多用户检测技术题库.ppt

主 要 内 容 多用户检测技术的由来 各种多用户检测算法 线性多用户检测器 干扰抵消多用户检测器 小结 1．多用户检测技术的由来 最优多用户检测器(续) 2/24 两级PE检测器结构 多项式展开检测器 ??????? 可以看到，多项式展开（PE）检测器可以在信息长度N有限时实现解相关检测，但当N趋向无穷大时，就需要无穷多级。所幸的是可以用较少多的级数来很好逼近解相关检测器。可以选择 使得： ??????此外还可以用PE检测器逼近MMSE检测器。 ??????PE检测器具有以下性质： 可以近似实现解相关和MMSE检测器 计算复杂度较低 无需估计接收信号的幅值或相位 ?用长编码实现和用短编码实现一样简单 ? 系统参数变化时已选权值可以保持不变 ? 结构相对简单 多用户检测问题的由来(续) 2/24 自适应多用户检测器 自适应多用户检测器利用了自适应滤波的原理，采用自适应检测器是基 于以下两条理由： 在时变多径信道，那些本来已知的干扰用户扩频码结构信息参量 是时变的未知量，采用自适应方法可以直接找到这些滤波器参量 为了避免复杂的计算和实现方便 分类： 可以分为自适应解相关检测器和自适应MMSE检测器。其中， 自适应MMSE检测器又可划分为单用户型和多用户型两种。 * 1/48 DS-CDMA系统模型 通信系统典型的多址方式有FDMA、TDMA和CDMA三种。而CDMA以其容量大、抗干扰性强等诸多优点成为移动通信中最具前景的多址方式；在CDMA中，以DS-CDMA方式最为常用。图1是DS-CDMA系统的结构。 图1 DS-CDMA系统 2/48 假设条件 同步系统，载波相位为0 AWGN环境，不考虑多径衰落 BPSK调制 系统模型 其中， 是第 个用户的信号幅度 是第 个用户的信息比特值， 是第 个用户的特征序列 是信息比特的时间宽度 为加性高斯白噪声，其双边功率谱密度为 多用户检测问题的由来(续) 3/48 传统DS-CDMA检测器 图2 传统DS-CDMA检测器 多用户检测问题的由来(续) 4/48 匹配滤波器组 由于接收信号的基带表示为 那么，对第k个用户支路相关器的输出为 传统检测器的结构 传统检测器的结构如图2所示，它实际上是一个匹配滤波器组。 判决器输出为 (1) (2) (3) 多用户检测问题的由来(续) 5/48 由(2)式可见，接收信号与第k个信号本身相关得到恢复的数据，与其 他用户相关造成多址干扰，与噪声项相关仍为噪声。需要注意的是： 多址干扰项与用户数K、其他用户信号的幅度Ai( )、互相关系数 有关。这里， 多用户检测问题的由来(续) 6/48 系统输出的矩阵形式 对于K个用户的系统，系统输出的离散信号的矩阵形式为 其中，d、z、y分别表示数据、噪声和匹配滤波器的K个输出，A 为接收信号幅度的对角阵。 多用户检测问题的由来(续) 7/48 异步DS-CDMA信道模型 在实际应用中信道通常是异步的，各用户信号bit之间有重叠。接收信号模型 (4) 其中， 是用户 的时延。 矩阵矢量表达式 (5) 这里，R为KN×KN相关阵，每一对码字的部分相关值，其中K=用户数， N=每个用户的bit数 举例：两个用户，每个用户各有3bit信息的异步DS-CDMA系统定时图 8/48 多用户检测问题的由来(续) 9/48 上面的两用户检测，可以等效为6个用户个1bit 的检测。时间宽度为 。和前面一样，如果用b、z、 y分别表示这6bit的数据、 噪声和匹配滤波器的输出，矩阵 A 为相应的6阶对角阵，互相关阵 R可表示为 其中 为比特 与比特 之间的部分互相关，0表示对应的bit之间 不重叠。大多数情况下，信息长度N远大于用户数K，由于NK个比 特中大多数没有重叠，因此互相关矩阵R是稀疏的。 多用户检测问题的由来(续) 10/48 传统检测器的评价 优点： 是一个匹配滤波器检测器，简单、容易实现 单用户检测策略，各用户分开处理，不考虑其他用户的影响 缺点： 存在远近效应（near-far problem) 表现出多用户性能受限的性能底限 不是最优的 远近效应 如果干扰用户比目标用户距离基站近很多，则干扰信号在基站的接收功率边会比目标用户信号的接收功率大很多，这样，传统接收机的输出中多址干扰分量就可能很严重，甚至会淹没目标用户的信号。这种现象称为远近效应。 远近效应将使多址干扰的影响更加严