【正文】 添加一個 R1 矩陣，在匹配濾波器組輸出的信息與 R1 矩陣相乘 [14,15]，就可以消除多址干擾。 本文主要內(nèi)容及章節(jié)安排 第一章 簡述了移動通信的發(fā)展歷史和發(fā)展趨勢，介紹了多用戶檢測技術(shù)的提出背景、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，研究多用戶 檢測算法的目的意義。空間濾波技術(shù)的思路是將存在多址干擾的小區(qū)按區(qū)間區(qū)? ? )(1 11 , TCS cNj kjkjtNt ?? ????? ? 10, ??NjkjC第 2章 多用戶檢測的概述 7 域把大區(qū)分割成多個小區(qū)，這樣多址干擾就可以分散到若干個小區(qū)的局部小區(qū)，使得每個子小區(qū)內(nèi)減少多址干擾的影響。研燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 8 究表明，多徑干擾和多址干擾并不是 毫無用處的白噪聲，它們是有著強烈結(jié)構(gòu)性的偽隨機序列，并且通信用戶與傳輸路徑之間的相關(guān)函數(shù)都是已知的，因此通過理論研究可知，我們可以充分利用這些偽隨機序列的統(tǒng)計信息和已知結(jié)構(gòu)信息，來減小甚至消除它的負面影響， 以此提高通信系統(tǒng)的性能。 誤碼率 ，通信系統(tǒng)中傳輸錯誤碼的個數(shù)與傳輸總碼數(shù)的比值。 抗 “遠 近 ”能力。若要沒有多址干擾，只有擴頻碼完全正交才可以，但在實際的移動通信過程中，這種情況幾乎不會出現(xiàn)，所以多址干擾一直存在，傳統(tǒng)檢測器的性能也就大打折扣。 這種干擾抵消在一定程度上 克服了“遠 近”效應(yīng)。解相關(guān)檢測的優(yōu)點是：不用對通信用戶的信號功率進行估計，一般情況下比傳統(tǒng)多用戶檢測的性能要好，且不需估計用戶接收信號的幅度算法的性能與干擾功率的大小無關(guān)，比最大似然檢測器的運算復(fù)雜度低。 解相關(guān)檢測算法的仿真 由公式 (214)分析知，只需一個 R1矩陣相成，就相當于擴頻碼正交，便可完全消除多址干擾。在上文中對 MMSE 多用戶檢測和解相關(guān)檢測的原理及性能在理論上做了論述分析，為了獲得充分科學(xué)的研究結(jié)果，我們對其進行了計算機仿真，仿 真結(jié)果如圖 35 所示： 圖 35 從解相關(guān)檢測和最小均方誤差檢測的仿真曲線來看 ，在小信噪比 (噪聲第 3 章 多用戶檢測算法的仿真分析 28 功率較大 )時 ，解相關(guān)多用戶檢測算法與 MMSE 多用戶檢測算法的誤碼率幾乎相同，甚至解相關(guān)檢測還要稍微好一點； 隨著信噪比的增大 (信號功率增強 )， 二者的誤碼率都是逐漸減小的，但是 最小均方多用戶檢測算法的誤碼率明顯優(yōu)于解相關(guān)多用戶檢測算法 的誤碼率 。 多用戶檢測技術(shù)經(jīng)過近 30 年的發(fā)展，對于抑制多址干擾這方面取得成效很大，做出了一定的成就。2021 年 02 期 [3] 馬俊 。許希斌 。多用戶檢測技術(shù)是近三十年來國際上發(fā)展起來的以消除多址干擾為目的的技術(shù)，是第三代移動通信的主要技術(shù)之一，更是第四代移動通信的關(guān)鍵技術(shù)，同時對通信信號處理的研究十分火熱。 最小均方誤差檢測的仿真 最小均方誤差檢測算法也是利用矩陣的變換來實現(xiàn)的，它是找到一個最佳矩陣，使輸入與判決輸出之間的信息比特均方誤差盡量小。 解相關(guān)檢測 的原理及仿真 解相關(guān)檢測器 若要消除多址干擾的影響，也就是消除公式 (215)中的 R，所以將匹配濾波器組輸出的信息同擴頻碼互相關(guān)矩陣的逆矩陣相乘即可，然后判決輸出的就是無多址干擾信息。 線性多用戶檢測技術(shù) 線性多用戶檢測器是當今研究的主 要方向之一，其性能遠遠超過傳統(tǒng)多用戶檢測器， 線性多用戶檢測技術(shù) 就是在傳統(tǒng)檢測器基礎(chǔ)上，在匹配濾波器組后加上一個矩陣進行線性變換，以消除多址干擾對判決的影響。 非線性多用戶檢測 利用非線性多用戶檢測方法消除多址干擾也是當今研究的一個課題。由公式可以看出，多址干擾的程度與通信用戶擴頻碼間的互相關(guān)有關(guān)系。此外 ，正的漸近有效性表示誤碼率小而且僅隨 σ→0 而趨近于零，此時的衰減速率為 1/σ2。 多用戶檢測技術(shù)不僅僅在 3G 上廣泛應(yīng)用，在現(xiàn)在的 4G 上也至關(guān)重要，它畢竟能夠有效地消除小區(qū)內(nèi)用戶間的干擾，提高了移動通信的效率。 多用戶檢測的基本思路及用途 多用戶檢測技術(shù)利用多址干擾的結(jié)構(gòu)特征，在多址干擾的環(huán)境下，將多址信號看成有用成分考慮進來，聯(lián)合多個用戶的擴頻碼、定時、延遲、幅度等先驗信息一次性檢測出所有用戶信號。因此，克服多址干擾是通信系統(tǒng)的一項重要任務(wù)，在 CDMA 系統(tǒng)中克服多址干擾的措施： 功率控制技術(shù)。 具體步驟： 1． 查閱資料，了解多用戶檢測算法出現(xiàn)的背景及目的意義，然后對其原理進行研究分析。 傳統(tǒng)多用戶檢測：將接收到的連續(xù)時間波形先通過匹配濾波器組，然 后對其進行直接判決輸出。 但在現(xiàn)實應(yīng)用中，用戶的隨機接入和擴頻碼集 不能真正的實現(xiàn) 正交，引發(fā)了多址干擾問題，同時，遠近效應(yīng)也嚴重影響了系統(tǒng)的 性 能 [3]。為了打破這一困境，多用戶檢測技術(shù)應(yīng)運而生， 多用戶檢測技術(shù)是 第四代移動通信系統(tǒng)中 一種 重要的有效抗干擾的技術(shù)，它解決了遠近效應(yīng)問題，減少了多址干擾，提高了通信系統(tǒng)容量。 其中 TDSCAMA 標準由我國提出。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。 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。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 。 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。 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。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。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 Ejqjin f0???? ? ? ?? ? ?? qiq iE jqjiin f 0,0, ???? 22ASI R k?????kj jkjkPAASIR2222?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)多用戶檢測器的原理 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)。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。 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。 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。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 22sg 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。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。改進人工蜂群算法及其在多用戶檢測中的應(yīng)用 [D]。上行多用戶 MIMO系統(tǒng)檢測算法及抗遠近效應(yīng)研究[J]。 為了降低運算量，易于實現(xiàn)，近年來人們把研究的重點放在了盲自適應(yīng)多用戶檢測算法上。 圖 36 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 29 圖 37 從仿真結(jié)果的曲線來看，當信號受到嚴重的噪聲干擾時， 對于 8 用戶的來說， 解相關(guān)檢測器的性能接近 MMSE 檢測 測器，甚至 有逼近傳統(tǒng)多用戶檢測器的趨勢；對于 4 用戶的來說，傳統(tǒng)檢測器的性能仍是最差的，解 相關(guān)檢測、 MMSE 檢測和傳統(tǒng)檢測誤碼率幾乎相同，隨著信噪比的增大，解相關(guān)檢測和 MMSE 檢測的誤碼率逐漸減小，但 MMSE 檢測要優(yōu)于解相關(guān)檢測。 解相關(guān)檢測算法的一個優(yōu)點是不用考慮通信用戶的信號功率，它也就具備了抗“遠 近”效應(yīng)的特性，但對延時引起的誤差要敏感，對定時信息和擴頻碼也要清晰。 最小均方誤差檢測算法的思想是求解一種矩陣，然后計算經(jīng)線性變換后接收數(shù)據(jù)和檢測器判決輸 出間的均方誤差盡量的小，這個均方誤差最小的矩陣就是所求的最佳矩陣 。 串行干擾消除只是對相對較弱用戶信號在消除多址干擾方面得到了改善，對于較強用戶信號幾乎沒有貢獻。 ? ? ? ? ? jktkjbjk dSSTR ttT b ?? ?01? ? ?????? ???? 10 byPP kkrke? ??????????????????????? ????? ???kjjjjkkkkjbAAQ11,1121燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 16 傳統(tǒng)多用戶檢測的仿真分析 根據(jù) 上節(jié)中傳統(tǒng)多用戶檢測的原理及理論分析，對其進行了計算機仿真，仿真結(jié)果如圖 23 所示： 圖 23 由圖 23 知，傳統(tǒng)檢測多用戶算法 的誤碼率的波動范圍小，但是誤碼率較大，隨著信噪比的增大，誤碼率趨于平 緩。 ? ? ? ?0。 當用戶數(shù)量增多時，就會出現(xiàn)干擾用戶，此時誤碼率就會增大。 多用戶檢測技術(shù)的主要用途是提高通信系統(tǒng)中寬帶的 效率，擴大系統(tǒng)容量，增大通信覆蓋范圍，消除小區(qū)內(nèi)用戶間的干擾。 在 CDMA 系統(tǒng)中，我們可以設(shè)計出一組完全正交的擴頻序列，如果在用戶接收端也采用互相關(guān)為零的正交擴頻序列，那么通信用戶間是不會產(chǎn)生多址干擾的。 第三章 主要 對三種多用戶檢測算法進行了仿真，根據(jù)仿真結(jié)果圖分析三種多用戶檢測算的性能。這里需要提出一點，解相關(guān)檢測算法 是以提高背景噪聲來換取多址干擾的消除，因此它的缺點是噪聲可能增強。 課題研究的目的及意義 多用戶檢測技術(shù)的目的是獲得更大的通信系統(tǒng)容量 ，提高寬帶的利用效率，使覆蓋范圍更廣。 large signal to noise ratio, the traditional multiuser detection algorithm performance is the worst Keywords