【正文】 角度，多址干擾與背景噪聲相比，有一定的可預(yù)測性。 ? 三、多用戶檢測的原理 接收機接收到的信號實際是疊加了高斯噪聲的若干個函數(shù) （ 類似于傅立葉級數(shù)中的基函數(shù) ）的線性組合 ， 而檢測的目的就是判定展開式中對應(yīng)某個函數(shù)的系數(shù)的符號 （ 對 BPSK而言 ） 。 MUD面臨的挑戰(zhàn)： ? 隨著用戶數(shù)的增加而帶來的接收機 DSP的巨大的負(fù)擔(dān) ? 每個用戶對精確的信道估計和定時的要求 ?來自其它小區(qū)的 MAI依然存在 ?在下行信道執(zhí)行多用戶檢測有難度 最優(yōu)多用戶檢測器 (optimal multiuser detector) 基本思想： ? 假設(shè)發(fā)送信號的先驗概率相等，從接收信號 中找出發(fā)送序列 ，使其聯(lián)合后驗概率 最大。 多用戶系統(tǒng)中，由于多址干擾的存在，誤碼率會增大。 3 ． 抗遠(yuǎn)近能力 抗遠(yuǎn)近能力（ N ear F ar R esi sta nce ）用來描述檢測器抵抗遠(yuǎn)近效應(yīng)的能力，由 er du 提出，定義為在所有相關(guān)用戶能量范圍內(nèi)測量到的最壞情況下的漸近有效性，即： kkjEkηηj???0i nf 對于異步 CD MA 系統(tǒng)，常將抗遠(yuǎn)近能力定義如下： ? ?? ? ? ?kkjiiEikηηj,0,0,i n f??? 其中，ikη,表示用戶 k 的第 i 個比特的抗遠(yuǎn)近能力，? ?iEj表示第 j 個用戶第 i 個比特的接收能量。 73 線性檢測器（ Linear Detector） 線性檢測器是對前面討論的傳統(tǒng)檢測器的軟輸出做線性變換以消除多址干擾 。這就是解相關(guān)多用戶檢測器的基本思想。此時，需要使用 Moore Penrose廣義逆短陣 R+代替逆短陣 R1，即檢測器由 構(gòu)成。 – ②因此當(dāng)多用戶數(shù)較少時 ,它的接收性能可能比傳統(tǒng)匹配濾波器的接收性能更差；用戶數(shù)較多時，矩陣求逆很困難； – ③ 當(dāng)擴頻序列的周期遠(yuǎn)大于一個信息比特的周期 ,當(dāng)用戶數(shù)經(jīng)常變化時，當(dāng)多徑傳播或異步通信，相關(guān)矩陣總在變化，需隨時對相關(guān)矩陣進(jìn)行求逆運算，復(fù)雜度高，難以滿足實時要求； 二 、 最小均方誤差 （ MMSE） 檢測器 ? 把線性多用戶檢測視為一個線性估計問題。當(dāng)背景噪聲趨近于 0時 ， MMSE檢測算法就趨于解相關(guān)檢測算法；當(dāng)背景噪聲遠(yuǎn)大于多址干擾時 ， MMSE趨于傳統(tǒng)檢測算法 。為了改善這一狀況．需要將決策反饋與線性多用戶檢測器組合起來使用，使檢測器為多級結(jié)構(gòu)。如果估計值是正確的，那么第一步的輸出就是對功率最強信號的判決和消除了功率最強的信號造成的多址干擾的修正了的接收信號。 74 自適應(yīng)多用戶檢測 自適應(yīng)多用戶檢測器利用了自適應(yīng)濾波的原理，采用自適應(yīng)檢測器是基于以下兩條理由： ? 在時變多徑信道，那些本來已知的干擾用戶擴頻碼結(jié)構(gòu)信息參量是時變的未知量，采用自適應(yīng)方法可以直接找到這些濾波器參量 ? 為了避免復(fù)雜的計算和實現(xiàn)方便分類。 α是 r與 bk的互相關(guān)。 ? 優(yōu)點：不需要知道其他用戶的擴頻序列，也不要求本用戶序列準(zhǔn)確同步 ? 缺點：需要訓(xùn)練序列，對時變信道要不斷發(fā)送訓(xùn)練序列 ? 自適應(yīng) MMSE方法容易推廣到多用戶接收的情況，下圖示出了多用戶 MMSE檢測器的一種實現(xiàn)，其中匹配濾波器組的輸出由橫向自適應(yīng) FIR濾波器處理。 若用 RLS自適應(yīng)算法實現(xiàn) c(n)的白適應(yīng)更新，則得到自適應(yīng)解相關(guān)檢測器，如上頁圖示． ?1RAb)2N(c ??? ?k1k y)(Rs g nb? ?)]2N(s g n [ cb? k ?167。 ? 不需要其他用戶信息和訓(xùn)練序列，只需要待測用戶的觀測數(shù)據(jù)的多用戶檢測器被稱為盲自適應(yīng)多用戶檢測器，或者稱盲多用戶檢測器。 。 以線性檢測為例，線性盲多用戶檢測就是在不知道干擾用戶擴頻序列信息也不需要訓(xùn)練序列的情況下求出權(quán)向量的過程。即是說，若令 ck(m1)表示橫向濾波器在時刻 m1的系數(shù)．則用濾波器輸出 作為 m時刻的接收信號的最佳估計。) 訓(xùn)練序列 … 自適應(yīng)系數(shù)更新 ? … + kb?M,kc2,kc1,kc)(trkz單用戶自適應(yīng) MMSE檢測器 (第 k個用戶 ) )n(ek? 針對每一個用戶接受采用一個橫向濾波器，濾波器系數(shù)矢量在每一比特接收期間根據(jù)自適應(yīng)算法更新。根據(jù) MMSE準(zhǔn)則，第 k個用戶的線件 MMSE檢測器的濾波器 ck的選擇應(yīng)該使均方誤差 最小化。 ?若接收信號的功率變化，要對它們重新排序； ?如果初始數(shù)據(jù)判決不可靠，則整個 SIC性能大為降低。 這里簡單介紹串行干擾消除（ Successive Interference Cancellation）多用戶檢測。不過，以所有用戶為對象往往更方便些。 缺點 ? 需要估計接收信號幅值； ? 依據(jù) MMSE準(zhǔn)則而產(chǎn)生的估計是有偏估計 ， 所以會殘留少量的多址干擾； ? 面臨與解相關(guān)檢測算法同樣的矩陣求逆問題 。另外，相關(guān)矩陣的逆矩陣不容易實時求出，而且，解相關(guān)檢測器是一個序列檢測器，檢測過程是當(dāng)接收機接受到所發(fā)送的序列時才啟動，這會導(dǎo)致很長的延遲，實際上是不可行的。同步信道的解相關(guān)檢測器如圖所示。 一 、 解相關(guān)檢測器 ? 多址干擾是由于不同用戶的擴頻波形不正交 (即存在線性相關(guān) )引起的。 均衡能量與漸進(jìn)有效性的差別在于：漸進(jìn)有效性的出發(fā)點僅僅是多用戶檢測對目標(biāo)用戶性能的提高程度；而均衡能量則體現(xiàn)了多用戶檢測對系統(tǒng)整體性能的提高程度。 由 ( 8 .4 ) 式可見：在背景噪聲趨于零但誤碼率? ?σPk并不趨于零的情況下，漸近有效性等于零，也就是說，在沒有任何背景噪聲的情況下，單用戶檢測器也存在非零的誤碼率；0?kη時 ，誤碼率隨 σ以衰減速度 2/1 σ趨于零；1?kη表示用戶 k 不受其他用戶干擾。 72 多用戶檢測算法的性能量度 1 ． 誤碼率 在多用戶檢測中，我們最關(guān)心的性能指標(biāo)是檢測器在高信噪比情況下的誤碼率（ BER ： Bi t E rr or Rat e ）。次優(yōu)的多用戶檢測方法主要分為兩類：線性檢測器和干擾消除檢測器。 ? 擴大容量，多用戶檢測技術(shù)充分利用了多址干擾中所有用戶的信息，使得在相同誤碼率的前提下，所需的接收信噪比 (SNR)可以大大降低，這樣就顯著提高接收機性能并增加了系統(tǒng)容量 。 ?傳統(tǒng)檢測器的評價 優(yōu)點： ?是一個匹配濾波器檢測器，簡單、容易實現(xiàn) ?單用戶檢測策略，各用戶分開處理，不考慮其他用戶的影響 缺點： ?存在遠(yuǎn)近效應(yīng)（ nearfar problem) ?表現(xiàn)出多用戶性能受限的性能底限 ?不是最優(yōu)的 ? 二、多用戶檢測的概念 從信號處理的角度， 多用戶檢測 可以定義為： 綜合利用包括干擾 用戶 在內(nèi)的 各種信息及信號處理手段，抑制甚至消除多址干擾，從而達(dá)到 更 準(zhǔn)確 檢測 目標(biāo) 用戶 信號的目的 。 如果擴頻碼具有良好的相關(guān)性質(zhì)，即互相關(guān)遠(yuǎn)小于自相關(guān)，其他用戶對第 k個用戶的干擾就很小。 ? 傳統(tǒng)檢測技術(shù)就是把接收到的信號通過一個匹配濾波器組 ， 利用偽隨機碼的相關(guān)性來分離各路信號 。 MAI的產(chǎn)生是由于擴頻碼的非正交性，這種非正交性一般源于諸如異步傳輸、多徑傳播或者有限帶寬等現(xiàn)象。多用戶檢測也稱同信道干擾抑制、多用戶解調(diào)或干擾對消。 ? 多用戶檢測是種從接收機端的設(shè)計入手的干擾抑制方法，它要解決的基本問題是：如何從相互干擾的數(shù)字信息串中可靠地解調(diào)出某個特定用戶的信號。干擾抑制技術(shù)能夠在有限的帶寬內(nèi)增加信道容量。 檢測時將接收到的信號通過一組匹配濾波器 ， 每個濾波器與一個特定用戶的擴頻波形相匹配 ， 然后對各路匹配濾波器輸出采樣 ， 然后對采樣得到的軟輸出進(jìn)行判決得到檢測信號 。 3)(8 )i(M A I ( i ))i(bA)i(y kkkkk ????? 傳統(tǒng)的匹配濾波器接收機是單用戶加性高斯白噪聲信道中的最優(yōu)接收機，而多址干擾顯然并非高斯分布，所以傳統(tǒng)接收機在 CDMA系統(tǒng)中的性能不佳。 但是這些研究并不能很好地解決問題，所以需要針對 CDMA系統(tǒng)的特殊性專門設(shè)計新的檢測器以改善系統(tǒng)性能，這就是 多用戶檢測的出發(fā)點。 ? 主要作用有： ? 降低干擾，使用多用戶檢測技術(shù)可以降低甚至完全消除 MAI干擾 。多用戶檢測算法有最優(yōu)和次優(yōu)之分， Verdu曾經(jīng)提出最優(yōu)多用戶檢測器，最優(yōu)的多用戶檢測器由匹配濾波器和通過 Viterbi算法實現(xiàn)的最大可能的序