【正文】 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）寬帶移動(dòng)通信中多用戶(hù)檢測(cè)的研究郝義朋燕 山 大 學(xué)2014年 6月 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）移動(dòng)通信中多用戶(hù)檢測(cè)算法的研究學(xué) 院：里仁學(xué)院 專(zhuān) 業(yè)：通信工程 學(xué)生 姓名：郝義朋 學(xué) 號(hào)：111308061084 指導(dǎo) 教師：劉凱 答辯 日期：2015年6月 燕山大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)學(xué)院： 系級(jí)教學(xué)單位： 學(xué)號(hào)111308061084學(xué)生姓名郝義朋專(zhuān) 業(yè)班 級(jí)通信工程112題目題目名稱(chēng)寬帶移動(dòng)通信中多用戶(hù)檢測(cè)算法的研究題目性質(zhì)：工程設(shè)計(jì) （ ）；工程技術(shù)實(shí)驗(yàn)研究型（ ）；理論研究型（ √ ）；計(jì)算機(jī)軟件型（ ）；綜合型（ ）（ ）；（ ）；（ ）題目類(lèi)型（ √ ） （ ）題目來(lái)源科研課題（ ） 生產(chǎn)實(shí)際（ ）自選題目（ √ ） 主要內(nèi)容隨著移動(dòng)通信用戶(hù)數(shù)量的增加，抑制通信用戶(hù)間的各種干擾成為當(dāng)下通信過(guò)程中的一個(gè)難題。多用戶(hù)檢測(cè)技術(shù)的出現(xiàn)給予眾多研究人員一縷曙光，多用戶(hù)檢測(cè)技術(shù)不僅可以抑制多址干擾、增加系統(tǒng)通信容量，而且在抗遠(yuǎn)近效應(yīng)方面也有和好的效果。本文主要研究了傳統(tǒng)多用戶(hù)檢測(cè)、解相關(guān)檢測(cè)和MMSE檢測(cè)的算法，通過(guò)仿真證明了方法的有效性。基本要求[1] 通過(guò)學(xué)習(xí)相應(yīng)書(shū)籍和查閱資料，了解課題介紹的目的和意義，對(duì)課題目前的發(fā)展和較為常見(jiàn)的算法有所了解和掌握。[2] 通過(guò)對(duì)給定圖片的介紹，能夠?qū)⒄n題介紹的算法應(yīng)用其中，達(dá)到課題介紹的目的。參考資料[1] 數(shù)字圖像處理及MATLAB實(shí)現(xiàn) 余成波編著，重慶大學(xué)出版社 2003[2] 應(yīng)用MATLAB處理數(shù)字信號(hào)與數(shù)字圖像 陳桂明等編著，科學(xué)出版社 2000[2] 移動(dòng)通信 李建東 郭梯云 鄔國(guó)揚(yáng)等編著，西安電子科技大學(xué)船板社 2011[2]擴(kuò)展頻譜通信及其多址技術(shù) 曾興雯 劉乃安 孫獻(xiàn)璞等編著，西安電子科技大學(xué)船板社 2011周 次第1 ～3 周第 4 ～7 周第 8 ～11周第12 ～14 周第15 ～17周應(yīng)完成的內(nèi)容收集資料，熟悉課題內(nèi)容，查找參考書(shū)，確定設(shè)計(jì)思路所需程序語(yǔ)言的學(xué)習(xí)及設(shè)計(jì)中原理和使用的算法的理解編寫(xiě)處理程序，并上機(jī)進(jìn)行軟件程序調(diào)試、修改和優(yōu)化，最后進(jìn)行仿真對(duì)仿真結(jié)果整理及總結(jié)論文的書(shū)寫(xiě)和課題總結(jié)，準(zhǔn)備答辯指導(dǎo)教師：劉凱職稱(chēng)： 年 月 日系級(jí)教學(xué)單位審批： 年 月 日）摘要摘要寬帶移動(dòng)通信中碼分多址（CDMA）技術(shù)是第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)中主要應(yīng)用的多址技術(shù)，但他是一個(gè)干擾受到限制的系統(tǒng)，該系統(tǒng)中存在遠(yuǎn)近效應(yīng)和多址干擾，這兩個(gè)因素限制了CDMA系統(tǒng)的容量。為了打破這一困境，多用戶(hù)檢測(cè)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，多用戶(hù)檢測(cè)技術(shù)是第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)中一種重要的有效抗干擾的技術(shù)，它解決了遠(yuǎn)近效應(yīng)問(wèn)題，減少了多址干擾，提高了通信系統(tǒng)容量。在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中，多用戶(hù)檢測(cè)算法的性能要優(yōu)良、運(yùn)算復(fù)雜度要低。但是，現(xiàn)在應(yīng)用的多用戶(hù)檢測(cè)技術(shù)還不能在二者間取得令我們滿(mǎn)意的平衡，因此，我們要對(duì)多用戶(hù)檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行更加深入的研究。本文首先分析了幾種典型的多用戶(hù)檢測(cè)算法和它們的特點(diǎn)，推出了CDMA系統(tǒng)容量計(jì)算公式，分析了多用戶(hù)檢測(cè)算法對(duì)通信系統(tǒng)容量的影響；其次，對(duì)多用戶(hù)檢測(cè)算法中解相關(guān)檢測(cè)算法、MMSE算法、傳統(tǒng)多用戶(hù)檢測(cè)算法進(jìn)行了研究，并且對(duì)三個(gè)算法進(jìn)行了系統(tǒng)仿真；最后，根據(jù)仿真圖形得出了三者的優(yōu)缺點(diǎn)：低信噪比下，解相關(guān)檢測(cè)算法的性能最差；大信噪比下，傳統(tǒng)多用戶(hù)檢測(cè)算的性能最差。關(guān)鍵詞:系統(tǒng)容量 多用戶(hù)檢測(cè) 解相關(guān)檢測(cè) MMSE檢測(cè) CDMAI 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）AbstractWideband Code Division Multiple Access mobile munication (CDMA) technology is the third generation mobile munication system multiple access technology is mainly used, but he is a jamming system restricted, MAI proximity effect and the existence of the system, both factors limit the capacity of the CDMA system. In order to break this dilemma, multiuser detection technology emerges, multiuser detection technology is the fourth generation mobile munication system is an important and effective antijamming technology, which solves the problem of distance effect, reducing MAI improve the munication system capacity. In realworld applications, the performance of multiuser detection algorithm to be excellent, lower putational plexity. However, the multiuser detection technology is now applied not get to our satisfaction balance between the two, so we want to multiuser detection techniques further researchThis paper analyzes several typical multiuser detection algorithms and their characteristics, the introduction of the CDMA system capacity is calculated, the influence of multiuser detection algorithm for munication system capacity。 secondly, for multiuser detection algorithm decorrelating detection algorithm , MMSE algorithm, the traditional multiuser detection algorithm is studied, and the three systems simulation algorithm。 Finally, according to the simulation results of the advantages and disadvantages of the three graphics: low SNR performance detection algorithm Decorrelating most poor。 large signal to noise ratio, the traditional multiuser detection algorithm performance is the worstKeywords ：System Capacity Multiuser detection Decorrelating detector The minimum mean square error detection CDMA　III 目 錄摘要 IAbstract II第1章 緒論 1 課題背景 1 1 2 課題研究的主要內(nèi)容 3 課題研究的步驟和方法 4 本文主要內(nèi)容及章節(jié)安排 4第2章 多用戶(hù)檢測(cè)的概述 5 CDMA信號(hào)模型 5 6 6 7 多用戶(hù)檢測(cè)的定義和分類(lèi) 8 多用戶(hù)檢測(cè)的性能參數(shù) 10 14 14 16 17 18 18 19 20 21第3章 多用戶(hù)檢測(cè)算法的仿真分析 22 22 22 23 24 24 26 兩種多用戶(hù)檢測(cè)的仿真對(duì)比 27 28 30結(jié)論 31參考文獻(xiàn) 32致謝 34附錄1 35附錄2 40附錄3 44附錄4 49III第1章 緒論 第1章 緒論 課題背景移動(dòng)通信這一概念最早出現(xiàn)在20世紀(jì)40年代，第二次世界大戰(zhàn)中無(wú)線(xiàn)電臺(tái)的廣泛應(yīng)用使移動(dòng)通信邁出了第一步。美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室在70年代提出了蜂窩的概念[1,2]，解決了頻率復(fù)用問(wèn)題。隨著通信用戶(hù)數(shù)量的增加，80年代，為滿(mǎn)足用戶(hù)需要，美國(guó)提出了小區(qū)制模式的第一個(gè)蜂窩通信系統(tǒng)。隨后歐洲各個(gè)國(guó)家和日本都開(kāi)發(fā)了自己的移動(dòng)通信系統(tǒng)。1980年后，移動(dòng)通信技術(shù)趨于成熟，相應(yīng)各種通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)運(yùn)而生。20世紀(jì)90年代中期，世界各國(guó)家開(kāi)始了對(duì)第三代移動(dòng)通信的研發(fā)，根據(jù)ITU的標(biāo)準(zhǔn)，第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的方案主要有：WCDMA,CDMA2000和TDSCDMA三種方案。其中TDSCAMA標(biāo)準(zhǔn)由我國(guó)提出。總體上看，各國(guó)雖然采用的通信方案不甚相同，但在第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)中，各國(guó)都采用了碼分多址(CDMA)技術(shù)。CDMA的優(yōu)點(diǎn)：第一，設(shè)計(jì)容量比模擬/數(shù)字系統(tǒng)大的多，在一定程度上滿(mǎn)足了用戶(hù)群體的需要；第二，有一套精準(zhǔn)的功率控制措施，可調(diào)節(jié)手機(jī)發(fā)射功率，降低功耗，延長(zhǎng)電池壽命；第三，CDMA 采用了軟切換降低了掉話(huà)概率，提高了通信的可靠性，同時(shí)增加了通信容量，大大改善了業(yè)務(wù)量。但在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中，用戶(hù)的隨機(jī)接入和擴(kuò)頻碼集不能真正的實(shí)現(xiàn)正交，引發(fā)了多址干擾問(wèn)題，同時(shí)，遠(yuǎn)近效應(yīng)也嚴(yán)重影響了系統(tǒng)的性能[3]。為了解決這一問(wèn)題，多用戶(hù)檢測(cè)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。多用戶(hù)檢測(cè)方法利用多址干擾的結(jié)構(gòu)特征，在多址干擾的環(huán)境下，將多址信號(hào)看成有用成分考慮進(jìn)來(lái)，聯(lián)合多個(gè)用戶(hù)的擴(kuò)頻碼、定時(shí)、延遲、幅度等先驗(yàn)信息一次性檢測(cè)出所有用戶(hù)信號(hào)，很好的解決了這一問(wèn)題。多用戶(hù)檢測(cè)的這一思想是在1979年由白Schenider提出，而且還研究了迫零法；，指出了一些研究方向；1984年Verdus提出了最優(yōu)多用戶(hù)檢測(cè)器和最大序列檢測(cè)器并對(duì)1其進(jìn)行了分析，1986年通過(guò)對(duì)最優(yōu)多用戶(hù)檢測(cè)算法的研究，在理論上證明了采用最大似然序列檢測(cè)可以逼近單用戶(hù)接收機(jī)性能，不僅在一定程度上可有效地克服遠(yuǎn)近效應(yīng)，而且提高了系統(tǒng)容量；隨后盲多用戶(hù)檢測(cè)概念于1995年被Miehaex和Sergio Vverdu S提出，使得多用戶(hù)檢測(cè)技術(shù)向?qū)嵱梅较蛴滞七M(jìn)了一步，同時(shí)自適應(yīng)濾波原理也廣泛應(yīng)用其中。此外，他們還提出了基于最小均方誤差的盲多用戶(hù)檢測(cè)算法——LMSCMOE；1997年，Poor等人在CMOE準(zhǔn)則的基礎(chǔ)上提出了一種基于遞歸最小二乘的盲多用戶(hù)檢測(cè)算法——RLSCMOE，通過(guò)QR分解得到了實(shí)用的QRRLSCMOE算法；——PASTd[4]。之后，Xiaofei Zhang和Dazhuan Xu在SIMOCDMA系統(tǒng)中提出了基于PARAFAC算法的多用戶(hù)檢測(cè)算法[5]；Yonwoo Yoon等于2005年提出了一種最大似然檢檢測(cè)算法[6]。國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)盲多用戶(hù)檢測(cè)問(wèn)題也做了大量的研究和實(shí)驗(yàn)，提出了一些抑制多址干擾的算法，比如：基于高階累積量的盲自適應(yīng)檢測(cè)算法[7,8]，基于Kalman濾波的盲多用戶(hù)檢測(cè)算法[9]，判決反饋?zhàn)冮L(zhǎng)盲自適應(yīng)檢測(cè)算法[10]，基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的多用戶(hù)檢測(cè)算法[11,12]，基于子空間的約束最小二乘檢測(cè)算法[13]等等。多用戶(hù)檢測(cè)技術(shù)的目的是獲得更大的通信系統(tǒng)容量，提高寬帶的利用效率，使覆蓋范圍更廣。多用戶(hù)檢測(cè)通過(guò)消除小區(qū)內(nèi)的干擾來(lái)提高帶寬效率，增加系統(tǒng)容量。遠(yuǎn)近效應(yīng)的主要因素是功率的控制，多用戶(hù)檢測(cè)算法可以降低甚至消除多址干擾，從而在一定程度上緩解了遠(yuǎn)近效應(yīng)這一問(wèn)題。因此多用戶(hù)檢測(cè)技術(shù)減少了功率控制的負(fù)擔(dān)。同時(shí)，多用戶(hù)檢測(cè)技術(shù)降低了對(duì)移動(dòng)臺(tái)發(fā)射功率的要求，這樣就可以把節(jié)省的功率用于擴(kuò)大通信面積上，增加小區(qū)通信系統(tǒng)的覆蓋面積。針對(duì)多用戶(hù)檢測(cè)技術(shù)的種種優(yōu)點(diǎn)，隨著3G的發(fā)展，4G的逐步應(yīng)用，對(duì)多用戶(hù)檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行更深入的研究至關(guān)重要。從國(guó)內(nèi)外對(duì)多用戶(hù)檢測(cè)算法的研究現(xiàn)狀來(lái)看，當(dāng)前對(duì)多用戶(hù)檢測(cè)技術(shù)的研究主要集中在算法的復(fù)雜度和誤碼率的大小上，對(duì)于誤碼率的研究上取得成就是可觀的，但隨著移動(dòng)通信用戶(hù)的聚增，算法的復(fù)雜性仍然是一個(gè)困擾人們的問(wèn)題。因此，對(duì)多用戶(hù)檢測(cè)算法的深入研究是當(dāng)前的一個(gè)重要課題。 課題研究的主要內(nèi)容 本文中所研究的多用戶(hù)檢測(cè)算法主要有傳統(tǒng)多用戶(hù)檢測(cè)算法、解相關(guān)檢測(cè)算法、最小均方誤差(MMS