直 做 5对 r ( n 要先 进行信 道辨识 , 而直 接从 接 收 信号 中恢 复用 户 的 ( ) Z )=K, K为 MI ( MO系 统 的用 户数 ) H( ) 不 即 Z是 发送 信号 , 如基 于有限 字符集 的算法 。 可 简约 的 , 由线性 系统理 论 可知 ,I FR系统辨 识 的充 要 4 1 基于高 阶统计 量 的盲 多用 户检测 算法 . 条件是 s , 5 在此条件下发送信号向量 d 1可以从接收 () 恒模算法 ( M : 种 算 法 发 展 的较 早 , 直接 C A) 这 是 信号向量 r 1 中恢 复 出来。结合 系统理论 的 B z t () eu o 或间接利用接收信号的高阶统计量 ( O ) H S 信息 , 留 保 恒等式 , 对于 H Z 存在一个有限次数 ( () L阶) 的左逆 了相位信息, 对信道可辨识I要求较低 , 生 允许辨识最小 矩 阵 w( ) 得 W“Z H( )=I z使 () Z ( .. ) 43 1 相位或非最小相位信道。但是该算法有 明显的缺点: 其 中 H 表 示 H r t n变 换 , emia i I 一 个 N×K的 K是 () 1 实现足够精度 的信道辨识需要大量的数据样本 , L 多项式 均衡器 且 W Z ()=∑W() ~, iZ VL>(K一1 2 ) 运算 量大 , 法收敛慢 ;2 仅 限于 高斯 加 性噪声 。 算 ()
第三代移动通信系统中的多用户检测技术

有 更 大 的 系统 容量 、 更好 的通信 质 量 , 在 全球 范 围 能
内更好 地 实现无 缝漫 游及 为用 户提 供包 括话 音 、 数据 及 多媒 体等 在 内的 多种业 务 。 目前 国 际 电联 接受 的 3 标 准 主 要 有 以 下 三 种 : DMA、 DMA 0 0与 G WC C 20
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第1 期
赵 伶 俐 : 三 代 移 动 通 信 系 统 中 的 多用 户 检 测 技 术 第
2
除多径 干扰 , 多址 干扰 和远 近效 应 ; 化功 率控 制 ; 简 减
并有 效 地克 服 了远 近效 应 ,大大 提 高 了系统 容量 , 从 但 是 ML D 结 构 是 匹 配 滤 波 器 加 上 Vi ri S t b 算 e 法 , 复杂 度为 2 , 为用 户数 , 在 工程 上基 本无 法 其 K 这
以介 绍 , 并指 出今 后 多 用 户检 测 技 术 可 能 的发 展 方 向及 在 3 中发 挥 重要 性 。 G
关键 词 : G C MA 多用 户检 测 3 D
1 3 G简 述及 多用 户 检 测 技 术应 用其 中
的必 要 性
近 年来移 动通 信 一直是 全球 电信业 的热 点 , 发 其
滤 波 器 , 能充 分 利用 用 户 间 的信 息 , 将 多 址 干扰 不 而
认 为是高 斯 白噪声 。 以多址 干扰不仅 严 重影 响系统 所 的抗 干扰 性 , 而且 也 严格 限制 了 系统 的容量 提高 。在
过2 3亿 ,移 动 通信将 在 未来 的通信 方式 中 占据越 来 越 重要 的位置 。 移动 通信 系统在 经历第 一代 和第 二代 后 , 三 代移 动通 信 系统 (G) 2 0 第 3 在 0 3年 进 入 准备 启 动 阶段 , 2 0 到 0 6年 5月 底 , 球 共 颁 发 了 1 6张 3 全 5 G 许 可证 。与前 两 代 系统 相 比 , 三代 移 动通 信 系统 的 第
无线通信中多用户检测技术的研究

无线通信中多用户检测技术的研究无线通信中多用户检测技术的研究一、引言随着移动通信技术的不断进步,人们对无线通信的需求日益增加。
然而,无线通信中存在着一些问题,其中之一就是多用户干扰的问题。
多用户检测技术的研究成为解决这个问题的关键。
二、多用户干扰问题在无线通信中,多个用户同时使用同一频段进行通信,就会产生多用户干扰。
这会导致信号的质量下降,通信速率降低。
因此,如何准确地识别并分离不同用户的信号成为解决多用户干扰问题的关键。
三、传统的多用户检测技术传统的多用户检测技术主要包括线性检测和非线性检测两种。
1. 线性检测线性检测是一种基于矩阵运算的检测方法。
它通过对接收信号进行线性变换,然后利用最小二乘法或最大似然估计等方法来估计发送信号。
然而,线性检测的计算复杂度很高,尤其是在用户数量较大的情况下。
2. 非线性检测非线性检测是一种基于迭代算法的检测方法。
它通过反复迭代改进估计结果,逐渐逼近真实的发送信号。
非线性检测可以提供更好的性能并降低计算复杂度,但也存在着收敛速度慢、局部最优等问题。
四、现代多用户检测技术为了克服传统多用户检测技术的局限性,近年来出现了许多新的多用户检测技术。
1. 图论检测图论检测是一种基于图论的检测方法。
它将多用户干扰问题转化为图的着色问题,通过合理地对图进行着色来实现用户信号的分离。
图论检测具有良好的性能和较低的计算复杂度,成为一种研究热点。
2. 深度学习检测深度学习检测是一种基于神经网络的检测方法。
它通过训练网络,使其具有识别和分离不同用户信号的能力。
深度学习检测充分利用了神经网络的优势,但也需要大量的训练数据和高计算资源。
3. 模型优化检测模型优化检测是一种基于模型优化的检测方法。
它通过优化模型参数,逐渐提高检测性能。
模型优化检测可以根据实际问题设计不同的优化算法,具有较好的灵活性。
五、多用户检测技术的应用多用户检测技术广泛应用于各种无线通信系统中,如LTE、5G等。
它可以提高系统的容量和吞吐量,改善通信质量,满足用户对高速、稳定通信的需求。
关键技术论文(5篇)

关键技术论文(5篇)关键技术论文(5篇)关键技术论文范文第1篇关键词4G移动通信;OFDM;MUD;IPv61引言第三代移动通信系统是能够满意国际电联提出的IMT-2000PFPLMTS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,不仅要为移动用户供应话音及低速率数据业务,而且要供应广泛的多媒体业务。
依据ITU的标准,世界各大电信公司联盟均己提出了自己的第三代移动通信系统方案,主要有W-CDMA、CDMA2000、TD-CDMA以及我国提出的拥有自主学问产权的TD-SCDMA。
但3G 也存在以下几方面的局限性:不能支持较高的通信速率。
3G虽然标称能达到2Mbit/s的速率,但平均速率只能达到384kbit/s。
尽管目前3G增加型技术不断进展,但其传输速率还有差距。
不能供应动态范围多速率业务。
由于3G空中接口主流的三种体制WCDMA、cdma2000、TD-SCDMA所支持的核心网不具有统一的标准,难以供应具有多种QoS及性能的多速率业务。
不能真正实现不同频段的不同业务环境间的无缝漫游。
由于采纳不同频段的不同业务环境,需要移动终端配置有相应不同的软、硬件模块,而3G 移动终端目前尚不能实现多业务环境的不同配置。
由于3G系统以上的局限性,目前,许多公司已经开头着手4G概念通信系统的讨论。
本文主要介绍4G概念通信的技术特点以及可能采纳的关键技术。
24G概念通信技术特点目前,业界专业人士对4G概念移动通信系统的共识主要有以下几点:a)用户可以在任何地点、任何时间以任何方式不受限地接入网络中来;b)移动终端可以是任何类型的;c)用户可以自由地选择业务、应用和网络;d)可以实现特别先进的移动电子商务;e)新的技术可以特别简单地被引入到系统和业务中来。
依据以上描述,将来的4G系统应具备以下的基本条件。
(1)具有很高的数据传输速率。
对于大范围高速移动用户(250km/h),数据速率为2Mbit/s;对于中速移动用户(60km/h),数据速率为20Mbbit/s;对于低速移动用户(室内或步行者),数据速率为100Mbit/s。
5G通信系统中的多用户检测技术综述

5G通信系统中的多用户检测技术综述随着科技的不断发展,5G通信系统已经成为当前热门的话题之一。
作为下一代移动通信技术,5G通信系统将为我们带来更快、更可靠的网络连接,为各行各业的发展提供了广阔的空间。
而多用户检测技术作为5G通信系统中的重要组成部分,将在未来的通信领域中发挥重要作用。
本文将对5G通信系统中的多用户检测技术进行综述,以期为读者提供全面的了解。
首先,我们需要了解什么是多用户检测技术。
在传统的通信系统中,由于信道资源的有限性,只能为有限数量的用户提供服务。
而多用户检测技术的出现,可以同时为多个用户提供服务,大大提高了通信系统的容量和效率。
多用户检测技术通过对多个用户信号的分离和解码,实现了多用户之间的并行通信,从而满足了日益增长的用户需求。
在5G通信系统中,多用户检测技术的应用主要有两个方面。
首先是多用户接入技术。
由于5G通信系统的高容量和高速率要求,传统的接入技术已经无法满足需求。
多用户接入技术通过使用多个天线和信号处理算法,可以同时接入多个用户,提高了系统的接入容量。
其次是多用户检测技术在多天线系统中的应用。
多天线系统是5G通信系统中的关键技术之一,通过使用多个天线进行信号传输和接收,可以提高系统的容量和覆盖范围。
多用户检测技术在多天线系统中的应用,可以实现多个用户之间的并行通信,提高了系统的效率和性能。
在多用户检测技术中,最常用的方法是基于波束成形的检测技术。
波束成形技术通过调整天线阵列的相位和幅度,将信号的能量聚焦在特定的方向,从而实现对特定用户的检测和接收。
这种技术可以有效地降低多用户干扰,提高系统的信号质量和容量。
另外,还有一些其他的多用户检测技术,如基于压缩感知的检测技术、基于深度学习的检测技术等,它们都在一定程度上提高了系统的性能和效率。
然而,多用户检测技术在应用中还存在一些挑战和问题。
首先是多用户干扰的处理。
由于多个用户同时进行通信,彼此之间的干扰会导致信号质量下降和误码率增加。
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bK(t) sK(t)
第五章 多用户检测技术
• 在接收端,利用匹配滤波器组,通过相关处理执行各路信号检测 • 第k路信号输出
s1(t)
s2(t)
sK(t)
• 接收信号与第k个用户相关运算恢复数据,与其它用户相关运算生成
多址干扰,与噪声相关还是噪声。多址干扰(MAI)与用户数、信号
• 克服远近效应的途径
功率控制:降低干扰用户发射功率,但无法从根本上消除
多用户检测:从根本上消除MAI
MUD的基本思想
(Multi-users Detection)
• 多用户检测技术是一种从接收端设计入手的干扰抑制技术,解决的 基本问题是:如何从相互干扰的信息流中正确解调出某个特定用户 信号(同信道干扰抑制、多用户解调、干扰对消) • 如前所述,如果不同用户的特征波形 (扩频波形)是正交的,接收信 号与特定用户的扩频码做相关处理后无多址干扰成分,此时为最佳 接收,但由于用户之间不同步,不同用户信号到达接收机的传播时 延不同,无法做到所有特征波形在相对时延范围内正交,加之不同
多用户检测算法分类
• 最优检测:基于极大似然准则,是理论上的最佳结构,但由于不可实现 的复杂度,主要用于评价次优检测性能
• 次优检测:可实用的检测算法
MUD的性能测度
• 评价多用户检测算法的性能测度:误码率、渐进多用户有效性和抗远近 效应能力 误码率:AWGN信道下不存在多址干扰时,具有能量Ek的单用户系统的 误码率为 , 为噪声方差
• 抗远近效应能力与扩频码特征波形和解调方式有关
最优多用户检测
• 假定发送信号的先验概率相等,从接收信号 r(t) 中提取发送序列,使其联 合后验概率最大,即依据最大后验概率准则执行序列检验 • 后验概率用似然函数表示
• Bayes后验概率最大原理或极大似然估计
最优多用户检测
• 如果已知信号幅度和扩频特征波形,使似然函数最大,意味着使均方误 差 达到最小,即使得下式最小
渐进有效性取值范围[0,1],其含义:当噪声趋于0而误码率不趋于0时, 渐进有效性取值为0,即在无噪环境中,单用户检测也存在误码;渐进 有效性取值越大,表明误码率随噪声减小下降越快;当渐进有效性为1 时,表明用户不受其他用户干扰影响
MUD的性能测度
• 抗远近效应能力:所有相关用户能量范围内测得的最差 渐进有效性,用于评价多用户检测算法抵御远近效应的 鲁棒性
多址干扰
• 多址干扰产生的原因:多个CDMA用户共用同一信道,不同用户的扩 频码互相关系数不等于零(伪随机码之间无法实现严格正交),随着用 户数增加,干扰累积,累积到与期望信号强度相当时(干扰低限),判 决器将无法识别期望信号和干扰信号,导致判决错误 • 克服MAI的途径 寻找好码(理想扩频码的自相关为1、互相关为0):很难 功率控制:能减弱MAI的影响,但无法从根本上消除 空间滤波:多扇区化、智能天线,可减少波束覆盖的用户数
• 由此获得极大似然准则下的检测结果 • 最优多用户检测能达到最小误码率,提供最佳检测性能,但需要已知期 望用户和干扰用户的特征波形和定时信息(实际无法实现),且计算复杂
度为
,不切实际
线性多用户检测
• 基本思想:判决前对匹配滤波器组输出进行线性变换(变换矩阵为T), 再对变换后的输出序列执行判决,即x=Ty,b=sgn(x),其运算复杂度与 用户数成线性增长关系
多用户检测:从根本上消除MAI
远近效应
• 远近效应产生的原因:如果干扰用户比期望用户距离接收端近很多,那 么干扰信号接收功率将比期望信号接收功率大得多,传统检测方法执行 相关运算之后形成的多址干扰分量可能与期望信号相当,甚至淹没期望 信号,导致判决错误
• 远近效应使多址干扰的影响更加复杂、严重
在多用户系统中,由于存在多址干扰,误码率会增大,此时用户k的误
码率为
为用户k达到误码率Pk,su时所需要的实际能量(有效能量),
MUD的性能测度
• 渐进多用户有效性:衡量干扰用户对期望用户误码率的影响程度 多用户有效性:多用户系统达到单用户系统相同误码率所需能量与单用
户系统所需能量之比
渐进多用户有效性:高信噪比条件下多用户有效性的极限
用户扩频码之间的互相关系数不为零,MAI必定存在
MUD的基本思想
(Multi-users Detection)
• 多用户检测把同时占用某个信道的所有用户信号都作为有用信号,将期 望信号和干扰信号的特征波形、定时信息 (传输时延、载波相位) 等联合 起来,检测某一个用户信号,从数学角度可归结为一个K元决策问题:
幅度以及互相关系数有关 • 判决器输出
第五章 多用户检测技术
• 上述分析过程假定发射端所有用户是同步的,但在实际系统中,各用 户发射信号往往是异步的 • 接收信号模型为
• 系统输出矩阵 • 如图所示的2用户6bit检测可等效为 6用户1bit检测,时间宽度
第五章 多用户检测技术
• 传统检测的特点 利用匹配滤波器执行相关运算,然后判决检测,简单、易于实现; 采用单用户检测策略,各用户分开处理,不对其他用户产生的干扰 做特别处理 多址干扰会对判决性能产生影响 远近效应可能导致干扰信号淹没期望信号
信号模型
• 接收信号 • 相关运算输出信号 • 互相关系数
• 相关矩阵
• 匹配滤波组输出向量
R1,2 1 R 1 2,1 R RK ,1 RK ,2
R1, K R2, K 1
算法设计
• • • • •
பைடு நூலகம்
线性变换 判决输出 匹配滤波器+线性变换器组合输出 判决输出标量形式 算法分类:线性最小均方误差检测、解相关检测、子空间斜投影 检测、多项式展开检测、自适应检测等
第五章 多用户检测技术
• 基本的多址方式有FDMA、TDMA和CDMA三种,其中CDMA是一种以扩
频通信为基础,基于时频共享方式的多址技术
• 主要优点:系统容量大、抗干扰性强、保密性好、发射功率低、电磁 干扰小等,是3G移动通信系统主要的多址接入手段。在CDMA中,DSCDMA方式应用最为广泛 • 信号模型: