DS_CDMA中经典多用户检测算法

[3]。
(10)
MAI”，这也是 CDMA 系统的自干扰特性[1]。随着用
4 最小均方多用户检测算法(MMSE)
其中 Z 为匹配滤波器组的输出向量，R 为相
户数增多，MAI 将增大，接收机的误码率性能也会
最小均方（MMSE）多用户检测算法同时考虑 关矩阵，I 为单位矩阵。
随之变差。多用户检测是一种从接收端设计入手的 了背景噪声和多址干扰，该多用户检测算法的实质
为系统中 K 个用户在同一比特持续时间内要传送
5 连续干扰抵消多用户检测算法(SIC)
用户检测,用户的误码性能将大大下降(图中最上方
的比特信息构成的向量(K×1)， 为零均值，方差为
在 CDMA 通信系统中，干扰抵消是一种有效 的曲线),各种多用户检测算法均对用户的误码性能
的高斯随机向量（N×1）。
(2) 做 QR 分解 R=MF，其中 M是一个可逆阵，F 为一 测算法在误码率性能上比传统的匹配解调算法有
对于 CDMA 系统中同时传送信息的 K 个用 个下三角阵，对 M矩阵求逆，得到 M-1，用 M-1 做为 大幅度的提高，多用户检测是一种从接收端设计入
户来说，每个用户传送信息 bk 的取值有＋1 和－1 系统的白化噪声滤波器，过程如下：
基础上研究如何在多雷达组网的条件下有效实 空中基本上有三种分布姿态:一是水平姿态,二是 的灵活性进行建模和实现。一方面,用户通过该
施干扰和如何有效抗干扰。
垂直姿态,三是倾斜姿态,通常认为各种姿态是 仿真系统可以灵活的配置战场环境、雷达部署、
2 基于 UML 的雷达组网探测模型的建立 雷达组网[2]就是通过对多部不同体制、不同 频段、不同极化方式的雷达适当布站,对网内各
有多级结构。并
是利用信号的正交性原理，通过相互正交或准正交
第二步，对相关矩阵 R 求逆，得到 R-1。
行干扰抵消多
的扩频码（Spreading Code），以及不同形状的码片
第三步，用 R-1 左乘第一步中得到的匹配信号 用户检测的第
（CHIPS）构建相互正交或准正交的特征信号（Sig- Z，并对结果进行判决：信息科学DS-来自CDMA 中经典多用户检测算法
丁文秋
（南京信息职业技术学院，江苏 南京 210046）
摘 要：多址干扰以及远近效应是影响 DS- CDMA 系统性能的两大关键问题。多用户检测是一种从接收端设计入手的干扰抑制方法，主要作 用是从用户信息相互叠加的 CDMA 信号中可靠地解调出部分或全部用户的信息。多用户检测技术是消除多址干扰，缓解远近效应，提高系统性能 的有效方法，本文介绍了几种经典的多用户检测算法，并通过仿真给出了所介绍的经典多用户检测算法的性能比较。
效抗箔条干扰的相应方法。
关 键 词 ：雷达组网；箔条干扰；UML
Abstract:Chaff-Jamming is the earliest and most widely used in the electronic countermeasure. It could affect the radars in different kind of
与连续干扰抵消多用户检测算法不同，并行 [3]Z.Xie, R.T.Short, C.K.Rushforth. A family of sub-
正交引起的[2]。抑制多址干扰的影响，去除所有用户 干扰抵消多用户检测算法并行地估计和去除所有 optimum detectors for coherent multi- user com-
性能仿真比较
干扰抑制方法，主要作用是从各个用户信息相互叠 是使发送的信息与检测输出数据的均方误差最小，
本文对各种经典多用户检测算法进行性能比
加的信号中可靠地解调出部分或全部用户的信息。 即代价函数
最小[4]，其检测过程如下：
较，仿真程序采用 MATLAB，扩频码采用 Walsh 序
多用户检测技术是消除多址干扰，提高系统性能的
Verdu 提出的最大似然（ML）多用户检测算法[1]。对 型的一种算法为迫零判决反馈多用户检测算法
结论
于同步 CDMA 系统，接收信号的最佳解调向量如 （ZF- DF），其主要过程如下：
介绍了几种经典多用户检测算法，并对算法
下表示:
首先由于系统的相关矩阵 R 是正定的，对其 的性能进行仿真比较，通过比较可以看出多用户检
Keywords:Radar Netting, Chaff-jamming, UML
1 概述
根据以上分析得出雷达组网仿真系统由雷 达的频段既要相连,又要避免重复。这样雷达网
雷达无源对抗技术中使用最早和最广的是 达类、目标航迹类、箔条干扰类、网络接口类、干 就可以发挥雷达集群的作用, 互相支援, 取长补
均匀分布的。箔条诱饵弹沿着飞机方向运动受 三个力的作用:升力、阻力、重力。箔条诱饵弹的 初始速度接近载机速度 V ,且箔条云的下降速
战机部署、干扰部署等以进行箔条干扰和抗箔条 干扰的模拟战分析和研究;另一方面,通过面向对 象的思想建立了雷达、战机、干扰等模型,给出了
部雷达的信息,形成“网”状收集与传递,并由中心 度很慢, 因此重力对箔条云运动的影响可忽略 相对完整的雷达组网仿真系统的体系结构,增加
大的活动用户数量，该算法的复杂度随用户数量的 第二个用户只需要根据已判决出来的第一个用户 [2] R.Kohno, M.Hatori,H.Imai. Cancellation tech-
增加呈指数上涨，实际的系统中该算法运算的复杂 的比特信息进行串行干扰抵消，进而判决，便可以 nique of co- channel interference in asynchronous
扩频码之间的相关性，是解相关检测的基本思想。 其他用户的多址干扰[6]。算法的基本思想是利用接 munications [J]. IEEE JSAC,vol.8, May 1990:
考虑离散 CDMA 信号模型：
收信号的初始值(或前级)判决值，构造所有用户的 683- 690.
第一步，用转置后的扩频码集矩阵 S 左乘信 干扰信号，然后再同时并行从接收信号中抵消掉所 [4]A.Klein, G.K.Kaleh, P.W.Baier. （下转 37 页）
(6) 列，每个用户传 100000 个比特的信息，对用户比
有效方法。
其中
为相关矩阵，A 为振幅矩阵， 特信息进行扩频后采用 BPSK 调制，然后发送在高
1 CDMA 信号的模型
为高斯白噪声的方差。将线性变换矩阵与匹配 斯白噪声信道上传输，以图 1 中横坐标为系统中的
在对 CDMA 信号的研究中，通常用到离散 滤波器组输出向量相乘得到最小均方误差检测器 比特信噪比，单位为 dB，纵坐标为用户 1 的误比特
directions and frequencies. The radar netting system is built based on the UML. According to the research on the Chaff-jamming and anti-chaff-
jamming in the radar netting system, this paper presents the methods on how to use chaff-jamming or anti-chaff-jamming effectively.
箔条干扰[4]是指飞机在高空将各种长度的箔 行建模,加强了用户、软件分析人员和开发人员
大量不太先进的雷达在服役或者备用。针对这种 条投放出去,在相对气流的作用下,迅速散开形成 之间的交流,提高了系统的可靠性和稳定性。在
情况,基于 UML 建立雷达组网探测模型,并在此 反射电磁波的无源干扰云进行干扰。箔条诱饵在 该模型的基础上进行软件实现,可充分利用模型
CDMA 信号模型，如下所示[1]
输出，再对此输出进行判决
率。其中 PIC 算法采用了 2 级的结构，SIC 算法没
(1)
(7) 有对用户信号功率进行排序，而 ZF- DF 算法对用
式中，
为每个码片持
(8) 户信号功率进行了排序，对功率大的信号先进行判
续时间 Tc 内的信号构成的信号向量 （N×1），S
m+1 步计算输
nature Waveform），用来作为各个用户数字信息的
(4) 出由第 m 步计
载体。CDMA 信号中不同用户的信息相互叠加，占
(5) 算结果输入而得到，具体计算过程可以用下式表
据相同的信号带宽。如果用户扩频码之间不能严格
由于需要计算相关矩阵的逆矩阵，使得解相 示：
正交，则会引起用户间相互干扰，即“多址干扰 关多用户检测算法的计算复杂度达到了
两种可能，向量
的组合有 2k 种，
手的干扰抑制算法，是消除多址干扰，缓解远近效 (9) 应，提高系统性能的有效方法，在后 3G，乃至 4G 系
这种算法的目的就是要从 2k 种组合的用户信息向
由上式的结果，可以看出，因为 F 是下三角矩 统中必将会得到广泛的应用。
量中找出一种使似然函数最大的输出信息向量。使 阵，所以第一个用户的比特信息不含多址干扰，可
和解相关多用户检测一样最小均方多用户检 决。MMSE 算法和 ZF- DF 算法中假设对幅度矩阵
为扩频码集矩阵（N×K）A 为幅度对角矩阵 diag 测算法也需要计算相关矩阵的逆，在运算复杂度上 A 的估计都是准确的。从图 1 可以看出，对于
（K×K）,
相对解相关多用户检测算法没有改变。
DS- CDMA 系统若只做单用户匹配解调而不做多
站综合处理、控制和管理,从而形成一个统一的 不计。投放后的箔条诱饵的运动特性可近似等 了系统的可重用性和可维护性。
有机整体。基于 UML 对雷达组网系统进行建模 效成在空气阻力作用下的减速直线运动, 其运
参考文献