【正文】 ，無(wú)法實(shí)用 ? 最優(yōu)多用戶檢測(cè)器可以達(dá)到最高的漸近有效性，也就是說(shuō)它對(duì)每個(gè)用戶都能達(dá)到最小的誤碼率，這是所有其他類型檢測(cè)器的上限。 MUD面臨的挑戰(zhàn)： ? 隨著用戶數(shù)的增加而帶來(lái)的接收機(jī) DSP的巨大的負(fù)擔(dān) ? 每個(gè)用戶對(duì)精確的信道估計(jì)和定時(shí)的要求 ?來(lái)自其它小區(qū)的 MAI依然存在 ?在下行信道執(zhí)行多用戶檢測(cè)有難度 最優(yōu)多用戶檢測(cè)器 (optimal multiuser detector) 基本思想： ? 假設(shè)發(fā)送信號(hào)的先驗(yàn)概率相等，從接收信號(hào) 中找出發(fā)送序列 ，使其聯(lián)合后驗(yàn)概率 最大。多用戶檢測(cè)的實(shí)現(xiàn)就是在圖一的匹配濾波器的輸出后加上多用戶檢測(cè)算法模塊。 ? 三、多用戶檢測(cè)的原理 接收機(jī)接收到的信號(hào)實(shí)際是疊加了高斯噪聲的若干個(gè)函數(shù) （ 類似于傅立葉級(jí)數(shù)中的基函數(shù) ）的線性組合 ， 而檢測(cè)的目的就是判定展開式中對(duì)應(yīng)某個(gè)函數(shù)的系數(shù)的符號(hào) （ 對(duì) BPSK而言 ） 。 ?MUD的基本問(wèn)題 ?從接收信號(hào) 中估計(jì)出 ?消除 MAI的影響 ?MUD技術(shù)的發(fā)展歷史 ?1979年， K． S． Schneider首先提出 ?1983年， R． Kohno 提出對(duì)多用戶干擾抵消器的研究 ?1986年， S． Verdu的 3篇經(jīng)典文章，掀起了MUD研究的熱潮 }:)({ ?????? ttr)t(b?k? MUD是第三代移動(dòng)通信的關(guān)鍵技術(shù)之一。 從信息論的角度，多址干擾與背景噪聲相比，有一定的可預(yù)測(cè)性。 傳統(tǒng)檢測(cè)器主要在以下幾個(gè)方面研究以消除多址干擾： 1．?dāng)U頻碼的設(shè)計(jì)要具有優(yōu)良的相關(guān)性； 2．應(yīng)用功率控制機(jī)制； 3．應(yīng)用前項(xiàng)糾錯(cuò)編碼； 4．自適應(yīng)天線。另外，即使用戶數(shù)不是很多，如果到達(dá)接收機(jī)的用戶信號(hào)功率不同， 當(dāng)干擾用戶的功率過(guò)大時(shí)，盡管干擾用戶的擴(kuò)頻波形與目標(biāo)用戶的擴(kuò)頻波形具有很小的互相關(guān)值，還是會(huì)產(chǎn)生很大的干擾， 那么弱用戶信號(hào)可能被其他強(qiáng)用戶信號(hào)湮沒(méi)。考慮到同步難以實(shí)現(xiàn)，另外信號(hào)傳輸中的畸變使原本正交的擴(kuò)頻波形不再正交，所以互相關(guān)1,0),(,??mmhjk通常不全為零。 可以看出傳統(tǒng)檢測(cè)器的每一支路檢測(cè)一個(gè)用戶時(shí)沒(méi)有考慮其他用戶的存在 ，而是把其他用戶的信號(hào)當(dāng)成了干擾 。 1?? 一 、 傳統(tǒng)檢測(cè)器 ? DSCDMA通信系統(tǒng)中 ， 傳統(tǒng)的單用戶檢測(cè)器由相關(guān)器及判決器組成 ， 相關(guān)檢測(cè)器可由一組匹配濾波器實(shí)現(xiàn) ， 如圖所示 。 傳統(tǒng)的檢測(cè)技術(shù)完全按照經(jīng)典直接序列擴(kuò)頻理論對(duì)每個(gè)用戶的信號(hào)分別進(jìn)行擴(kuò)頻碼匹配處理，因而抗多址干擾能力較差；多用戶檢測(cè)（ MultiUser Detection， MUD）技術(shù)在傳統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)的基礎(chǔ)上，利用造成多址干擾的所有用戶信號(hào)信息對(duì)單個(gè)用戶的信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，從而具有優(yōu)良的抗干擾性能，解決了遠(yuǎn)近效應(yīng)問(wèn)題，降低了系統(tǒng)對(duì)功率控制精度的要求，因此可以更加有效地利用上行鏈路頻譜資源，顯著提高系統(tǒng)容量。 ? 信道的容量是由干擾所限定的．尤其是同信道干擾和鄰信道干擾的影響更嚴(yán)重。 在 CDMA通信系統(tǒng)中 ， 不同用戶傳輸信息所用的信號(hào)不是靠頻率不同或時(shí)隙不同來(lái)區(qū)分的 ， 而是用各不相同的編碼序列來(lái)區(qū)分 。嚴(yán)格說(shuō)來(lái)，多址干擾包含同信道干擾和鄰信道干擾，但在干擾抑制中主要考慮的是同信道干擾。 ? CDMA系統(tǒng)的主要干擾為碼間干擾和多址干擾 (MAI) ：多址干擾主要是由于多個(gè)用戶共享一個(gè)信道，不同用戶信號(hào)之間存在一定的相關(guān)性，之間必然產(chǎn)生干擾，因此多址干擾也稱多用戶干擾。多用戶檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展是通信技術(shù)中最重要的新進(jìn)展之一。 ? 由個(gè)別用戶產(chǎn)生的多址干擾雖然很小，但隨著用戶數(shù)的增多或信號(hào)功率的增大，多址干擾就成了寬帶 CDMA系統(tǒng)中的一個(gè)主要干擾，它對(duì)系統(tǒng)容量起著制約的作用。此外，由于無(wú)線信道的時(shí)間彌散特性而引入的 ISI在低速的 CDMA系統(tǒng)中往往被忽視了，但是對(duì)于寬帶 CDMA， ISI就不得不引起重視。 71 多用戶檢測(cè)問(wèn)題 ? ? ? ? ? ?tniTtsibtAtriKkkkkk ???? ? ?? 1)()( ?k? bK T???? ?? ?101?() ：第 k個(gè)用戶的時(shí)延， bk(i) ：為用戶 k的第 i個(gè)信息碼元，由取值 、 持續(xù) 時(shí)間 Tb（碼元周期）的方脈沖組成； sk(t) ： 第 k個(gè)用戶的擴(kuò)頻波形，由取值 、 持續(xù)時(shí)間 Tc（碼片周期）的方脈沖組成； 假設(shè)異步 DS/CDMA系統(tǒng)中，共有 K個(gè)用戶，接收機(jī)接收到的信號(hào)為： Ak(t)：第 k個(gè)用戶的信號(hào)幅度，通常認(rèn)為移動(dòng)信道是一個(gè)慢衰落信道，在一個(gè)比特的周期內(nèi)信號(hào)幅度保持不變，即 Ak(t) =Ak(i)。 ? 匹配濾波器的軟輸出之的判決環(huán)節(jié)根據(jù)軟輸出的正負(fù)得出用戶數(shù)據(jù) b的估計(jì) 。多址干擾項(xiàng)kM A I是由于在 CDMA 系統(tǒng)中，所有用戶均使用相同頻段的無(wú)線信道和相同的時(shí)隙，用戶間僅靠地址擴(kuò)頻碼的不同，即靠他們之間互相關(guān)特性加以區(qū)分，所以 只要用戶間互相關(guān)不為零，就存在著用戶間的干擾，稱為多址干擾。但是當(dāng)用戶數(shù)增多時(shí)，多址干擾也隨之增大，傳統(tǒng)檢測(cè)器的性能也隨著用戶數(shù)的增多而迅速下降。 同時(shí)，由于 CDMA為一干擾受限系統(tǒng)，即干擾的大小直接影響系統(tǒng)容量，因此有效地克服和抑制多址干擾就成為 CDMA系統(tǒng)中主要和關(guān)鍵的問(wèn)題。 然而，多用戶檢測(cè)技術(shù)決不僅僅是一個(gè)信號(hào)處理的問(wèn)題，它更多的應(yīng)該屬于信息論的范疇。正是借助于這種可預(yù)測(cè)性，抑制甚至消除多址干擾才成為 可能。 ? . 削弱“遠(yuǎn)近效應(yīng)”的影響，由于多用戶檢測(cè)技術(shù)能完全消除 MAI干擾，因此產(chǎn)生的噪聲量將與干擾信號(hào)的接收功率無(wú)關(guān)，從而大大減少“遠(yuǎn)近效應(yīng)”對(duì)信號(hào)接收的影響。 )( tn?)( tr?? ? ? ?tsbA1111?? ? ? ?tsbA2221?? ? ? ?tsbA3331? ? 多用戶檢測(cè)的基本思想是把所有用戶的信號(hào)都當(dāng)作是有用信號(hào)，而不是當(dāng)作干擾信號(hào)處理，利用多個(gè)用戶的碼元、時(shí)間、信號(hào)幅度以及相位等信息聯(lián)合檢測(cè)單個(gè)用戶的信號(hào)，以達(dá)到較好的接收效果，前提是要求預(yù)先知道造成干擾的用戶相關(guān)信息。 ?MUD的主要優(yōu)缺點(diǎn)： 優(yōu) 點(diǎn) 缺 點(diǎn) ? 抑制多徑干擾 ? 消除或減輕遠(yuǎn)近效應(yīng) ? 降低了對(duì)功控高度精度的要求，可簡(jiǎn)化功控 ? 彌補(bǔ)擴(kuò)頻碼互相關(guān)性不理想造成的影響 ? 改善系統(tǒng)性能，提高系統(tǒng)容量，增大小區(qū)覆蓋范圍 ? 大大增加了設(shè)備的復(fù)雜度 ? 增加了系統(tǒng)時(shí)延，特別是采用自適應(yīng)算法時(shí)更為嚴(yán)重 ? 多用戶檢測(cè)一般需要知道用戶的一些信息，需要通過(guò)不斷地信道估計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)，而且估計(jì)的精度會(huì)直接影響檢測(cè)器的性能 ? MUD的主要研究方向 最優(yōu)檢測(cè)器雖然是理論上的最佳結(jié)構(gòu)，但是由于不可實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度，它只能是其他次優(yōu)檢測(cè)器的性能上界。 對(duì)異步系統(tǒng)，可用一組匹配濾波器加 Viterbi算法實(shí)現(xiàn)。 A W GN 信道中具有能量 kE 的單個(gè)用戶誤碼率定義為： ? ??????????2??kk , s i n g l eEQP 其中，2σ為噪聲方差，? ?????xuduexQ2/221?，為 Q 函數(shù)。 2 ． 漸進(jìn)有效性 多址干擾引起的檢測(cè)器性能損失，通常用漸近有效性（ Asy m ptot ic Ef ficie nc y ）來(lái)衡量。 雖然漸近有效性和低噪聲時(shí)的誤碼率是兩個(gè)等價(jià)的量度，但由于漸近有效性具有顯式表達(dá)，容易分析，所以較為常用。 4 ． 均衡能量 漸進(jìn)有效性和抗遠(yuǎn)近能力主要 衡量的是多用戶檢測(cè)對(duì)于目標(biāo)用戶性能的影響。 167。 ? 任何一種最佳的線性多用戶檢測(cè)器都可以視為一線性變換器。因此，為了抑制多址干擾，很自然聯(lián)想到應(yīng)該將所合用戶擴(kuò)頻波形之間的線性相關(guān)解除掉，使不同用戶的擴(kuò)頻波形實(shí)現(xiàn)正交。 可見(jiàn)，若各用戶的持征波形線性獨(dú)立，則檢測(cè)器可以對(duì)每一個(gè)用戶實(shí)現(xiàn)完全的解調(diào)。 nRAbyR 11 ??? ?k1k y)(Rs g nb? ?? 然而，當(dāng)用產(chǎn) k的信號(hào)與其它用戶的信號(hào)不線性獨(dú)立 (即它位于其它用戶信號(hào)變成的子空間內(nèi) )時(shí)，矩陣 B將是奇異的，因此檢測(cè)器 不存在。 ? ? ? ? ? ?? ? 11T1 z1R0Rz1R)z(H ????? ? ? ? ? ?? ??? ??? 1T z1R0Rz1R)z(H? 解相關(guān)檢測(cè)器的輸出為有用信號(hào) b和噪聲，多址干擾完全被消除。 ?