【正文】 比較分析圖 36(8 個(gè)用戶 )與圖 37(4 個(gè)用戶 )可以看出，用戶數(shù)越多，曲線的變化趨勢(shì)越平緩， 誤碼率相對(duì)較大；用戶數(shù)越少，曲線的變化趨勢(shì)越陡，誤碼率也就越小。 最小均方誤差檢測(cè) 的原理及仿真 最小均方誤差檢測(cè)器的原理 最小均方 誤差檢測(cè)器在減少背景噪聲和消除多址干擾這兩個(gè)方面，都有良好的特性。它的缺點(diǎn)是：也需要計(jì)算矩陣，運(yùn)算量比較大，而且要估計(jì)用戶信號(hào)的幅度，在抗“遠(yuǎn) 近”效應(yīng)方面也不如解相關(guān)檢測(cè)器。單也存在不少缺點(diǎn)，在實(shí)際通信系統(tǒng)中，功率控制要把握精準(zhǔn)，此時(shí)對(duì)于較強(qiáng)用戶信號(hào)的判決沒(méi)有特別明顯的優(yōu)勢(shì)；從原理框圖中可以看出，每一級(jí)都有時(shí)延，因此在相消的用戶數(shù)和時(shí)延的 限度上做一個(gè)權(quán)衡；要想實(shí)現(xiàn)較精準(zhǔn)的干擾再生和對(duì)消，就必須對(duì)信號(hào)的延時(shí)、相位和幅度有精確的估計(jì)；對(duì)信號(hào)的功率排序算法要求特別高；最后，初始數(shù)據(jù) 比特判決出現(xiàn)差錯(cuò)，對(duì)后級(jí)判決的干擾有嚴(yán)重影響。只有當(dāng)擴(kuò)頻碼完全正交，用戶功率相同時(shí)，才能消除多址干擾，達(dá)到比較滿意的性能?！斑h(yuǎn) 近”效應(yīng)在移動(dòng)通信系統(tǒng)中最為常見，因?yàn)橐苿?dòng)用戶不是固定不動(dòng)的，所以基站對(duì)他們的信號(hào)接收能量也不是固定的。此時(shí)，多用戶系統(tǒng)中所期望的用戶誤碼率 為： (23) 式中， eq(σ )為第 q 個(gè)用戶到 Pq(σ )傳輸信息時(shí)所需要的能量。因?yàn)樾^(qū)內(nèi)的干擾被消除，而消除小區(qū)間的干擾所獲得的能量受到了影響，所以多用戶檢測(cè)方法并未消除小區(qū)間的干擾。理論證明，同時(shí)具有理 想互相關(guān)特性和自相關(guān)特性的二進(jìn)制擴(kuò)頻序列是不存在的，即多址干擾一直 存在。 將 k 個(gè)用戶的特征波形進(jìn)行歸一化 Sk(t):調(diào)制 1信道 C k擴(kuò)頻 k信道 C 2擴(kuò)頻 2擴(kuò)頻 1b 1b kb 2信道 C 1調(diào)制 k調(diào)制 2+N ( t )匹配 2匹配 1匹配 k多用戶解調(diào)算法b 1b 2b k? ? )()()( 1 tnititr TSBA bkki kk k ???? ? ????? ? ])1(,[ TT bb iit ??燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 6 , 1≤ t≤ Tb N 擴(kuò)頻增益 ， Tc 碼片間隔， 第 k 個(gè)通信用戶的擴(kuò)頻碼序列， Ci(k)∈ {0,1},碼片波形為具有單位能量的矩形波。 最小均方誤差 (MMSE)檢測(cè)算法： MMSE 檢測(cè)算是將多址干擾和背景噪聲綜合考慮的一種多用戶檢測(cè)方法，它是將實(shí)際發(fā)送的信號(hào)與判決前輸出信號(hào)之間均方誤差最小，從而提高通信質(zhì)量。遠(yuǎn)近效應(yīng)的主要因素是功率的控制，多用戶檢測(cè)算法可以降低甚至消除多址干擾，從而在一定程度上緩解了遠(yuǎn)近效應(yīng)這一問(wèn)題 。隨著通信用戶數(shù)量的增加， 80 年代，為滿足用戶需要，美國(guó)提出了小區(qū)制模式的第一個(gè)蜂窩通信系統(tǒng)。 本科畢業(yè) 設(shè)計(jì)（ 論文 ） 寬帶移動(dòng)通信中多用戶檢測(cè)的研究 郝義朋 燕 山 大 學(xué) 20xx 年 6 月 本科畢業(yè) 設(shè)計(jì)（ 論文 ） 移動(dòng)通信中多用戶檢測(cè)算法的研究 學(xué) 院： 里仁學(xué)院 專 業(yè)： 通信工程 學(xué)生 姓名： 郝義朋 學(xué) 號(hào)： 111308061084 指導(dǎo) 教師： 劉凱 答辯 日期： 20xx年 6 月 燕山大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 學(xué)院： 系級(jí)教學(xué)單位： 學(xué) 號(hào) 111308061084 學(xué)生 姓名 郝義朋 專 業(yè) 班 級(jí) 通信工程 112 題 目 題目名稱 寬帶移動(dòng)通信中多用戶檢測(cè)算法的研究 題目性質(zhì) ： 工程設(shè)計(jì) （ ）；工程技術(shù)實(shí)驗(yàn)研究型 （ ）； 理論研究型 （ √ ）；計(jì)算機(jī)軟件型 （ ）；綜合型 （ ） 管理類 （ ）； （ ）； （ ） 題目類 型 （ √ ） （ ） 題目來(lái)源 科研 課題 （ ） 生產(chǎn)實(shí)際 （ ） 自選 題目 （ √ ） 主 要 內(nèi) 容 隨著移動(dòng)通信用戶數(shù)量的增加，抑制通信用戶間的各種干擾成為當(dāng)下通信過(guò)程中的一個(gè)難題。隨后歐洲各個(gè)國(guó)家和日本都開發(fā)了自己的移動(dòng)通信系統(tǒng)。因此多用戶檢測(cè)技術(shù)減少了功率控制的負(fù)擔(dān)。 MMSE 檢測(cè)方法實(shí)際上是結(jié)合了 傳統(tǒng)多用戶檢測(cè)算法和解相關(guān)檢測(cè)算法的特性。 多用戶檢測(cè) 技術(shù)的出現(xiàn) 多址干擾， 指同 一 CDMA 系統(tǒng)中多個(gè)用戶的信號(hào)在時(shí)域和頻域上是混合 疊 加 的。所以，只要互相關(guān)越小，多址干擾的影響就會(huì)越小 。 多用戶檢測(cè)技術(shù)降低了對(duì)功率的要求，它在一定程度上緩解了“遠(yuǎn) 近”效應(yīng)問(wèn)題。 漸近多用戶有效性 。一般對(duì)非同步的 CDMA 信道抗“遠(yuǎn) 近”能力表達(dá)式為： (28) 公 式 (28)表示移動(dòng)通信用戶 q 第 i 個(gè)比特的抗“遠(yuǎn) 近”效應(yīng)的能力，Ej[i]表示第 j 個(gè)通信用戶的第 i 個(gè)比特的接收能量。正如上文論述那樣，實(shí)際的通信系統(tǒng)中這種情況幾乎不可能存在，而且當(dāng)干擾用戶的功率大于期望的通信用戶時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)“遠(yuǎn) 近”效應(yīng)，是傳統(tǒng)多用戶檢測(cè)的性能大大折扣。 并行干擾消除檢測(cè)器 PIC 第一級(jí)結(jié)構(gòu)框圖： hk=Ak(tTb)； lk=Sk(tTb) 圖 26 并行干擾消除第一級(jí)結(jié)構(gòu) ?? ki+?? 1i?? 2ib k ( 0 )h 1l 1++匹配濾波器組r ( t T b )判決b 2 ( 1 )b k ( 1 )b 1 ( 1 )b 1 ( 0 )b 2 ( 0 )++h kh 2l 2l k++++燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 20 并行干擾消除 (PIC)估計(jì)，同時(shí)對(duì)期望用戶消除其它用戶多址干擾，這個(gè)過(guò)程由多級(jí)完成。 對(duì)于以上的分析，研究人員又引入了自適應(yīng)多用戶檢測(cè)方法， 在時(shí)變多徑信道下找出濾波器的參量，這樣可以使計(jì)算量降低，易于硬件的實(shí)現(xiàn)，在實(shí)際應(yīng)用中也方便。 MMSE 檢測(cè)器在傳統(tǒng)多用戶檢測(cè)器的基礎(chǔ)上，在判決輸出前加了一個(gè)最佳矩陣 M，使判決輸之前的出信號(hào)與實(shí)際發(fā)送信號(hào)間的均方誤差最小。充分體現(xiàn)了多用戶檢測(cè)對(duì)于運(yùn)算量的要求，用戶數(shù)越多，特別對(duì)于線性變換到的矩陣，其 運(yùn)算復(fù)雜度 會(huì)特別 高，出現(xiàn)的錯(cuò)誤概 率也相應(yīng)提高。當(dāng)信噪比較大時(shí)， MMSE 檢測(cè)器和解相關(guān)檢測(cè)器的誤碼率明顯比傳統(tǒng)多用戶小，其性能也要優(yōu)于傳統(tǒng)多用戶檢測(cè)。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)。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。 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)。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。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。 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。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。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。 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。在文中，對(duì)于它的性能通過(guò)仿真做了分析。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。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。多用戶檢測(cè)技術(shù)的出現(xiàn)給予眾多研究人員一縷曙光，多用戶檢測(cè)技術(shù)不僅可以抑制多址干擾、增加系統(tǒng)通信 容量，而且在抗遠(yuǎn)近效應(yīng)方面也有和好的效果。 1980 年后，移動(dòng)通信技術(shù)趨于成熟，相應(yīng)各種通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)運(yùn)而生。同時(shí)，多用戶檢測(cè)技術(shù)降低了對(duì)移動(dòng)臺(tái)發(fā)射功率的要求，這樣就可以把節(jié)省的功率用于擴(kuò)大通信面積上，增加小區(qū)通信系統(tǒng)的覆蓋面積。它存在兩個(gè)極端，一個(gè)是噪聲分量極小，多址干擾極大時(shí)， MMSE檢測(cè)方法可以視為解相關(guān)檢測(cè)算法；當(dāng)多址干擾較小，噪聲遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于多址干擾時(shí)， MMSE 檢測(cè)算法的矩陣相當(dāng)于單位矩陣，即可將 MMSE 檢測(cè)視為傳統(tǒng)多用戶檢測(cè)。 CDMA 系統(tǒng) 是對(duì)每個(gè)用戶分配不同的地址碼，以此來(lái)區(qū)分他們 ，但多個(gè)用戶的信號(hào)在時(shí)域和頻域上是混疊的， 因此 在頻域會(huì)產(chǎn)生一定的同頻和鄰頻干擾， 稱 為多址干擾。那么我們就可以采用互相關(guān)函數(shù)小的擴(kuò)頻碼序列和擴(kuò)頻碼組來(lái)減少多址干擾。 對(duì)多用戶檢測(cè)技術(shù)的研究一般在上行鏈路（ 信號(hào)從移動(dòng)臺(tái)到基站的物理通道）。在移動(dòng)通信系統(tǒng)中，我們對(duì)檢測(cè)器的性能考量主要是因多址干擾造成檢測(cè)器的性能損失，該性能的損失用多用戶漸近多用戶有效性來(lái)衡量，它是 1986 年由 Verdu 引入的。 信干比（ SIR） 。 第 2 章 多用戶檢測(cè)的概述 17 最優(yōu)多用戶檢測(cè)器 上節(jié)中 ， 傳統(tǒng)多用戶檢測(cè)方法 在通信中，由于存在其它用戶的干擾，使多址干擾嚴(yán)重影響了通信系統(tǒng)的效率 。一般并行干擾消除檢測(cè)器的結(jié)構(gòu)是多級(jí)的，零級(jí)是傳統(tǒng)檢測(cè)器，經(jīng)過(guò)匹配濾波器組，然后經(jīng)過(guò)判決得出用戶的初始估計(jì) bi(0)，i=1,2,… ,k。 本章小結(jié) 本章主要介 紹了移動(dòng)通信系統(tǒng)中的多用戶檢測(cè)器，首先給出了 CDMA信道的模型以及幾個(gè)參量，然后對(duì)多用戶檢測(cè)技術(shù)的原理、用途、分類和檢測(cè)思路做了介紹。 MMSE 檢測(cè)器的原理框圖： 圖 33 MMSE 檢測(cè)器原理框圖 令 b=[b1,b2,… ,bk]T； M=[m1,m2,… ,mk]T 是 k k 階的矩陣，表示 k 個(gè)用戶K個(gè)匹配濾波器r ( t )Y 1 ( t )Y k ( t )Y 2 ( t ) 判決b 1M同步同步同步b kb 2燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 25 的線性檢測(cè)器，即在 MMSE 的準(zhǔn)則下得到一個(gè)最佳的矩陣 M，使 (32) 最小化。 第 3 章 多用戶檢