【正文】 當(dāng)信噪比較小時(shí)，解相關(guān)檢測(cè)的誤碼率接近 傳統(tǒng)多用戶檢測(cè)，其性能較差；當(dāng)信噪比較大時(shí)，解相關(guān)檢測(cè)和 MMSE檢測(cè)的誤碼率明顯低于傳統(tǒng)多用戶檢測(cè)，且解相關(guān)檢測(cè)和 MMSE 檢測(cè)的誤碼率差別不太大。 這個(gè)結(jié)果也說(shuō)明上文的論述， MMSE 檢測(cè)算法是部分解相關(guān)，多址干擾較大，噪聲分量較小時(shí)，最小均方誤差算法的線性矩陣 M 就會(huì)變成矩 陣R1，即解相關(guān)檢測(cè)算法。當(dāng)噪聲分量小到幾乎可以忽略，而多址干擾相對(duì)較大時(shí)，矩陣 M 就可以準(zhǔn)換為 R1， MMSE 檢測(cè)器就相當(dāng)于解相關(guān)檢測(cè)器；另外一種情況，噪聲分量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于多址干擾時(shí)，矩陣 M 就會(huì)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(cè)算法的仿真分析 26 MMSE 檢測(cè)器就相當(dāng)于傳統(tǒng)檢測(cè)器。解相關(guān)檢測(cè)算法的計(jì)算機(jī)仿真圖 32： 圖 32 ? ? ? ? ?????? ???? ? 101 bYRPP kkrke ? ? ?????? ?????? ?? ? ANRPE kkr 1???????????? ?RAkkkQ1?第 3 章 多用戶檢測(cè)算法的仿真分析 24 如圖 32 所示 ，從解相關(guān)檢測(cè)算法仿真圖可知，噪聲功率較大時(shí)，系 統(tǒng)的性能差，即誤碼率較大；噪聲功率較小時(shí) (信噪比較大 )信號(hào)功率較大時(shí)，其誤碼率會(huì)減小，檢測(cè)器性能提高。 傳統(tǒng)檢測(cè)器不能解決多址干擾問(wèn)題；串行干擾消除多用戶檢測(cè)器只對(duì)檢測(cè)弱信號(hào)有效，而且增加了延時(shí)；并行干擾消除多用戶檢測(cè)器的初始信息 如果出現(xiàn)錯(cuò)誤，多址干擾將會(huì)加倍；解相關(guān)檢測(cè)器是以提高背景噪聲來(lái)消除多址干擾的； MMSE 檢測(cè)器的綜合性能比解相關(guān)檢測(cè)器強(qiáng)，但是受“遠(yuǎn) 近”效應(yīng)的影 響比較大。 解相關(guān)檢測(cè)的缺點(diǎn)是：在數(shù)學(xué)上要對(duì)矩陣求逆，計(jì)算第 2 章 多用戶檢測(cè)的概述 21 量特別大，而且在這個(gè)過(guò)程中增加了背景噪聲。 并行干擾消除只有對(duì)數(shù)據(jù)的相位和幅度估計(jì)精準(zhǔn)，才可以消除多址干擾。 串行 干擾 消除 (SIC)檢測(cè)的原理：首先對(duì)匹配濾波器輸出的通信用戶信號(hào)按強(qiáng)弱程度進(jìn)行排序，對(duì)最強(qiáng)信號(hào)判決、再生，然后從總信號(hào)中消除這一信號(hào)，把它當(dāng)作下一級(jí)的輸入信號(hào)，整個(gè)過(guò)程依次循環(huán)知道判決出所有用戶信號(hào) 。因此， 等人提出了最優(yōu)多用戶檢測(cè)器，即最大似然準(zhǔn)則多用戶檢測(cè)器 [17]，該檢測(cè)器是從接收信號(hào) y(t)中找出發(fā)送信號(hào) b,使b 的概率（聯(lián)合后驗(yàn)概率）趨于最大化。 傳統(tǒng)檢測(cè)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(duì)用戶 K1 的形成的干擾。當(dāng)不存在干擾通信用戶時(shí) ,第 K 個(gè)用戶 輸出的信干比為 : (29) 在同步 DSCDMA 系統(tǒng)中 ,第 K 個(gè)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(jì) (論文 ) 14 傳統(tǒng)多用戶檢測(cè)原理及仿真 傳統(tǒng)多用戶檢測(cè)技術(shù)主要以傳統(tǒng)檢測(cè)器來(lái)研究 ，傳統(tǒng)檢測(cè)器是將接收到的信息通過(guò)一個(gè)匹配濾波器組 ，然后對(duì)每個(gè)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(cè)器原理圖 在信息傳遞過(guò)程中，第 i 個(gè)信息符號(hào)的間隔內(nèi)第 k 個(gè)匹配濾波器的輸出用公式表示 為： (211) 上式 ρ jk 表示第 j 個(gè)通信用戶的特征波形和第 k 個(gè)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(duì)用戶的接收功率不相同，故引起了遠(yuǎn)近效應(yīng)，接收功率強(qiáng)的用戶把接收功率弱的用戶信號(hào)給淹沒(méi)，影響通信質(zhì)量；為了解決這一問(wèn) 題， 等人提出了抗 “遠(yuǎn) 近 ”能力這一理論。多用戶有效性：在移動(dòng)通信系統(tǒng)中，多用戶系統(tǒng)達(dá)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(dá)式為： (24) 當(dāng)噪聲方 差 σ 趨近于零時(shí)， ηq（ σ）的極限就是第 q 個(gè)通信用戶的漸近有效性，記作 ηq。 在多用戶檢測(cè)技術(shù)中，最重要的一個(gè)指標(biāo)就是誤碼率，該性能指標(biāo)是多用戶檢測(cè)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(cè)技術(shù)把減少的在上行鏈路上的干擾功率用于擴(kuò)大小區(qū)的通信范圍上， 改進(jìn)了小區(qū)的覆蓋情況，但它并不依賴于系統(tǒng)負(fù)載。 最優(yōu)聯(lián)合檢測(cè)方法也是可行的。 多用戶檢測(cè)是引用信息論并且經(jīng)過(guò)嚴(yán)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(kuò)頻序列引入的結(jié)構(gòu)信息來(lái)進(jìn)行處理，以期能夠正確的檢測(cè)出期望用戶的信息。在現(xiàn)實(shí)操作上可將用戶小區(qū)劃分為空間相互獨(dú)立的 多個(gè)扇形區(qū)，也可以采用智能天線技術(shù)用更多更窄的動(dòng)態(tài)波束來(lái)隔離用戶間信號(hào)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(cè)、解相關(guān)檢測(cè)、最小均方誤差 (MMSE)檢測(cè)三種算法作為主要研究對(duì)象 。 課題研究的步驟和方法 解 相關(guān)檢測(cè)算法和最小均方誤差檢測(cè)算法目的都是降低 或消除多址干擾，而傳統(tǒng)多用戶檢測(cè)方法主要用來(lái) 比較，當(dāng)有 噪聲時(shí)最小均方誤差檢測(cè)算法兼顧到了對(duì)噪聲的抑制，沒(méi)有背景噪聲時(shí)，解相關(guān)檢測(cè)可以完全消除多址干擾。 解相關(guān)檢測(cè)算法不 用去估計(jì)通信用戶的信號(hào)功率，因此它有良好的抗遠(yuǎn)近效應(yīng)這一優(yōu)點(diǎn)。從國(guó)內(nèi)外對(duì)多用戶檢測(cè)算法的研究現(xiàn)狀來(lái)看，當(dāng)前對(duì)多用戶檢測(cè)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(duì)于誤碼率的研究上取得成就是可觀的，但隨著移動(dòng)通信用戶的聚增，算法的復(fù)雜性仍然是一個(gè)困擾人們的問(wèn)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(cè)算法 [5]； Yonwoo Yoon 等于 20xx年提出了一種最大似然檢檢測(cè)算法 [6]。 其中 TDSCAMA 標(biāo)準(zhǔn)由我國(guó)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(guò)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(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。 Finally, according to the simulation results of the advantages and disadvantages of the three graphics: low SNR performance detection algorithm Decorrelating most poor?？傮w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)。 國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)盲多用戶檢測(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。 因此，對(duì)多用戶檢測(cè)算法的深入研究是當(dāng)前的一個(gè)重要課題。但解相關(guān)檢測(cè)算法需要對(duì)矩陣進(jìn)行逆運(yùn)算，如果通信用戶數(shù)量較大，算法的運(yùn)算復(fù)雜度就會(huì)很大，造成工程的實(shí)現(xiàn)很困難。首先對(duì)傳統(tǒng)多用戶檢測(cè)算法的原理進(jìn)行研究分析，然后根據(jù)原理圖畫出流程圖進(jìn)行程序的編寫，最后進(jìn)行系統(tǒng)仿真。 第二章 介紹了抗干擾的措施、多用戶檢測(cè)的基本思路及用途，簡(jiǎn)述了多用戶檢測(cè)算法的定義、分類、特點(diǎn)以及性能參數(shù)，最后介紹了多用戶檢測(cè)技術(shù)的原理，主要是傳統(tǒng)多用戶檢測(cè)、解相關(guān)檢測(cè)和 MMSE 檢測(cè)。當(dāng)通信系統(tǒng)中通信用戶數(shù)量較多，且同時(shí)通信時(shí)，多址干擾會(huì)成為系統(tǒng)的最主要 干擾方式。 設(shè)計(jì)合理碼型，碼型的設(shè)計(jì)是克服多址干擾的優(yōu)良途徑。利用多用戶檢測(cè)技術(shù)，不僅可以抗多址干擾和抗“遠(yuǎn) 近”效應(yīng)，還可以解決多徑 干擾這一問(wèn)題。根據(jù)信息論中最佳信號(hào)檢測(cè)理論，充分利用擴(kuò)頻序列的已知結(jié)構(gòu)特征和統(tǒng)計(jì)信息，通過(guò)匹配濾波器組 來(lái)進(jìn)行多用戶檢測(cè)，消除其他通信用戶對(duì)期望用戶的干擾，在理論上是可以實(shí)現(xiàn)的。在不同的環(huán)境中，多用戶檢測(cè)的有效性能是不相同的，還有其他因素限制，因此改進(jìn)的效果并不固定，需要根據(jù)實(shí)際情況來(lái)決定。假設(shè)通信系統(tǒng)只存在一個(gè)用戶 q 時(shí)，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(cè)器非自適應(yīng)型自適應(yīng)型最小均方誤差檢測(cè)器盲型非盲型單用戶MMSE多用戶MMSE最小輸出能量MOE檢測(cè)器Griffiths 自適應(yīng)檢測(cè)器子空間型盲自適應(yīng)檢測(cè)器線性多用戶檢測(cè)器第 2 章 多用戶檢測(cè)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(jì) (論文 ) 12 (25) 上式中 sup 表示上確界。 解決抗 “遠(yuǎn) 近 ”效應(yīng)問(wèn)題，要求多 用戶檢測(cè)器具備這種能力，對(duì)多用戶檢測(cè)器抗“遠(yuǎn) 近”效應(yīng)能力的程度進(jìn)行統(tǒng)一的量化，這種量化一般用抗“遠(yuǎn) 近”效應(yīng)來(lái)表達(dá)。 (212) nk 是一個(gè)高斯隨機(jī)過(guò)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(xiàng)中存在互相關(guān)系數(shù)這一類的接收機(jī)預(yù)先知道的信息，多用戶檢測(cè)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(cè)性能進(jìn)行改善。在理論上，這種方法的錯(cuò)誤概率最小，抗多址干擾能力強(qiáng)。其原理圖如下所示： r ( t )匹配濾波器幅度估計(jì)判決延遲T bX Xy ka2a1ba 3 +r(1)(t)第 2 章 多用戶檢測(cè)的概述 19 圖 25 串行干擾消除第一級(jí)結(jié)構(gòu) a1=Ak(tTb)； a2=SK(tτ Tb)； a3=r(tTb) 串行 干擾 消除檢測(cè)的過(guò)程可重復(fù)多次，檢測(cè)的關(guān)鍵是把 k 個(gè)用戶的功率按從大到小的順序排列，功率大的先被判決，因?yàn)楣β试酱笈袥Q的錯(cuò)誤概率就越小，同時(shí)大功率信號(hào)產(chǎn)生的多址干擾也較大，可以 及時(shí)的消除，提高對(duì)信號(hào)錯(cuò)判概率，尤其對(duì)于較弱的信號(hào)。并行干擾的起始數(shù)據(jù)信息比特估計(jì)出錯(cuò)，那么在該比特上相消的結(jié)果是會(huì)使該比特對(duì)應(yīng)的多址干擾變?yōu)樵瓉?lái)幅度的 2 倍，而且這個(gè)差錯(cuò)依賴增加PIC 的級(jí)數(shù)是沒(méi)有效果的。針對(duì)這些缺點(diǎn)，人們也做了一些改進(jìn)，其性能有所改善?？偠灾?，多 用戶檢測(cè)技