CDMA擴(kuò)頻通信系統(tǒng)多用戶(hù)檢測(cè)技術(shù)【文獻(xiàn)綜述】

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1、畢業(yè)設(shè)計(jì)文獻(xiàn)綜述通信工程CDMA擴(kuò)頻通信系統(tǒng)多用戶(hù)檢測(cè)技術(shù)摘要：多用戶(hù)檢測(cè)技術(shù)是CDMA擴(kuò)頻通信系統(tǒng)中抑制多址干擾的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，成為通信領(lǐng)域的新熱點(diǎn)。經(jīng)過(guò)20余年的發(fā)展，對(duì)抑制多址干擾的多用戶(hù)檢測(cè)方法已研究的十分寬泛和具體。在不同的準(zhǔn)則下，多用戶(hù)檢測(cè)具有不同的分類(lèi)方法。從結(jié)構(gòu)上看，多用戶(hù)檢測(cè)又分為線(xiàn)性多用戶(hù)檢測(cè)及非線(xiàn)性多用戶(hù)檢測(cè)方法。按性能的不同，多用戶(hù)檢測(cè)可分為最優(yōu)多用戶(hù)檢測(cè)法及準(zhǔn)最優(yōu)多用戶(hù)檢測(cè)法。介紹了各類(lèi)技術(shù)的一般實(shí)現(xiàn)方法和典型算法；從原理上分析了各類(lèi)算法的科學(xué)性。關(guān)鍵詞：CDMA；多址

2、干擾；多用戶(hù)檢測(cè)；由于CDMA通信系統(tǒng)是一個(gè)典型的干擾受限系統(tǒng)[1]，多址干擾和碼間干擾都影響著系統(tǒng)容量和系能，而多用戶(hù)檢測(cè)技術(shù)是CDMA擴(kuò)頻通信系統(tǒng)中抑制多址干擾的最根本的方法。傳統(tǒng)多用戶(hù)檢測(cè)是使用匹配濾波器和相關(guān)接收機(jī)，它將除目標(biāo)用戶(hù)信號(hào)外其他用戶(hù)信號(hào)當(dāng)作干擾來(lái)對(duì)待，不能利用各用戶(hù)的擴(kuò)頻碼和定時(shí)信號(hào)，限制了系統(tǒng)的性能和容量。多用戶(hù)檢測(cè)的思想是在多用戶(hù)環(huán)境中綜合利用干擾用戶(hù)在內(nèi)的多個(gè)信號(hào)的特點(diǎn)經(jīng)行信號(hào)處理。目前文獻(xiàn)中已經(jīng)提出了很多種類(lèi)的多用戶(hù)檢測(cè)技術(shù)，經(jīng)過(guò)十幾年的研究，學(xué)術(shù)界已經(jīng)形成了幾條比較

3、清晰的思路。目前總體來(lái)說(shuō)多用戶(hù)檢測(cè)技術(shù)按性能可以分為最優(yōu)多用戶(hù)檢測(cè)，次最優(yōu)多用戶(hù)檢測(cè)；按結(jié)構(gòu)分有線(xiàn)性和非線(xiàn)性；多用戶(hù)檢測(cè)技術(shù)的分類(lèi)如下圖所示：圖1-1多用戶(hù)檢測(cè)技術(shù)的分類(lèi)一．傳統(tǒng)單用戶(hù)檢測(cè)技術(shù)傳統(tǒng)的單用戶(hù)檢測(cè)技術(shù)完全按照經(jīng)典直接序列擴(kuò)頻理論對(duì)每個(gè)用戶(hù)的信號(hào)進(jìn)行擴(kuò)頻碼和匹配處理，將多址干擾當(dāng)作噪聲來(lái)處理,其接收端用一個(gè)和發(fā)送地址碼（波形）以及相匹配的濾波器（相關(guān)器）來(lái)達(dá)到信號(hào)分離的目的，并且在相關(guān)器后直接解調(diào)判決。若匹配濾波采用的是結(jié)合了信道響應(yīng)的相關(guān)波形，相當(dāng)于是RAKE接收機(jī)[2]，一定意義上

4、實(shí)現(xiàn)了利用多徑響應(yīng)的作用。這種方法具有易于實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)，在一般的擴(kuò)頻多址通信系統(tǒng)中獲得廣泛的應(yīng)用，但是它存在缺點(diǎn)就是忽略了不同用戶(hù)的擴(kuò)頻信號(hào)之間存在的互相關(guān)性以及多址干擾的存在，從而引起誤碼率的提高，除此之外伴隨著系統(tǒng)內(nèi)用戶(hù)接入數(shù)目的增多，多址干擾強(qiáng)度的增大，導(dǎo)致誤碼率將呈指數(shù)形式增加，并很容易受到遠(yuǎn)近效應(yīng)的影響，最終導(dǎo)致系統(tǒng)的多用戶(hù)通信能力的降低。[3]傳統(tǒng)單用戶(hù)檢測(cè)器如下圖所示：圖1-2傳統(tǒng)單用戶(hù)檢測(cè)器（CSD）模型采樣后的第K個(gè)用戶(hù)的輸出信號(hào)匹配濾波器：上式子第三項(xiàng)是第j個(gè)和第k個(gè)用戶(hù)的互相

5、關(guān)性，結(jié)果有三部分，第一部分是有用信號(hào)。第二部分是由多址接入造成的多址干擾（MAI），最后一個(gè)是由于噪聲造成的。單用戶(hù)檢測(cè)技術(shù)把MAI當(dāng)作噪聲二．最優(yōu)多用戶(hù)檢測(cè)技術(shù)在1979年，Schneider提出一種迫零算法[3]，原理是將多個(gè)用戶(hù)的碼元（擴(kuò)頻碼的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)）和定時(shí)消息（振幅和相位信息）聯(lián)合起來(lái)去檢測(cè)每個(gè)用戶(hù)的信息。1983年，Kohno提出干擾消除接受機(jī)思想，設(shè)計(jì)出了異步多用戶(hù)通信環(huán)境下使用維特比算法的最優(yōu)接受機(jī)。最優(yōu)多用戶(hù)檢測(cè)的思想出自于Verdu，1986年他提出根據(jù)最大似然序列檢測(cè)法，

6、利用維特比算法來(lái)實(shí)現(xiàn)了所有信號(hào)的聯(lián)合檢測(cè)。這種算法的復(fù)雜度與用戶(hù)數(shù)呈指數(shù)增長(zhǎng)關(guān)系，并且檢測(cè)器還需要知道接受信號(hào)的幅度和相位，這就是最優(yōu)多用戶(hù)檢測(cè)技術(shù)[4][5]。同一個(gè)有K用戶(hù)的CDMA系統(tǒng)信道中傳輸?shù)男盘?hào)可以表示為：k表示第k個(gè)用戶(hù)。A(t)---信號(hào)幅度b(t)---信息比特S(t)---PN碼波形n(t)---AWGN雙邊功率譜密度n/2最優(yōu)多用戶(hù)檢測(cè)法就是利用b=[....數(shù)據(jù)序列使得下面這個(gè)式子最大；此公式最大。其中H=ARA。最優(yōu)多用戶(hù)檢測(cè)法可以達(dá)到最大的漸近有效性，而此法對(duì)于每個(gè)用

7、戶(hù)而言它都有最小誤碼率，這是其他類(lèi)型檢測(cè)法的上限。但是最優(yōu)多用戶(hù)檢測(cè)法存在缺點(diǎn)是它的復(fù)雜度太高，因?yàn)樯鲜街衎，而一個(gè)比特里面的信號(hào)y（t）需要對(duì)所有的b經(jīng)行實(shí)驗(yàn)，找出使得Ω的值最大。而b最多有2k種取值，其計(jì)算的復(fù)雜程度是每比特所需的計(jì)算量為（k+2），可見(jiàn)最優(yōu)檢測(cè)器的計(jì)算復(fù)雜度是隨著用戶(hù)的增多表現(xiàn)出指數(shù)增長(zhǎng)趨勢(shì)。如果系統(tǒng)內(nèi)的用戶(hù)很少這種方法很容易接受，然后如果用戶(hù)數(shù)量很大所帶來(lái)的計(jì)算量和復(fù)雜度也是系統(tǒng)很難忍受的。由此可見(jiàn)用戶(hù)的數(shù)量將很大程度上限制了最優(yōu)多用戶(hù)檢測(cè)方法的實(shí)際應(yīng)用。因此只有系統(tǒng)內(nèi)用

8、戶(hù)數(shù)目很少并且數(shù)據(jù)傳輸效率很低的時(shí)候才能發(fā)揮出效力。此外多用戶(hù)檢測(cè)技術(shù)還有具有最優(yōu)的抗遠(yuǎn)近的能力。正是由于最優(yōu)多用戶(hù)檢測(cè)技術(shù)的限制[6]，許多學(xué)者在此之后一直在尋找在性能和運(yùn)算復(fù)雜度之間平衡的新的多用戶(hù)檢測(cè)技術(shù)。次最優(yōu)對(duì)用戶(hù)檢測(cè)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，下面將介紹次最優(yōu)技術(shù)中的線(xiàn)性多用戶(hù)檢測(cè)技術(shù)。三．線(xiàn)性多用戶(hù)檢測(cè)技術(shù)線(xiàn)性多用戶(hù)檢測(cè)技術(shù)的結(jié)構(gòu)圖如下：圖1-3線(xiàn)性多用戶(hù)檢測(cè)器模型線(xiàn)性多用戶(hù)檢測(cè)技術(shù)大體上是在匹配濾波器輸出的信號(hào)后續(xù)處理中增加一個(gè)線(xiàn)性變換，總得來(lái)說(shuō)就是用一個(gè)代價(jià)函數(shù)最小化選擇線(xiàn)性變換矩陣T。結(jié)構(gòu)