【文章內(nèi)容簡介】 適應(yīng)型 部分解相關(guān)檢測器 MMSE多用戶檢測器檢測器 準(zhǔn)最優(yōu)檢測器 非線性檢測器 干擾對消型檢測器 分組檢測 基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的多用戶檢測器 并行干擾對消 (PIC) 連續(xù)干擾對消 (SIC) 混合干擾對消 基于統(tǒng)計學(xué)習(xí)理論的多用戶檢測器 多用戶檢測器 基于機器學(xué)習(xí)的檢測器 167。 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 ）。 A W GN 信道中具有能量 kE 的單個用戶誤碼率定義為： ? ??????????2??kk , s i n g l eEQP 其中，2σ為噪聲方差，? ?????xuduexQ2/221?，為 Q 函數(shù)。 多用戶系統(tǒng)中，由于多址干擾的存在，誤碼率會增大。此時用戶 k 的誤碼率定義為：? ?? ??????????2???kkeQP 其中? ??ke定義為用戶 k 為達到在同一高斯白噪聲信道中無干擾用戶時的相同的誤碼率所需要的能量，故稱為用戶 k 的有效能量。 誤碼率是多用戶檢測器最為重要的性能量度，但由于它在某些情況下并不直觀，所以引入了其他一些等效的評價指標(biāo)，比如：漸近有效性 、 抗遠近能力 和均衡能量 。 2 ． 漸進有效性 多址干擾引起的檢測器性能損失，通常用漸近有效性（ Asy m ptot ic Ef ficie nc y ）來衡量。漸近有效性體現(xiàn)了干擾用戶對目標(biāo)用戶誤碼率的影響程度。它定義為在高信噪比情況下多用戶系統(tǒng)達到單用戶系統(tǒng)相同誤碼率所需能量與單用戶系統(tǒng)所需能量之比的極限，即： ? ?? ?kkσkEσeση0l i m?? (8 . 4 ) 上式可以變形為： ? ?????????σPσEηkσkk1l ogl i m220 ( 8 .4 ) 漸近有效性kη的取值介于 0 和 1 之間。 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。 雖然漸近有效性和低噪聲時的誤碼率是兩個等價的量度，但由于漸近有效性具有顯式表達，容易分析，所以較為常用。 3 ． 抗遠近能力 抗遠近能力（ N ear F ar R esi sta nce ）用來描述檢測器抵抗遠近效應(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 個比特的抗遠近能力，? ?iEj表示第 j 個用戶第 i 個比特的接收能量。 由于漸進有效性 是所有相關(guān)用戶功率的函數(shù)，用戶功率 的分布情況直接影響漸進有效性的大小，也就是說漸進有效性的大小受遠近效應(yīng)的影響。較好的多用戶檢測算法應(yīng)當(dāng)滿足0?k?。 4 ． 均衡能量 漸進有效性和抗遠近能力主要 衡量的是多用戶檢測對于目標(biāo)用戶性能的影響。 在此基礎(chǔ)上，針對系統(tǒng)中所有用戶的性能， V ar a nas i 提出了均衡能量（ Equal izing Ener gy ）的概念。 所謂均衡能量，就是采用多用戶檢測時，為達到單用戶系統(tǒng)的誤碼性能，系統(tǒng)中各用戶所需的最小能量。 均衡能量與漸進有效性的差別在于：漸進有效性的出發(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。 167。 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 。 ? 基本思想：在判決之前對相關(guān)器的輸出矩陣進行線性變換 (變換矩陣為 T)，然后再對輸出序列進行判決，該類檢測器的復(fù)雜度與用戶數(shù)成線性關(guān)系。 ? 常見兩種最常見的線性檢測器：解相關(guān)檢測器（ Decorrelating Detector）和最小均方誤差檢測器 (MMSE Detector）。 ? 任何一種最佳的線性多用戶檢測器都可以視為一線性變換器。令 T表示線性變換的矩陣，若接收機匹配濾波器組的輸出信號向過為 y，則線性多用戶檢測器的輸出為：z=Ty。 ? 因此，線性檢測器的字符決策統(tǒng)計量由： ? ? )z(s g n( Ty )s g nb? k ?? 給出。 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。因此，為了抑制多址干擾，很自然聯(lián)想到應(yīng)該將所合用戶擴頻波形之間的線性相關(guān)解除掉，使不同用戶的擴頻波形實現(xiàn)正交。這就是解相關(guān)多用戶檢測器的基本思想。 ? 1 同步信道的解相關(guān)檢測器 ? K個匹配濾波器組輸出的向量形式可以寫作 nRAby ??式中 n為高斯隨機向量，其均值為 0、協(xié)方差矩陣為 σ2R。 假定互相關(guān)短陣 R可逆 (這等價于假定各用戶的特征波形線性獨立 )，則在無噪聲 (即 σ=0)的情況下，有 檢測器由 直接構(gòu)成 。 可見，若各用戶的持征波形線性獨立，則檢測器可以對每一個用戶實現(xiàn)完全的解調(diào)。 AbR A bRyR 11 ??? ?k1k y)(Rs g nb? ?? ? kkk b( A b )s g nb? ??? 在存在噪聲 n的情況下有： ? 仍然沒有來自其它用戶的干擾，故檢測器 與所有 {bi,i≠k} 獨立，惟一的干擾源為背景噪聲。由于其它用戶的干擾被置零，所以解相關(guān)檢測器也稱置零檢測器。同步信道的解相關(guān)檢測器如圖所示。 nRAbyR 11 ??? ?k1k y)(Rs g nb? ?? 然而，當(dāng)用產(chǎn) k的信號與其它用戶的信號不線性獨立 (即它位于其它用戶信號變成的子空間內(nèi) )時，矩陣 B將是奇異的，因此檢測器 不存在。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。 yRb? 1?yRb? ??? 非同步信道的解相關(guān)檢測器 ? 仿照同步信道的解相關(guān)檢測器的設(shè)計．假定非同步信道定義的矩陣 H(z)可逆，定義逆矩陣 ? 則只需要將同步信道的解相關(guān)器中 R1換成H1 (z) ，即得到非同步信迫的解相關(guān)檢測器。 ? 顯然，若 H(z)不可逆，則需要定義 Moore—Penrose廣義逆矩陣 H+(z) 。 ? ? ? ? ? ?? ? 11T1 z1R0Rz1R)z(H ????? ? ? ? ? ?? ??? ??? 1T z1R0Rz1R)z(H? 解相關(guān)檢測器的輸出為有用信號 b和噪聲，多址干擾完全被消除。同時，解相關(guān)檢測器不需要知道接收信號的幅度和相位信息，這就避免了估計誤差對檢測器的影響，復(fù)雜性也比最優(yōu)檢測器低得多。 ? 但是解相關(guān)檢測器噪聲項被增強了，一般來講，其中的噪聲項要大于傳統(tǒng)檢測器輸出的噪聲項。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。 ? 優(yōu)點 – 具有最佳的抗遠近性能 , – 它不需要知道各用戶信號的功率， – 由于 T=R1，它可以完全消除多址干擾； ? 缺點 – ① 在消除多址干擾的同時對噪聲也進行了放大，因而對于小信號的處理效果不理想。 – 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)矩陣進行求逆運算，復(fù)雜度