【正文】 ultiple 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 research This 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。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。20 世紀(jì) 90 年代中期，世界各 國(guó) 家開始了對(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,CDMA20xx 和TDSCDMA 三種方案。 但在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中，用戶的隨機(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]。此外，他們還提出了基于最小均方誤差的盲多用戶檢測(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檢測(cè)算法 ——RLSCMOE，通過(guò) QR 分解得到了實(shí)用的 QRRLSCMOE 算法； 于 1998 年 提 出了 基于 子空 間跟 蹤的 盲多 用戶 檢測(cè) 算 法——PASTd[4]。多用戶檢測(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。 針對(duì)多用戶檢測(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)多用戶檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行更深入的研究至關(guān)重要。 傳統(tǒng)多用戶檢測(cè)：將接收到的連續(xù)時(shí)間波形先通過(guò)匹配濾波器組，然 后對(duì)其進(jìn)行直接判決輸出。 解相關(guān)檢測(cè)算法： 解相關(guān)檢測(cè)算法是在傳統(tǒng)多用戶檢測(cè)算法的判決輸出前添加一個(gè) R1 矩陣，在匹配濾波器組輸出的信息與 R1 矩陣相乘 [14,15]，就可以消除多址干擾。在文中，對(duì)于它的性能通過(guò)仿真做了分析。同時(shí)， MMSE 檢測(cè)方法要考慮接收用戶的能量，也就是說(shuō)燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 4 它的性能與通信用戶的信號(hào)功率有關(guān)系 [16]， 即抗遠(yuǎn)近效應(yīng)要稍優(yōu)良。 具體步驟： 1． 查閱資料，了解多用戶檢測(cè)算法出現(xiàn)的背景及目的意義，然后對(duì)其原理進(jìn)行研究分析。 本文主要內(nèi)容及章節(jié)安排 第一章 簡(jiǎn)述了移動(dòng)通信的發(fā)展歷史和發(fā)展趨勢(shì)，介紹了多用戶檢測(cè)技術(shù)的提出背景、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，研究多用戶 檢測(cè)算法的目的意義。 第 2 章 多用戶檢測(cè)的概述 5 第 2 章 多用戶檢測(cè) 的概述 CDMA 信號(hào)模型 一般典型多用戶的系統(tǒng)模型為 圖 21 所示： 圖 21 典型多用戶系統(tǒng)模型 K 個(gè)同步 CDMA 系統(tǒng)，在加性高斯白噪聲信道條件下，接收端基帶信號(hào)可用下面公式表示： (21) Ak 是第 k 個(gè)通信用戶的信號(hào)幅度， Tb 是信息符號(hào)的間隔， n(t)單位功率譜密度的高斯白噪聲，σ 為噪聲的均方誤差， {bk(i)∈ [1,1]}是 k 個(gè)用戶中某一用戶發(fā)送的信息序列。 CDMA 系統(tǒng)的一個(gè)缺陷就是多址干擾，它源于系統(tǒng)中期望用戶的擴(kuò)頻碼序列與系統(tǒng)中其他用戶擴(kuò)頻碼序列互相關(guān)系數(shù)補(bǔ)位零。因此，克服多址干擾是通信系統(tǒng)的一項(xiàng)重要任務(wù)，在 CDMA 系統(tǒng)中克服多址干擾的措施： 功率控制技術(shù)?？臻g濾波技術(shù)的思路是將存在多址干擾的小區(qū)按區(qū)間區(qū)? ? )(1 11 , TCS cNj kjkjtNt ?? ????? ? 10, ??NjkjC第 2 章 多用戶檢測(cè)的概述 7 域把大區(qū)分割成多個(gè)小區(qū)，這樣多址干擾就可以分散到若干個(gè)小區(qū)的局部小區(qū)，使得每個(gè)子小區(qū)內(nèi)減少多址干擾的影響。但在實(shí)際通信系統(tǒng)中， 這種理想狀態(tài)是很難實(shí)現(xiàn)的，擴(kuò)頻序列間能夠完全正交的可能性很小。 多用戶檢測(cè)技術(shù)。 多用戶檢測(cè)技術(shù)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)出所有用戶信號(hào)。研燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 8 究表明，多徑干擾和多址干擾并不是 毫無(wú)用處的白噪聲，它們是有著強(qiáng)烈結(jié)構(gòu)性的偽隨機(jī)序列，并且通信用戶與傳輸路徑之間的相關(guān)函數(shù)都是已知的，因此通過(guò)理論研究可知，我們可以充分利用這些偽隨機(jī)序列的統(tǒng)計(jì)信息和已知結(jié)構(gòu)信息，來(lái)減小甚至消除它的負(fù)面影響， 以此提高通信系統(tǒng)的性能。多用戶檢測(cè)技術(shù)的性能是由跟蹤信息碼的差錯(cuò)、捕捉到的能量和相位的影響決定的。對(duì) IS95 的研究表明， IS95 有天線分集的不相干上行鏈路，一般情況下，它比有正交碼相干的下行鏈路（從基站到移動(dòng)臺(tái)的物理通道）的性能要差，也就是說(shuō)這一通信系統(tǒng)的容量受到了上行鏈路的限制， 第三代碼分多址通信系統(tǒng)在上行鏈路上采用相干檢測(cè)，再考慮到天線分集，下行鏈路比上行鏈路的性能要差。 多用戶檢測(cè)技術(shù)不僅僅在 3G 上廣泛應(yīng)用，在現(xiàn)在的 4G 上也至關(guān)重要，它畢竟能夠有效地消除小區(qū)內(nèi)用戶間的干擾，提高了移動(dòng)通信的效率。 誤碼率 ，通信系統(tǒng)中傳輸錯(cuò)誤碼的個(gè)數(shù)與傳輸總碼數(shù)的比值。 因此， 我們要用期望用戶 q 的等效能量 eq(σ )來(lái)替代實(shí)際中的能量 Eq。 漸近有效性：在通信系統(tǒng)中，干擾用戶對(duì)期望用戶的誤碼率影響的程度。此外 ，正的漸近有效性表示誤碼率小而且僅隨 σ→0 而趨近于零，此時(shí)的衰減速率為 1/σ2。 抗 “遠(yuǎn) 近 ”能力。10s u p limlim00????????????????????????????????? ????????EPeeqqqqq rQrd ef? ??????????? ??? PE qq1lo g2 20l i m?????????? ???????? ?? qj jqqjq PAA222 1,0m ax?第 2 章 多用戶檢測(cè)的概述 13 抗“遠(yuǎn) 近”效應(yīng)能力是在全部有關(guān)通信用戶能量范圍內(nèi)所測(cè)得的最差情況下的漸進(jìn)有效性，表示為： (27) 見 式 (27)， inf 表示下確界，抗“遠(yuǎn) 近 ”能力由各通信用戶的擴(kuò)頻波形和解調(diào)器來(lái)決定。大多數(shù)情況下用于多用 戶檢測(cè)器的評(píng)估， 它表示 期望 用戶的功率 比上某一通信用戶的匹配濾波器輸出的其它干擾成分。由公式可以看出，多址干擾的程度與通信用戶擴(kuò)頻碼間的互相關(guān)有關(guān)系。若要沒有多址干擾，只有擴(kuò)頻碼完全正交才可以，但在實(shí)際的移動(dòng)通信過(guò)程中，這種情況幾乎不會(huì)出現(xiàn)，所以多址干擾一直存在，傳統(tǒng)檢測(cè)器的性能也就大打折扣。因?yàn)閭鹘y(tǒng)多用戶檢測(cè)器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，只是把多個(gè)單用檢測(cè)器聯(lián)合在了一起，實(shí)際上它是用單用檢測(cè)的思想來(lái)設(shè)計(jì)的多用戶檢測(cè)器。同時(shí)我們也提到，如果將其他通信用戶的信息 結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行科學(xué)合理的開發(fā)利用，那么就可以消除多址干擾，完善多用戶檢測(cè)方法。 非線性多用戶檢測(cè) 利用非線性多用戶檢測(cè)方法消除多址干擾也是當(dāng)今研究的一個(gè)課題。 這種干擾抵消在一定程度上 克服了“遠(yuǎn) 近”效應(yīng)。 SIC 算法的優(yōu)點(diǎn)是復(fù)雜程度低、運(yùn)算量小 [18]，易于實(shí)現(xiàn)。 bi(0)同估計(jì)幅度相乘，經(jīng)擴(kuò)頻后輸出單個(gè)用戶的一個(gè)單位延遲后的信號(hào)估計(jì) Ui(tTb)，部 分相加器把所有估計(jì)信號(hào)相加 ，但是 除 某一單用戶信號(hào)外，這樣就得到了這個(gè)用戶信號(hào)無(wú)多址干擾的估計(jì)。 線性多用戶檢測(cè)技術(shù) 線性多用戶檢測(cè)器是當(dāng)今研究的主 要方向之一，其性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)傳統(tǒng)多用戶檢測(cè)器， 線性多用戶檢測(cè)技術(shù) 就是在傳統(tǒng)檢測(cè)器基礎(chǔ)上，在匹配濾波器組后加上一個(gè)矩陣進(jìn)行線性變換，以消除多址干擾對(duì)判決的影響。解相關(guān)檢測(cè)的優(yōu)點(diǎn)是：不用對(duì)通信用戶的信號(hào)功率進(jìn)行估計(jì)，一般情況下比傳統(tǒng)多用戶檢測(cè)的性能要好，且不需估計(jì)用戶接收信號(hào)的幅度算法的性能與干擾功率的大小無(wú)關(guān)，比最大似然檢測(cè)器的運(yùn)算復(fù)雜度低。最小均方誤差檢測(cè)的優(yōu)點(diǎn)是：背景噪聲較大時(shí)，MMSE 檢測(cè)器接近于傳統(tǒng)檢測(cè)器，多址干擾大噪聲小時(shí)，接近于解相關(guān)檢測(cè)器，整體來(lái)看，它不僅可以克服多址干擾，而且還可以降低噪聲。 然后對(duì)傳統(tǒng)檢測(cè)器、最優(yōu)多用戶檢測(cè)器、非線性多用戶檢測(cè)器和線性多用戶檢測(cè)器 的原理及特點(diǎn) 做了介紹分析。 解相關(guān)檢測(cè) 的原理及仿真 解相關(guān)檢測(cè)器 若要消除多址干擾的影響，也就是消除公式 (215)中的 R，所以將匹配濾波器組輸出的信息同擴(kuò)頻碼互相關(guān)矩陣的逆矩陣相乘即可，然后判決輸出的就是無(wú)多址干擾信息。 解相關(guān)檢測(cè)算法的仿真 由公式 (214)分析知，只需一個(gè) R1 矩陣相成，就相當(dāng)于擴(kuò)頻碼正交，便可完全消除多址干擾。解相關(guān)檢測(cè)器的缺點(diǎn)就是，隨著移動(dòng)通信用戶數(shù)量的增多，對(duì)矩陣求逆運(yùn)算的運(yùn)算量特別大，在實(shí)際應(yīng)用中對(duì)硬件的要求很高，甚至不能實(shí)現(xiàn)。 經(jīng) 過(guò)推導(dǎo)得： (33) 經(jīng)過(guò)線性變換后： MY=MRAb+MZ=x (34) 判決輸出為： (35) 經(jīng)過(guò)判決用戶 k 的誤碼率為： (36) 從推導(dǎo)式中可以看出， MMSE 檢測(cè)器是傳統(tǒng)檢測(cè)器與解相關(guān)檢測(cè)器兩種檢測(cè)器特性的結(jié)合。 最小均方誤差檢測(cè)的仿真 最小均方誤差檢測(cè)算法也是利用矩陣的變換來(lái)實(shí)現(xiàn)的，它是找到一個(gè)最佳矩陣，使輸入與判決輸出之間的信息比特均方誤差盡量小。在上文中對(duì) MMSE 多用戶檢測(cè)和解相關(guān)檢測(cè)的原理及性能在理論上做了論述分析，為了獲得充分科學(xué)的研究結(jié)果，我們對(duì)其進(jìn)行了計(jì)算機(jī)仿真，仿 真結(jié)果如圖 35 所示： 圖 35 從解相關(guān)檢測(cè)和最小均方誤差檢測(cè)的仿真曲線來(lái)看 ，在小信噪比 (噪聲第 3 章 多用戶檢測(cè)算法的仿真分析 28 功率較大 )時(shí) ，解相關(guān)多用戶檢測(cè)算法與 MMSE 多用戶檢測(cè)算法的誤碼率幾乎相同，甚至解相關(guān)檢測(cè)還要稍微好一點(diǎn)； 隨著信噪比的增大 (信號(hào)功率增強(qiáng) )， 二者的誤碼率都是逐漸減小的，但是 最小均方多用戶檢測(cè)算法的誤碼率明顯優(yōu)于解相關(guān)多用戶檢測(cè)算法 的誤碼率