【正文】 當信噪比較小時，解相關(guān)檢測的誤碼率接近 傳統(tǒng)多用戶檢測，其性能較差；當信噪比較大時，解相關(guān)檢測和 MMSE檢測的誤碼率明顯低于傳統(tǒng)多用戶檢測，且解相關(guān)檢測和 MMSE 檢測的誤碼率差別不太大。 這個結(jié)果也說明上文的論述， MMSE 檢測算法是部分解相關(guān)，多址干擾較大，噪聲分量較小時，最小均方誤差算法的線性矩陣 M 就會變成矩 陣R1，即解相關(guān)檢測算法。當噪聲分量小到幾乎可以忽略，而多址干擾相對較大時，矩陣 M 就可以準換為 R1， MMSE 檢測器就相當于解相關(guān)檢測器；另外一種情況，噪聲分量遠遠大于多址干擾時，矩陣 M 就會轉(zhuǎn)換為單位矩陣，? ? ??????? ? MYbEMJ 2? ?ARM 22 1?? ?? ?? ? ?????????? ?? ? YMYb AR 22s g n 1)s g n ( ?? ? ? ?10 ???? bxPP kkrke? ???????????????????????? ?????? ???????kiijkikjkjkjkijijjkikjjkkkjkMMbAMAMkjQ111 111,1121?????第 3 章 多用戶檢測算法的仿真分析 26 MMSE 檢測器就相當于傳統(tǒng)檢測器。解相關(guān)檢測算法的計算機仿真圖 32： 圖 32 ? ? ? ? ?????? ???? ? 101 bYRPP kkrke ? ? ?????? ?????? ?? ? ANRPE kkr 1???????????? ?RAkkkQ1?第 3 章 多用戶檢測算法的仿真分析 24 如圖 32 所示 ，從解相關(guān)檢測算法仿真圖可知，噪聲功率較大時，系 統(tǒng)的性能差，即誤碼率較大；噪聲功率較小時 (信噪比較大 )信號功率較大時，其誤碼率會減小，檢測器性能提高。 傳統(tǒng)檢測器不能解決多址干擾問題；串行干擾消除多用戶檢測器只對檢測弱信號有效，而且增加了延時；并行干擾消除多用戶檢測器的初始信息 如果出現(xiàn)錯誤，多址干擾將會加倍；解相關(guān)檢測器是以提高背景噪聲來消除多址干擾的； MMSE 檢測器的綜合性能比解相關(guān)檢測器強，但是受“遠 近”效應(yīng)的影 響比較大。 解相關(guān)檢測的缺點是：在數(shù)學(xué)上要對矩陣求逆，計算第 2 章 多用戶檢測的概述 21 量特別大，而且在這個過程中增加了背景噪聲。 并行干擾消除只有對數(shù)據(jù)的相位和幅度估計精準，才可以消除多址干擾。 串行 干擾 消除 (SIC)檢測的原理：首先對匹配濾波器輸出的通信用戶信號按強弱程度進行排序，對最強信號判決、再生，然后從總信號中消除這一信號，把它當作下一級的輸入信號，整個過程依次循環(huán)知道判決出所有用戶信號 。因此， 等人提出了最優(yōu)多用戶檢測器，即最大似然準則多用戶檢測器 [17]，該檢測器是從接收信號 y(t)中找出發(fā)送信號 b,使b 的概率（聯(lián)合后驗概率）趨于最大化。 傳統(tǒng)檢測器用戶 K 的誤碼率： (217) β是 K1 維的列矢量，即其他通信用戶對用戶 K1 的形成的干擾。當不存在干擾通信用戶時 ,第 K 個用戶 輸出的信干比為 : (29) 在同步 DSCDMA 系統(tǒng)中 ,第 K 個用戶的信干比為 : (210) ?? qq Ejqjinf0???? ? ? ?? ? ?? qiq iE jqjiin f 0,0, ???? 22ASIR k?????kj jkjkPAAS I R2222?燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 14 傳統(tǒng)多用戶檢測原理及仿真 傳統(tǒng)多用戶檢測技術(shù)主要以傳統(tǒng)檢測器來研究 ，傳統(tǒng)檢測器是將接收到的信息通過一個匹配濾波器組 ，然后對每個匹配濾波器輸出的信息直接采樣判決，原理框圖如下所示： 圖 22 傳統(tǒng)多用戶檢測器原理圖 在信息傳遞過程中，第 i 個信息符號的間隔內(nèi)第 k 個匹配濾波器的輸出用公式表示 為： (211) 上式 ρ jk 表示第 j 個通信用戶的特征波形和第 k 個用戶特征波形的互相關(guān)。由于通信用戶距離基站的距離是不相同的，所以基站對用戶的接收功率不相同，故引起了遠近效應(yīng)，接收功率強的用戶把接收功率弱的用戶信號給淹沒，影響通信質(zhì)量；為了解決這一問 題， 等人提出了抗 “遠 近 ”能力這一理論。多用戶有效性：在移動通信系統(tǒng)中，多用戶系統(tǒng)達到單用戶系統(tǒng)相同的誤碼率所需要的能量與單用戶所需要能量的比值，該表達式為： (24) 當噪聲方 差 σ 趨近于零時， ηq（ σ）的極限就是第 q 個通信用戶的漸近有效性，記作 ηq。 在多用戶檢測技術(shù)中，最重要的一個指標就是誤碼率，該性能指標是多用戶檢測器在較大信噪比環(huán)境下的誤碼率，一般情況下，通信系統(tǒng)都是減小誤碼率，提高通信系統(tǒng)性能。 多用戶檢測技術(shù)把減少的在上行鏈路上的干擾功率用于擴大小區(qū)的通信范圍上， 改進了小區(qū)的覆蓋情況，但它并不依賴于系統(tǒng)負載。 最優(yōu)聯(lián)合檢測方法也是可行的。 多用戶檢測是引用信息論并且經(jīng)過嚴格的理論分析后提出的一種抗多址干擾的技術(shù) ，它充分利用擴頻序列引入的結(jié)構(gòu)信息來進行處理，以期能夠正確的檢測出期望用戶的信息。在現(xiàn)實操作上可將用戶小區(qū)劃分為空間相互獨立的 多個扇形區(qū)，也可以采用智能天線技術(shù)用更多更窄的動態(tài)波束來隔離用戶間信號的干擾。一般將系統(tǒng)受到的干擾分為三種：多徑干擾、加性白噪聲干擾和多址干擾 。把傳統(tǒng)多用戶檢測、解相關(guān)檢測、最小均方誤差 (MMSE)檢測三種算法作為主要研究對象 。 課題研究的步驟和方法 解 相關(guān)檢測算法和最小均方誤差檢測算法目的都是降低 或消除多址干擾，而傳統(tǒng)多用戶檢測方法主要用來 比較，當有 噪聲時最小均方誤差檢測算法兼顧到了對噪聲的抑制，沒有背景噪聲時，解相關(guān)檢測可以完全消除多址干擾。 解相關(guān)檢測算法不 用去估計通信用戶的信號功率，因此它有良好的抗遠近效應(yīng)這一優(yōu)點。從國內(nèi)外對多用戶檢測算法的研究現(xiàn)狀來看，當前對多用戶檢測技術(shù)的研究主要集中在算法的復(fù)雜度和誤第 1 章 緒論 3 碼率的大小上 ，對于誤碼率的研究上取得成就是可觀的，但隨著移動通信用戶的聚增，算法的復(fù)雜性仍然是一個困擾人們的問題。之后， Xiaofei Zhang 和 Dazhuan Xu 在 SIMOCDMA 系統(tǒng)中提出了基于 PARAFAC 算法的多用戶檢測算法 [5]； Yonwoo Yoon 等于 20xx年提出了一種最大似然檢檢測算法 [6]。 其中 TDSCAMA 標準由我國提出。 secondly, for multiuser detection algorithm decorrelating detection algorithm , MMSE algorithm, the traditional multiuser detection algorithm is studied, and the three systems simulation algorithm。 基 本 要 求 [1] 通過學(xué)習(xí)相應(yīng)書籍和查閱資料，了解課題介紹的目的和意義，對課題目前的發(fā)展和較為常見的算法有所了解和掌握。 [2] 通過對給定圖片的介紹，能夠?qū)⒄n題介紹的算法應(yīng)用其中，達到課題介紹的目的。 Finally, according to the simulation results of the advantages and disadvantages of the three graphics: low SNR performance detection algorithm Decorrelating most poor。總體上看，各國雖然采用的通 信方案不甚相同，但在第三代移動通信系統(tǒng)中，各國都采用了碼分多址 (CDMA)技術(shù)。 國內(nèi)學(xué)者對盲多用戶檢測問題也做了大量的研究和實驗，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)檢測算法 [7,8]，基于Kalman 濾波的盲多用戶檢測算法 [9]，判決反饋變長盲自適應(yīng)檢測算法 [10]，基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的多用戶檢測算法 [11,12]，基于子空間的約束最小二乘檢測算法 [13]等等。 因此，對多用戶檢測算法的深入研究是當前的一個重要課題。但解相關(guān)檢測算法需要對矩陣進行逆運算，如果通信用戶數(shù)量較大，算法的運算復(fù)雜度就會很大，造成工程的實現(xiàn)很困難。首先對傳統(tǒng)多用戶檢測算法的原理進行研究分析，然后根據(jù)原理圖畫出流程圖進行程序的編寫，最后進行系統(tǒng)仿真。 第二章 介紹了抗干擾的措施、多用戶檢測的基本思路及用途，簡述了多用戶檢測算法的定義、分類、特點以及性能參數(shù)，最后介紹了多用戶檢測技術(shù)的原理，主要是傳統(tǒng)多用戶檢測、解相關(guān)檢測和 MMSE 檢測。當通信系統(tǒng)中通信用戶數(shù)量較多，且同時通信時，多址干擾會成為系統(tǒng)的最主要 干擾方式。 設(shè)計合理碼型，碼型的設(shè)計是克服多址干擾的優(yōu)良途徑。利用多用戶檢測技術(shù)，不僅可以抗多址干擾和抗“遠 近”效應(yīng)，還可以解決多徑 干擾這一問題。根據(jù)信息論中最佳信號檢測理論，充分利用擴頻序列的已知結(jié)構(gòu)特征和統(tǒng)計信息，通過匹配濾波器組 來進行多用戶檢測，消除其他通信用戶對期望用戶的干擾，在理論上是可以實現(xiàn)的。在不同的環(huán)境中，多用戶檢測的有效性能是不相同的，還有其他因素限制，因此改進的效果并不固定，需要根據(jù)實際情況來決定。假設(shè)通信系統(tǒng)只存在一個用戶 q 時，在加性高斯白噪聲信道的能量為 Eq，噪聲方差為 σ2，則該用戶的誤碼率為： 解相關(guān)檢測器非自適應(yīng)型自適應(yīng)型最小均方誤差檢測器盲型非盲型單用戶MMSE多用戶MMSE最小輸出能量MOE檢測器Griffiths 自適應(yīng)檢測器子空間型盲自適應(yīng)檢測器線性多用戶檢測器第 2 章 多用戶檢測的概述 11 (22) 式中： 是 Q 函數(shù)。漸近多用戶有效性在低信噪比條件下多用戶的有效性 ηq（ σ）的極限為： ? ? ??????????? ?? 2EP qd e fq Q? ? de uxuxQ ?? ?? 2221?? ? ? ? ??????????? ? ?? 2eP qd efq Q? ? ? ?Eeqqdefq??? ?燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 12 (25) 上式中 sup 表示上確界。 解決抗 “遠 近 ”效應(yīng)問題，要求多 用戶檢測器具備這種能力，對多用戶檢測器抗“遠 近”效應(yīng)能力的程度進行統(tǒng)一的量化，這種量化一般用抗“遠 近”效應(yīng)來表達。 (212) nk 是一個高斯隨機過程，其方差為σ 均值為零。 匹配濾波器輸出的公式中可以看出，多址干擾項中存在互相關(guān)系數(shù)這一類的接收機預(yù)先知道的信息，多用戶檢測技術(shù)的思想就是科學(xué)合理的利用這些信息的結(jié)構(gòu)特征，將其檢測性能進行改善。在理論上，這種方法的錯誤概率最小，抗多址干擾能力強。其原理圖如下所示： r ( t )匹配濾波器幅度估計判決延遲T bX Xy ka2a1ba 3 +r(1)(t)第 2 章 多用戶檢測的概述 19 圖 25 串行干擾消除第一級結(jié)構(gòu) a1=Ak(tTb)； a2=SK(tτ Tb)； a3=r(tTb) 串行 干擾 消除檢測的過程可重復(fù)多次，檢測的關(guān)鍵是把 k 個用戶的功率按從大到小的順序排列，功率大的先被判決，因為功率越大判決的錯誤概率就越小，同時大功率信號產(chǎn)生的多址干擾也較大，可以 及時的消除，提高對信號錯判概率，尤其對于較弱的信號。并行干擾的起始數(shù)據(jù)信息比特估計出錯，那么在該比特上相消的結(jié)果是會使該比特對應(yīng)的多址干擾變?yōu)樵瓉矸鹊?2 倍，而且這個差錯依賴增加PIC 的級數(shù)是沒有效果的。針對這些缺點，人們也做了一些改進，其性能有所改善。總而言之，多 用戶檢測技