CDMA扩频通信系统多用户检测技术【文献综述】.doc

毕业设计文献综述 通信工程 CDMA扩频通信系统多用户检测技术 摘 要：多用户检测技术是CDMA扩频通信系统中抑制多址干扰的一项关键技术，成为通信领域的新热点。经过20余年的发展，对抑制多址干扰的多用户检测方法已研究的十分宽泛和具体。在不同的准则下，多用户检测具有不同的分类方法。从结构上看，多用户检测又分为线性多用户检测及非线性多用户检测方法。按性能的不同，多用户检测可分为最优多用户检测法及准最优多用户检测法。介绍了各类技术的一般实现方法和典型算法；从原理上分析了各类算法的科学性。 关键词：CDMA；多址干扰；多用户检测； 由于CDMA通信系统是一个典型的干扰受限系统[1]，多址干扰和码间干扰都影响着系统容量和系能，而多用户检测技术是CDMA扩频通信系统中抑制多址干扰的最根本的方法。传统多用户检测是使用匹配滤波器和相关接收机，它将除目标用户信号外其他用户信号当作干扰来对待，不能利用各用户的扩频码和定时信号，限制了系统的性能和容量。多用户检测的思想是在多用户环境中综合利用干扰用户在内的多个信号的特点经行信号处理。 目前文献中已经提出了很多种类的多用户检测技术，经过十几年的研究，学术界已经形成了几条比较清晰的思路。目前总体来说多用户检测技术按性能可以分为最优多用户检测，次最优多用户检测；按结构分有线性和非线性；多用户检测技术的分类如下图所示： 图1-1 多用户检测技术的分类 传统单用户检测技术 传统的单用户检测技术完全按照经典直接序列扩频理论对每个用户的信号进行扩频码和匹配处理，将多址干扰当作噪声来处理,其接收端用一个和发送地址码（波形）以及相匹配的滤波器（相关器）来达到信号分离的目的，并且在相关器后直接解调判决。若匹配滤波采用的是结合了信道响应的相关波形，相当于是RAKE接收机[2]，一定意义上实现了利用多径响应的作用。这种方法具有易于实现的优点，在一般的扩频多址通信系统中获得广泛的应用，但是它存在缺点就是忽略了不同用户的扩频信号之间存在的互相关性以及多址干扰的存在，从而引起误码率的提高，除此之外伴随着系统内用户接入数目的增多，多址干扰强度的增大，导致误码率将呈指数形式增加，并很容易受到远近效应的影响，最终导致系统的多用户通信能力的降低。 [3]传统单用户检测器如下图所示： 图1-2 传统单用户检测器（CSD）模型 采样后的第K个用户的输出信号匹配滤波器： 上式子第三项 QUOTE QUOTE 是第j个和第k个用户的互相关性，结果有三部分，第一部分是有用信号。第二部分是由多址接入造成的多址干扰（MAI），最后一个是由于噪声造成的。单用户检测技术把MAI当作噪声 二．最优多用户检测技术 在1979年，Schneider提出一种迫零算法[3]，原理是将多个用户的码元（扩频码的结构特点）和定时消息（振幅和相位信息）联合起来去检测每个用户的信息。1983年，Kohno提出干扰消除接受机思想，设计出了异步多用户通信环境下使用维特比算法的最优接受机。最优多用户检测的思想出自于Verdu，1986年他提出根据最大似然序列检测法，利用维特比算法来实现了所有信号的联合检测。这种算法的复杂度与用户数呈指数增长关系，并且检测器还需要知道接受信号的幅度和相位 ，这就是最优多用户检测技术[4][5]。同一个有K用户的CDMA系统信道中传输的信号可以表示为： k表示第k个用户。 A(t)---信号幅度 b(t)---信息比特 S(t)---PN码波形 n(t)---AWGN双边功率谱密度n/2 最优多用户检测法就是利用b=[ QUOTE .... QUOTE 数据序列使得下面这个式子最大； 此公式最大。其中H=ARA。 最优多用户检测法可以达到最大的渐近有效性，而此法对于每个用户而言它都有最小误码率，这是其他类型检测法的上限。但是最优多用户检测法存在缺点是它的复杂度太高，因为上式中 b QUOTE ，而一个比特里面的信号y（t）需要对所有的b经行实验，找出使得Ω的值最大。而b最多有2k种取值，其计算的复杂程度是每比特所需的计算量为 QUOTE （k+2），可见最优检测器的计算复杂度是随着用户的增多表现出指数增长趋势。如果系统内的用户很少这种方法很容易接受，然后如果用户数量很大所带来的计算量和复杂度也是系统很难忍受的。由此可见用户的数量将很大程度上限制了最优多用户检测方法的实际应用。因此只有系统内用户数目很少并且数据传输效率很低的时候才能发挥出效力。此外多用户检测技术还有具有最优的抗远近的能力。正是由于最优多用户检测技术的限制[6]，许多学者在此之后一直在寻找在性能和运算复杂度之间平衡的新的多用户检测技术。次最优对用户检测技术应运而生，下面将介绍次最优技术中的线性多用户检测技术。 线性多用户检测技术 线性多用户检测技术的结构图如下：