【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 適應(yīng)型 部分解相關(guān)檢測(cè)器 MMSE多用戶檢測(cè)器檢測(cè)器 準(zhǔn)最優(yōu)檢測(cè)器 非線性檢測(cè)器 干擾對(duì)消型檢測(cè)器 分組檢測(cè) 基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的多用戶檢測(cè)器 并行干擾對(duì)消 (PIC) 連續(xù)干擾對(duì)消 (SIC) 混合干擾對(duì)消 基于統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)理論的多用戶檢測(cè)器 多用戶檢測(cè)器 基于機(jī)器學(xué)習(xí)的檢測(cè)器 167。 72 多用戶檢測(cè)算法的性能量度 1 ． 誤碼率 在多用戶檢測(cè)中，我們最關(guān)心的性能指標(biāo)是檢測(cè)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(gè)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(huì)增大。此時(shí)用戶 k 的誤碼率定義為：? ?? ??????????2???kkeQP 其中? ??ke定義為用戶 k 為達(dá)到在同一高斯白噪聲信道中無(wú)干擾用戶時(shí)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(cè)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(píng)價(jià)指標(biāo)，比如：漸近有效性 、 抗遠(yuǎn)近能力 和均衡能量 。 2 ． 漸進(jìn)有效性 多址干擾引起的檢測(cè)器性能損失，通常用漸近有效性（ Asy m ptot ic Ef ficie nc y ）來(lái)衡量。漸近有效性體現(xiàn)了干擾用戶對(duì)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(dá)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(jiàn)：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(shuō)，在沒(méi)有任何背景噪聲的情況下，單用戶檢測(cè)器也存在非零的誤碼率；0?kη時(shí) ，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(shí)的誤碼率是兩個(gè)等價(jià)的量度，但由于漸近有效性具有顯式表達(dá)，容易分析，所以較為常用。 3 ． 抗遠(yuǎn)近能力 抗遠(yuǎn)近能力（ N ear F ar R esi sta nce ）用來(lái)描述檢測(cè)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(cè)量到的最壞情況下的漸近有效性，即： kkjEkηηj???0i nf 對(duì)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(gè)比特的抗遠(yuǎn)近能力，? ?iEj表示第 j 個(gè)用戶第 i 個(gè)比特的接收能量。 由于漸進(jìn)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(jìn)有效性的大小，也就是說(shuō)漸進(jìn)有效性的大小受遠(yuǎn)近效應(yīng)的影響。較好的多用戶檢測(cè)算法應(yīng)當(dāng)滿足0?k?。 4 ． 均衡能量 漸進(jìn)有效性和抗遠(yuǎn)近能力主要 衡量的是多用戶檢測(cè)對(duì)于目標(biāo)用戶性能的影響。 在此基礎(chǔ)上，針對(duì)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(cè)時(shí)，為達(dá)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(jìn)有效性的差別在于：漸進(jìn)有效性的出發(fā)點(diǎn)僅僅是多用戶檢測(cè)對(duì)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(cè)對(duì)系統(tǒng)整體性能的提高程度。 167。 73 線性檢測(cè)器（ Linear Detector） 線性檢測(cè)器是對(duì)前面討論的傳統(tǒng)檢測(cè)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(duì)相關(guān)器的輸出矩陣進(jìn)行線性變換 (變換矩陣為 T)，然后再對(duì)輸出序列進(jìn)行判決，該類檢測(cè)器的復(fù)雜度與用戶數(shù)成線性關(guān)系。 ? 常見(jiàn)兩種最常見(jiàn)的線性檢測(cè)器：解相關(guān)檢測(cè)器（ Decorrelating Detector）和最小均方誤差檢測(cè)器 (MMSE Detector）。 ? 任何一種最佳的線性多用戶檢測(cè)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(jī)匹配濾波器組的輸出信號(hào)向過(guò)為 y，則線性多用戶檢測(cè)器的輸出為：z=Ty。 ? 因此，線性檢測(cè)器的字符決策統(tǒng)計(jì)量由： ? ? )z(s g n( Ty )s g nb? k ?? 給出。 一 、 解相關(guān)檢測(cè)器 ? 多址干擾是由于不同用戶的擴(kuò)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(kuò)頻波形之間的線性相關(guān)解除掉，使不同用戶的擴(kuò)頻波形實(shí)現(xiàn)正交。這就是解相關(guān)多用戶檢測(cè)器的基本思想。 ? 1 同步信道的解相關(guān)檢測(cè)器 ? K個(gè)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(jī)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(jià)于假定各用戶的特征波形線性獨(dú)立 )，則在無(wú)噪聲 (即 σ=0)的情況下，有 檢測(cè)器由 直接構(gòu)成 。 可見(jiàn)，若各用戶的持征波形線性獨(dú)立，則檢測(cè)器可以對(duì)每一個(gè)用戶實(shí)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(méi)有來(lái)自其它用戶的干擾，故檢測(cè)器 與所有 {bi,i≠k} 獨(dú)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(cè)器也稱置零檢測(cè)器。同步信道的解相關(guān)檢測(cè)器如圖所示。 nRAbyR 11 ??? ?k1k y)(Rs g nb? ?? 然而，當(dāng)用產(chǎn) k的信號(hào)與其它用戶的信號(hào)不線性獨(dú)立 (即它位于其它用戶信號(hào)變成的子空間內(nèi) )時(shí)，矩陣 B將是奇異的，因此檢測(cè)器 不存在。此時(shí)，需要使用 Moore Penrose廣義逆短陣 R+代替逆短陣 R1，即檢測(cè)器由 構(gòu)成。 yRb? 1?yRb? ??? 非同步信道的解相關(guān)檢測(cè)器 ? 仿照同步信道的解相關(guān)檢測(cè)器的設(shè)計(jì)．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(cè)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(cè)器的輸出為有用信號(hào) b和噪聲，多址干擾完全被消除。同時(shí)，解相關(guān)檢測(cè)器不需要知道接收信號(hào)的幅度和相位信息，這就避免了估計(jì)誤差對(duì)檢測(cè)器的影響，復(fù)雜性也比最優(yōu)檢測(cè)器低得多。 ? 但是解相關(guān)檢測(cè)器噪聲項(xiàng)被增強(qiáng)了，一般來(lái)講，其中的噪聲項(xiàng)要大于傳統(tǒng)檢測(cè)器輸出的噪聲項(xiàng)。另外，相關(guān)矩陣的逆矩陣不容易實(shí)時(shí)求出，而且，解相關(guān)檢測(cè)器是一個(gè)序列檢測(cè)器，檢測(cè)過(guò)程是當(dāng)接收機(jī)接受到所發(fā)送的序列時(shí)才啟動(dòng)，這會(huì)導(dǎo)致很長(zhǎng)的延遲，實(shí)際上是不可行的。 ? 優(yōu)點(diǎn) – 具有最佳的抗遠(yuǎn)近性能 , – 它不需要知道各用戶信號(hào)的功率， – 由于 T=R1，它可以完全消除多址干擾； ? 缺點(diǎn) – ① 在消除多址干擾的同時(shí)對(duì)噪聲也進(jìn)行了放大，因而對(duì)于小信號(hào)的處理效果不理想。 – ②因此當(dāng)多用戶數(shù)較少時(shí) ,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(shí)，矩陣求逆很困難； – ③ 當(dāng)擴(kuò)頻序列的周期遠(yuǎn)大于一個(gè)信息比特的周期 ,當(dāng)用戶數(shù)經(jīng)常變化時(shí)，當(dāng)多徑傳播或異步通信，相關(guān)矩陣總在變化，需隨時(shí)對(duì)相關(guān)矩陣進(jìn)行求逆運(yùn)算，復(fù)雜度