第5章多用户检测技术2014要点
第三代移动通信中的多用户检测技术
主要是 指 那 些 包 含判决 反馈 结 构 的接 收机 ，如并 行 干 扰对 消接 收 机 （ ａａｌｌ ｎ ｅｆｒｎ ｅＣ ｎ ｅｌ ） Ｐ ｒｌ ｔｒｅｅ ｃ ａ ｃ ｌ ｒ 、串行 ｅＩ ｅ 干 扰对 消接 收机 （ ｅｉｌ ｎ ｅｆｒｎ ｅＣ ｎ ｅｌ ） 判 决 Ｓ ｒ ｔｒｅｅ ｃ ａ ｃ ｌ ｒ 、 ａＩ ｅ 反 馈 检测 器 （ ｃ ｉｎＦ ｅ ｂ ｃ ｅｅｔｒ Ｄｅｉ ｏ ｅ ｄ ａ ｋＤ ｔｃｏ ）等 。 ｓ 目前 ，多用 户 检测 技 术还 处 于研 究 阶段 ，但 它 能 有 效地 扩 大 系统 容 量 、提 高频 谱 的利用 率 ，从 而 能在
都 要求 寻 求 频谱 利用 率更 高 的 技术 。寻求 通 信容 量更 大 的移 动 通 信 系统 ，这极 大 地 推 动 了第 三 代移 动 通 信
系统 即 ３ 的研究 和 发展 。 目前 ，宽带 Ｃ Ｇ ＤＭＡ 技 术 已
成为 ３ 中的 主要 技术 。 Ｇ
在Ｃ ＤＭ Ａ通 信 系统 中 ， 规接 收机 完 全没 有利 用 常 其他 用 户 的信 息 ， 而把 其 他用 户 的干 扰 当成 了噪声 ， 多 数情 况 下按 高斯 白噪声 处 理 。也 就 是说 常 规接 收机 完
到 广 泛 的关 注 ，成 为通 信领 域 中 一个 热 门的话 题 。随
着移 动通 信 的发 展 和移 动用 户 数 的增 长 ，单靠 现 有 的 技 术 、现 有 的 系统 以及 现有 频 段 的第 一 代 、第 二代 移 动 通 信 系统 已不 能适 应移 动 通 信 的发 展规 模 和移 动 电
系统 是一 个 多用 户 同时 接人 的通 信环 境 。多径 干扰 与
第三代移动通信中的多用户检测技术
其中，。等式(3)中的第二项为多址干扰项。传统检测器没有考虑多址干扰的影响，当干扰用户数量增加时，多址干扰也会增加，尤其是当存在远近效应时，目标用户较弱的信号可能会被其他用户较强的信号淹没。为了消除多址干扰和远近效应，提出了多用户检测的概念。
将等式(3)写为矩阵形式是由K个相关器组成的。相关检测器可以由匹配滤波器代替，所以又称为匹配滤波检测器。CDMA工作原理的核心在于伪随机码(Pseudo Noise Code，PN码)的相关性，用公式表示为:
设互相关矩阵为R，则有R={ρij}:。所以第k个用户的相关器输出为:
(2)MMSE多用户检测
使用最小均方误差准则，可以得到MMSE多用户检测。MMSE检测也是对匹配滤波器的输出进行线性变换。由于MMSE准则是使得均方误差最小，所以可以求得线性变换为:
MMSE检测器在消除多址干扰和不增强背景噪声之间进行了折衷。考虑LMMSE和R-1之间的差别可以看出，MMSE对相关矩阵进行的是部份或修正取逆，修正的大小与背景噪声的大小成反比，噪声越大，相关矩阵的不完全取逆越重，这样就避免了加强噪声。MMSE类似于抗ISI的MMSE线性均衡器。
第三代移动通信系统是按照国际电联(International Telecommunication Union，ITU)提出的IMT-2000标准进行设计的新一代移动通信系统，简称为3G(The Third Generation)系统。事实上，国际电联(ITU)早在1985年就提出了第三代移动通信系统的概念，当时称为未来公共陆地移动通信系统(FPLMTS)，后考虑到该系统预计在2000年左右成型，且主要工作于2000Mhz频段，故日本等国家建议更名为国际移动电信系统，即IMT-2000。三代移动通信系统有以下特点:
关于4G移动通信系统的特点及技术分析
关于4G移动通信系统的特点及技术分析作者：史君霞来源：《中国新通信》2014年第07期【摘要】随着Internet和无线网络技术的整合，4G移动通信快速发展，当前4G技术已经成为第四代高容量、高速率的通信技术。
其不仅成本小、灵活性好，而且速率高、兼容性强，能够满足多种功能。
下面本研究就针对4G移动通信系统的特点及技术进行分析，以供参考。
【关键词】 4G移动通信系统特点技术随着经济的发展和人们生活水平的提高，传统的2G、2.5G以及3G系统已经无法满足人们利用现代移动通信系统进行高速多媒体数据业务的需要，不少国家开始加大了4G 移动通信系统的研发及应用。
一、4G移动通信系统的主要特点（1）高速率。
如果为大范围高速移动用户，4G移动通信系统的数据速率可达到2Mb/s；中速用户，速率可达到20Mb/s；如果为低速移动用户，可达到100Mb/s。
（2）良好的兼容性。
采用的是全球统一的标准，让移动通信运营商的用户都可以享受共同的4G服务，真正达到了一部手机在全球的任何一个地点均可以自由通信。
（3）智能化。
采用的是广域接入和分布网络形式，能够实现非对称的不同速率之间的自动切换，能够自适应地完成资源分配，根据不同业务的实际需求对资源做出最大化的合理配置。
二、4G移动通信系统的技术分析（1）OFDM。
4G移动通信系统使用的核心技术就是OFDM，即正交频分复用技术，是一种属于多载波调制技术，主要技术原理是把即将传输的串行数据流分解转变成若干较以低速率运行的并行子数据流，然后把它们各自调制至相互正交的子载波上，完成之后对其合成输出，需要注意的是输出的数据速率大小应当和串行数据流分解前的速率大小保持一致。
OFDM的优势非常明显：抗多径干扰以及窄带干扰能力和3G移动通信系统单载波系统相比较强；和常规的频分复用系统比较，利用OFDM技术可以实现频谱资源的最大限度使用；可以最大限度的利用信噪比相对较高的子信道，同时具有极强的抗频率选择性衰落能力；能够和时分、频分等不同方式进行合作，适应多径以及移动信道传播条件，实现了对多种业务的灵活支持。
多用户检测技术及其发展
数学原理、 系统模型和求解问题的思路 ； 对一些经典的基于二阶统计量和高阶统计量的算法进行数学理 论分析， 介绍了现在的研 究进展 ， 出 一步的研 究方向。 指 进 关键 词 ： 多用 户检 测 系统模 型 二 阶 统计量 高阶统计 量 ： 中图分类号 ：Ｎ １ Ｔ ９４
１ 引言
Ａ 其中 Ｔ是符号周期 ，ｕ是第 ｕ Ａ 个用户的输入符号 集。各个信道的输入序列 ｛ ｋ ｝ ｓ［ ］ 是独立同分布的且 相互独立的 （） ｔ是平稳 白噪声且独立于信道 的输入 序列 ｛ｕ ｋ ｝但不一定是高斯的。 Ｓ［ ］ ，
图 ３ １ 线 性 ＭＩ Ｏ 信 道 模 型 ． Ｍ
维普资讯
《 西藏科技）０７ １ 期 （ ） ０ 年 ２ 总第 １ 期 ） ２ ７ ７
信 息 技术
多 用 户 检 测 技 术 及 其 发 展
周 道
（ 南京邮 电大学通信 与信 息工程 学院， 苏 南京 ２０ ０ ） 江 １０ ３
摘
要： 多用 户检 测技 术是 信号 处理 学界 所 关注的 一个 热点 问题 ， 文主要 介 绍 了盲 多用户检 测技 术的 本
６ ７
维普资讯
信 息 技 术
《 西藏科技＞０７ ｌ 期（ ＞ ０ 年 ２ 总第 １７ ） ２ ７期
． 接盲多用户检测算法就是先盲辨识信道 ， 再对其进行 ４ ３ 直接 盲 多用户检 测算 法 盲 均衡 以 恢 复 用 户 的 发 送 信 号 如 基 于 高 阶 统 计 量 ４ ３ １ 直接 盲 多用户算 法 的可行性 。对 于 ＦＲＭＩＯ ．． Ｉ Ｍ （Ｏ） Ｈ Ｓ 和二 阶统 计 量 （ Ｏ ） Ｓ Ｓ 的算 法 ， 接 方法 则 不 需 系统模 型 ， 如 下 假 设 ｓ ： 任 意 的 Ｚ≠０，ａｋ Ｈ 直 做 ５对 ｒ （ ｎ 要先 进行信 道辨识 ， 而直 接从 接 收 信号 中恢 复用 户 的 （ ） Ｚ ）＝Ｋ， Ｋ为 ＭＩ （ ＭＯ系 统 的用 户数 ） Ｈ（ ） 不 即 Ｚ是 发送 信号 ， 如基 于有限 字符集 的算法 。 可 简约 的 ， 由线性 系统理 论 可知 ，Ｉ ＦＲ系统辨 识 的充 要 ４ １ 基于高 阶统计 量 的盲 多用 户检测 算法 ． 条件是 ｓ ， ５ 在此条件下发送信号向量 ｄ １可以从接收 （） 恒模算法 （ Ｍ ： 种 算 法 发 展 的较 早 ， 直接 Ｃ Ａ） 这 是 信号向量 ｒ １ 中恢 复 出来。结合 系统理论 的 Ｂ ｚ ｔ （） ｅｕ ｏ 或间接利用接收信号的高阶统计量 （ Ｏ ） Ｈ Ｓ 信息 ， 留 保 恒等式 ， 对于 Ｈ Ｚ 存在一个有限次数 （ （） Ｌ阶） 的左逆 了相位信息， 对信道可辨识Ｉ要求较低 ， 生 允许辨识最小 矩 阵 ｗ（ ） 得 Ｗ“Ｚ Ｈ（ ）＝Ｉ ｚ使 （） Ｚ （ ．． ） ４３ １ 相位或非最小相位信道。但是该算法有 明显的缺点： 其 中 Ｈ 表 示 Ｈ ｒ ｔ ｎ变 换 ， ｅｍｉａ ｉ Ｉ 一 个 Ｎ×Ｋ的 Ｋ是 （） １ 实现足够精度 的信道辨识需要大量的数据样本 ， Ｌ 多项式 均衡器 且 Ｗ Ｚ （）＝∑Ｗ（） ～， ｉＺ ＶＬ＞（Ｋ一１ ２ ） 运算 量大 ， 法收敛慢 ；２ 仅 限于 高斯 加 性噪声 。 算 （）
第三代移动通信系统中的多用户检测技术
有 更 大 的 系统 容量 、 更好 的通信 质 量 ， 在 全球 范 围 能
内更好 地 实现无 缝漫 游及 为用 户提 供包 括话 音 、 数据 及 多媒 体等 在 内的 多种业 务 。 目前 国 际 电联 接受 的 ３ 标 准 主 要 有 以 下 三 种 ： ＤＭＡ、 ＤＭＡ ０ ０与 Ｇ ＷＣ Ｃ ２０
维普资讯
第１ 期
赵 伶 俐 ： 三 代 移 动 通 信 系 统 中 的 多用 户 检 测 技 术 第
２
除多径 干扰 ， 多址 干扰 和远 近效 应 ； 化功 率控 制 ； 简 减
并有 效 地克 服 了远 近效 应 ，大大 提 高 了系统 容量 ， 从 但 是 ＭＬ Ｄ 结 构 是 匹 配 滤 波 器 加 上 Ｖｉ ｒｉ Ｓ ｔ ｂ 算 ｅ 法 ， 复杂 度为 ２ ， 为用 户数 ， 在 工程 上基 本无 法 其 Ｋ 这
以介 绍 ， 并指 出今 后 多 用 户检 测 技 术 可 能 的发 展 方 向及 在 ３ 中发 挥 重要 性 。 Ｇ
关键 词 ： Ｇ Ｃ ＭＡ 多用 户检 测 ３ Ｄ
１ ３ Ｇ简 述及 多用 户 检 测 技 术应 用其 中
的必 要 性
近 年来移 动通 信 一直是 全球 电信业 的热 点 ， 发 其
滤 波 器 ， 能充 分 利用 用 户 间 的信 息 ， 将 多 址 干扰 不 而
认 为是高 斯 白噪声 。 以多址 干扰不仅 严 重影 响系统 所 的抗 干扰 性 ， 而且 也 严格 限制 了 系统 的容量 提高 。在
过２ ３亿 ，移 动 通信将 在 未来 的通信 方式 中 占据越 来 越 重要 的位置 。 移动 通信 系统在 经历第 一代 和第 二代 后 ， 三 代移 动通 信 系统 （Ｇ） ２ ０ 第 ３ 在 ０ ３年 进 入 准备 启 动 阶段 ， ２ ０ 到 ０ ６年 ５月 底 ， 球 共 颁 发 了 １ ６张 ３ 全 ５ Ｇ 许 可证 。与前 两 代 系统 相 比 ， 三代 移 动通 信 系统 的 第
无线通信中多用户检测技术的研究
无线通信中多用户检测技术的研究无线通信中多用户检测技术的研究一、引言随着移动通信技术的不断进步，人们对无线通信的需求日益增加。
然而，无线通信中存在着一些问题，其中之一就是多用户干扰的问题。
多用户检测技术的研究成为解决这个问题的关键。
二、多用户干扰问题在无线通信中，多个用户同时使用同一频段进行通信，就会产生多用户干扰。
这会导致信号的质量下降，通信速率降低。
因此，如何准确地识别并分离不同用户的信号成为解决多用户干扰问题的关键。
三、传统的多用户检测技术传统的多用户检测技术主要包括线性检测和非线性检测两种。
1. 线性检测线性检测是一种基于矩阵运算的检测方法。
它通过对接收信号进行线性变换，然后利用最小二乘法或最大似然估计等方法来估计发送信号。
然而，线性检测的计算复杂度很高，尤其是在用户数量较大的情况下。
2. 非线性检测非线性检测是一种基于迭代算法的检测方法。
它通过反复迭代改进估计结果，逐渐逼近真实的发送信号。
非线性检测可以提供更好的性能并降低计算复杂度，但也存在着收敛速度慢、局部最优等问题。
四、现代多用户检测技术为了克服传统多用户检测技术的局限性，近年来出现了许多新的多用户检测技术。
1. 图论检测图论检测是一种基于图论的检测方法。
它将多用户干扰问题转化为图的着色问题，通过合理地对图进行着色来实现用户信号的分离。
图论检测具有良好的性能和较低的计算复杂度，成为一种研究热点。
2. 深度学习检测深度学习检测是一种基于神经网络的检测方法。
它通过训练网络，使其具有识别和分离不同用户信号的能力。
深度学习检测充分利用了神经网络的优势，但也需要大量的训练数据和高计算资源。
3. 模型优化检测模型优化检测是一种基于模型优化的检测方法。
它通过优化模型参数，逐渐提高检测性能。
模型优化检测可以根据实际问题设计不同的优化算法，具有较好的灵活性。
五、多用户检测技术的应用多用户检测技术广泛应用于各种无线通信系统中，如LTE、5G等。
它可以提高系统的容量和吞吐量，改善通信质量，满足用户对高速、稳定通信的需求。
关键技术论文(5篇)
关键技术论文(5篇)关键技术论文(5篇)关键技术论文范文第1篇关键词4G移动通信；OFDM；MUD；IPv61引言第三代移动通信系统是能够满意国际电联提出的IMT-2000PFPLMTS系统标准的新一代移动通信系统，要求具有很好的网络兼容性，能够实现全球范围内多个不同系统间的漫游，不仅要为移动用户供应话音及低速率数据业务，而且要供应广泛的多媒体业务。
依据ITU的标准，世界各大电信公司联盟均己提出了自己的第三代移动通信系统方案，主要有W-CDMA、CDMA2000、TD-CDMA以及我国提出的拥有自主学问产权的TD-SCDMA。
但3G 也存在以下几方面的局限性：不能支持较高的通信速率。
3G虽然标称能达到2Mbit/s的速率，但平均速率只能达到384kbit/s。
尽管目前3G增加型技术不断进展，但其传输速率还有差距。
不能供应动态范围多速率业务。
由于3G空中接口主流的三种体制WCDMA、cdma2000、TD-SCDMA所支持的核心网不具有统一的标准，难以供应具有多种QoS及性能的多速率业务。
不能真正实现不同频段的不同业务环境间的无缝漫游。
由于采纳不同频段的不同业务环境，需要移动终端配置有相应不同的软、硬件模块，而3G 移动终端目前尚不能实现多业务环境的不同配置。
由于3G系统以上的局限性，目前，许多公司已经开头着手4G概念通信系统的讨论。
本文主要介绍4G概念通信的技术特点以及可能采纳的关键技术。
24G概念通信技术特点目前，业界专业人士对4G概念移动通信系统的共识主要有以下几点：a)用户可以在任何地点、任何时间以任何方式不受限地接入网络中来；b)移动终端可以是任何类型的；c)用户可以自由地选择业务、应用和网络；d)可以实现特别先进的移动电子商务；e)新的技术可以特别简单地被引入到系统和业务中来。
依据以上描述，将来的4G系统应具备以下的基本条件。
(1)具有很高的数据传输速率。
对于大范围高速移动用户(250km/h)，数据速率为2Mbit/s;对于中速移动用户(60km/h)，数据速率为20Mbbit/s;对于低速移动用户(室内或步行者)，数据速率为100Mbit/s。
5G通信系统中的多用户检测技术综述
5G通信系统中的多用户检测技术综述随着科技的不断发展，5G通信系统已经成为当前热门的话题之一。
作为下一代移动通信技术，5G通信系统将为我们带来更快、更可靠的网络连接，为各行各业的发展提供了广阔的空间。
而多用户检测技术作为5G通信系统中的重要组成部分，将在未来的通信领域中发挥重要作用。
本文将对5G通信系统中的多用户检测技术进行综述，以期为读者提供全面的了解。
首先，我们需要了解什么是多用户检测技术。
在传统的通信系统中，由于信道资源的有限性，只能为有限数量的用户提供服务。
而多用户检测技术的出现，可以同时为多个用户提供服务，大大提高了通信系统的容量和效率。
多用户检测技术通过对多个用户信号的分离和解码，实现了多用户之间的并行通信，从而满足了日益增长的用户需求。
在5G通信系统中，多用户检测技术的应用主要有两个方面。
首先是多用户接入技术。
由于5G通信系统的高容量和高速率要求，传统的接入技术已经无法满足需求。
多用户接入技术通过使用多个天线和信号处理算法，可以同时接入多个用户，提高了系统的接入容量。
其次是多用户检测技术在多天线系统中的应用。
多天线系统是5G通信系统中的关键技术之一，通过使用多个天线进行信号传输和接收，可以提高系统的容量和覆盖范围。
多用户检测技术在多天线系统中的应用，可以实现多个用户之间的并行通信，提高了系统的效率和性能。
在多用户检测技术中，最常用的方法是基于波束成形的检测技术。
波束成形技术通过调整天线阵列的相位和幅度，将信号的能量聚焦在特定的方向，从而实现对特定用户的检测和接收。
这种技术可以有效地降低多用户干扰，提高系统的信号质量和容量。
另外，还有一些其他的多用户检测技术，如基于压缩感知的检测技术、基于深度学习的检测技术等，它们都在一定程度上提高了系统的性能和效率。
然而，多用户检测技术在应用中还存在一些挑战和问题。
首先是多用户干扰的处理。
由于多个用户同时进行通信，彼此之间的干扰会导致信号质量下降和误码率增加。
matlab多用户检测课程设计
matlab多用户检测课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解多用户检测的基本概念，掌握其原理和应用场景。
2. 学生能掌握MATLAB中实现多用户检测的算法步骤，包括信号模型建立、检测算法设计等。
3. 学生能了解多用户检测在无线通信系统中的重要性，及其与其他信号处理技术的联系。
技能目标：1. 学生能运用MATLAB编程实现多用户检测算法，并对结果进行分析和优化。
2. 学生能通过实际案例，学会运用多用户检测技术解决无线通信中的实际问题。
3. 学生能通过课程学习，提高团队协作能力和问题解决能力。
情感态度价值观目标：1. 学生能培养对通信工程领域的兴趣，激发学习主动性和积极性。
2. 学生能树立正确的科学态度，严谨求实，勇于创新，培养良好的学术素养。
3. 学生能认识到多用户检测技术在现实生活中的应用价值，增强社会责任感和使命感。
本课程针对高年级通信工程及相关专业学生，结合课程性质、学生特点和教学要求，明确以上课程目标。
通过本课程的学习，期望学生能够掌握多用户检测的基本理论和实践技能，为从事通信领域的研究和工作打下坚实基础。
同时，注重培养学生的团队合作能力和实际操作能力，提高学生的综合素质。
二、教学内容1. 多用户检测基本理论：- 信号模型：介绍多用户检测的信号模型，包括同步和异步情况下的信号表示。
- 检测算法：讲解最小均方误差（MMSE）、最大似然（ML）和线性检测等基本算法。
2. MATLAB编程实现：- 算法实现：指导学生使用MATLAB实现上述检测算法，并分析其性能。
- 代码优化：教授学生如何对代码进行优化，提高运算效率。
3. 实际案例分析：- 无线通信系统：分析多用户检测在CDMA和OFDMA等无线通信系统中的应用。
- 问题解决：探讨如何运用多用户检测技术解决实际问题，如多径干扰、远近效应等。
4. 教学进度安排：- 理论学习：分配2课时进行多用户检测基本理论的学习。
- MATLAB实践：分配2课时进行MATLAB编程实现和优化。
《网络安全技术》习题与答案
答：攻击者意图在两组合同中各选一份使得其杂凑值相同，既非 弱碰撞攻击也非强碰撞攻击，而是介于两者之间的一种形式。为 计算成功概率，先考虑 M 组中的一份合同均不与 M-组中任一份合 同杂凑值相同的概率：ρ1=(1-1/264)^232；其次，当 M 组中的任 一份合同都满足这一条件时，攻击者才会失败，对应概率为：ρ 2=ρ1^232=((1-1/264)^232)^232=(1-1/264)^264；最后，攻击者成功的 概率则为：ρ=1-ρ2=1-(1-1/264)^264。其中^表示乘方运算。
PDRR 模型在 P2DR 模型的基础上把恢复环节提到了和防护、检测、 响应等环节同等的高度，保护、检测、恢复、响应共同构成了完 整的安全体系。PDRR 也是基于时间的动态模型，其中，恢复环节 对于信息系统和业务活动的生存起着至关重要的作用，组织只有 建立并采用完善的恢复计划和机制，其信息系统才能在重大灾难 事件中尽快恢复并延续业务。
WPDRRC 模型全面涵盖了各个安全因素，突出了人、策略、管理的 重要性，反映了各个安全组件之间的内在联系。该模型主要由六 个元素构成：预警、保护、检测、响应、恢复、反击。
6. 试分析古典密码和现代密码的异同？
答：在 1949 年之前，是密码发展的第一阶段—古典密码体制。古 典密码体制是通过某种方式的文字置换和移位进行，这种置换或 移位一般是通过某种手工或机械变换方式进行转换，同时简单地 使用了数学运算。古典密码的安全性主要依赖对算法本身的保密， 密钥的地位和作用并不十分突出。虽然在古代加密方法中已体现 了密码学的若干要素，但它只是一门艺术，而不是一门科学。
4. 何谓业务填充技术？主要用途如何？
答：所谓的业务填充即使在业务闲时发送无用的随机数据，增加 攻击者通过通信流量获得信息的困难，是一种制造假的通信、产
多用户检测技术剖析
(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)
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
3Tb 2 1 。和前面一样，如果用b、z、 y分别表示这6bit的数据、
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
1/48
1．多用户检测技术的由来
❖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DSCDMA方式最为常用。图1是DSCDMA系统的结构。
d1(t)
g1(t)
d2 (t )
g2 (t )
A1(t)
A2 (t)
n(t) 1 r(t)
dK (t) gK (t)
AK (t)
图1 DS-CDMA系统
2/48
多用户检测问题的由来(续)
➢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
通信系统中的多用户检测技术
通信系统中的多用户检测技术随着人们的通信需求不断提高，移动通信已经成为现代社会中不可缺少的一部分。
然而，在主流的移动通信系统中，一共有两种类型的用户，即单用户和多用户。
多用户检测技术作为现代移动通信中最重要的技术之一，可以帮助实现更快、更稳定的信息传输。
本文将从理论与实践两方面详细介绍通信系统中的多用户检测技术。
理论基础多用户检测技术的实现必须基于一些理论基础，其中最重要的是识别码。
识别码是指将数字信息序列转换为一种特殊的序列，以便于数字信息在通信系统中传输。
当多个用户同时使用同一频段时，使用不同的识别码可以帮助系统识别不同的用户，从而实现多用户共存的可行性。
此外，多用户检测技术还要使用一些基本的数学知识，如矩阵运算、小波变换和最小二乘法等。
这些数学方法可以通过分析数据以及处理信号，从而更准确地识别和解决多用户干扰的问题。
目前，研究者们已经掌握了许多关于多用户检测技术方面的理论知识。
这些知识使得多用户检测技术能够在现代移动通信系统中得到广泛应用。
接下来，我们将从实践的角度介绍多用户检测技术的相关内容。
实践应用多用户检测技术的应用非常广泛，最常用于现代移动通信系统中的频分多址（FDMA）和码分多址（CDMA）系统。
在这些系统中，多个用户可以同时共享同一个频谱段，但需要使用不同的频率或识别码进行区分。
在FDMA系统中，不同的用户使用不同的频段进行通信。
多个用户可以同时共享同一基站，但是需要将频段分配到不同的用户上。
这需要使用本地化频率调整技术来防止干扰。
此外，由于FDMA技术只允许一个用户使用一个频道的通信，因此在高负载情况下，可能需要调整频率以避免信号互相干扰。
相比之下，CDMA系统更高效，能够支持更多用户同时使用同一个频道进行通信。
在CDMA系统中，每个用户被分配一个唯一的识别码，这个识别码用于区分不同的用户。
使用这种方式，每个用户可以在同一频道上进行通信，且使用不同的识别码以避免耦合和干扰。
但是，由于符号长度很长，所以该系统的解码器需要消耗更多的计算机资源。
多用户检测
Page
9
2.多用户检测技术的原理
LOGO
Page
10
2.多用户检测技术的原理
LOGO
传统接收机如何消除MAI干扰呢?主要可以在以 下几个方面进行研究:
a.设计具有优良相关性质的扩频码; b.应用有效的功率控制机制; c.应用前向纠错码(Forward Error Correction,FEC); d.分扇/自适应天线。
Page 13
3.多用户检测的优缺点
LOGO
优
点
缺
点
抑制多径干扰 大大增加了设备的复杂度 消除或减轻远近效应 增加了系统时延， 特别是采 降低了对功控高度精度的 用自适应算法时更为严重 要求，可简化功控 多用户检测一般需要知道 弥补扩频码互相关性不理 用户的一些信息， 需要通过 想造成的影响 不断地信道估计来实现， 而 改善系统性能，提高系统 且估计的精度会直接影响 容量，增大小区覆盖范围 检测器的性能
Page
4
1.多用户检测技术的引入
LOGO
通信系统典型的多址方式有
FDMA、TDMA和CDMA三种。
d1 (t )
d 2 (t )
g1 (t ) g 2 (t )
A1 (t )
n(t )
1
r (t )
而CDMA以其容量大、抗干扰性
A2 (t )
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。
ik
K
nt g t dt
Tb k
(2)
Ak d k MAIk z k
判决器输出为
ˆ sgn{y }, k 1 d ,2,...,K k k
多用户检测技术及其算法选择
首先用边缘后验模式 （ Ａ ） Ｐ Ｍ 对０ 序列变量点映射为 ： 、１
．
１ ， 、１ 规则为：０ １ 一 ， ，１ １ 然后采用信度传播算法进行
译码 。
’ 、
（ ，ｖ｝ （ ） 丌 Ｊ ［， ｝ ｌ ｛ ） Ｙ 按照 ｂｌ ＝ ｋｙ 。 （ ｂ｛ ） ｐ ｋ 给
篁
：ａｈ－ａｈ， ） ｔ （￣ ｎ一 ｎ ）ｔ
≠
垫查 苎簦 鲎
（ ） ４ 性多用户检测器的最简单算法之一。
３ ２ 性 能 ．
ｌ ＿
度方法来实现 ，而预先设置的组合陡度算法（ｃ ） Ｐ Ｇ 似乎是线
使 用这些变量 ，ｔ时刻 后验均值的估计可以计算为
在加性 高斯白噪声（ＷＧ ） Ａ Ｎ 信道上 ，解相关器 、最小均 方误差检测器和 Ｓ ．Ｉ（ Ｄ ＰＣ 软决策并行干扰消除多用户检测器）
别是 用 于 归一 化 约 束 ∑ Ｊ ｌ，ｖ｝ １ ｐ ｛ ） 和 （ ｙ ＝ ∑ （ ｛ ） １ Ｉｖ｝ 的常数。Ｔ时刻 ＰＭ 的更新由 ｙ ＝ Ａ
计 算变量 点满 足校 验方 程的概 率 时 ，不再 采用 奇数 或偶 数个 ｌ 的方式 ，而是 运用 了全概 率公 式 。
这种方案抑制了用户之间的相互干扰提供最佳的检测性能。
然而 ， 精确地计算 Ｂ ｙｓ ｎ ａｅｉ 解很困难 ， ａ 为了能够将其应用于
实际 ，发展 各种估 计 算法 是必要 的 。它 是 在传统 检测 技术 的 基础 上 ，充分利 用造 成多 址干 扰 （ Ｉ ＭＡ ）的所 有用 户信号 如 码元 、时间 、信号 幅度 以及相 位 等信息 对单 个 用户的信 号进 行 检测 ， 从而 具有 优 良的抗 干扰性 能 ， 决 了远近 效应 问题 ， 解 降低 了系统对 功率 控 制精度 的要 求 ，因此 可 以 更加有 效地 利 用上 行链路频 谱 资源 ，显 著提高 系统容 量 。
WCDMA的基本原理及关键技术(第一部分)
Satellite
Empty
Satellite
30 MHz
60 MHz
40 MHz
15 MHz
100 MHz
FDD
WCDMA+CDMA2000
TDD
TD-SCDMA
WCDMA标准演进
继承R99的所有业务和功 能；
电路域结构发生改变， 控制与承载分离MSC采用 MSC SERVER和MGW实现； 继承2G（GSM、GPRS ）的所有业务和功能； 继承R4的所有业务和 功能； 核心网引入IMS（IP 多媒体域）； 无线引入HSDPA。 RAN向IP发展，增强 的IP QOS。 无线引入HSUPA MBMS框架结构的研究
CDMA原理图
编码技术
信源编码
信源编码的目的是通过压缩编码来去掉信号源中的冗余成分，以达 到压缩码率和带宽，实现信号的有效传输；
最常用的信源编码是PCM，它采用A律波形编码。分为取样、量化 和编码三步；一路语音信号编码后的速率为64Kb/s;
移动通信中如果采用PCM编码技术，则传一路话音信号需要64K带 宽，传8路话音需要512K带宽。对于1个频点只有200KHZ带宽的 GSM系统来说，会造成频率资源的浪费，因此GSM系统中采用 GMSK编码技术，编码后的速率为13Kb/s； 第三代移动通信系统中，不仅要支持语音通信，还要支持多媒体数 据业务，因此必须采用更加先进的编码技术。在WCDMA中，采用 了自适应多速率语音编码（AMR）技术。它支持8种编码速率：12.2 、10.2、7.95、7.4、6.7、5.9、5.15和4.75Kb/s.
白发三千丈
红豆生南国
红红豆豆生生南南国国
红红豆豆生生南？国国
编码技术
卷积码
无线网络知识要点
⽆线⽹络知识要点第⼀章⽆线通信（或⽆线电通信）是指利⽤⽆线电波传播信息的通信⽅式。
⽆线电波是指在⾃由空间传播的电磁波。
与有线通信相⽐，⽆线通信不需要架设传输线路，不受通信距离限制，机动性能好，建⽴迅速。
1837年美国⼈莫尔斯(Morse)发明了有线电报1876年美国⼈贝尔(Bell)发明了有线电话1865年英国⼈麦克斯维尔(Maxwell)预测了电磁波的存在1886⾄1888年德国⼈赫兹(Hertz)验证了电磁波的存在1899和1901年英国⼈马可尼(Marconi)实现了⽆线通信1946年美国电报公司(AT&T)建设了移动电话服务系统。
1962年出现了寻呼机1979年在⽇本出现了蜂窝⽆线服务系统1982年提出并成⽴了GSM1988年美国⾼通公司提出CDMA⽆线电波以“横向电磁波”的形式在空间中传播。
传播速度为3 * 108m/s。
⾃由空间是不存在能量损耗的空间。
⽆线电波在⾃由空间传播时不存在能量损耗，但是会因为波的扩展⽽产⽣衰减。
衰减与发射天线增益、接收天线增益、发射机与接收机之间的距离有关。
卫星作为中继器的⽆线通信。
地球静⽌卫星：距离地球表⾯⾼度为35784Km的卫星的轨道周期等于地球⾃转⼀周所需的时间，如果卫星运动的⽅向与地球⾃转的⽅向⼀致，则卫星就会保持在地球表⾯上空的某⼀点⼏乎静⽌不变。
低轨道卫星：轨道⾼度在1500Km以下中轨道卫星：轨道⾼度在10000-15000Km⾼轨道卫星：轨道⾼度在20000Km以上⽹络分类：1. 按⽹络的地理位置分类1）局域⽹：简称LAN 2）城域⽹：简称MAN 3）⼴域⽹：简称WAN 2. 按⽹络的拓扑结构分类1）星型⽹络 2）环形⽹络 3）总线型⽹络（树型）3. 按传输介质（基础设施）分类1）有线⽹ 2）光纤⽹ 3）⽆线⽹4. 按通信⽅式分类1）点对点传输⽹络 2）⼴播式传输⽹络5. 按⽹络使⽤的⽬的分类1）共享资源⽹ 2）数据处理⽹ 3）数据传输⽹：⽤来收集、交换、传输数据的⽹络，如情报检索⽹络6.按服务⽅式分类1）客户机/服务器⽹络 2）对等⽹第⼆章从信源得到的电信号频率很低，称为基带信号。
通信系统中的多用户检测与干扰消除
通信系统中的多用户检测与干扰消除随着通信技术的不断发展和普及，多用户检测和干扰消除成为了通信系统设计和优化中的重要课题。
在当前无线通信环境中，频谱资源的有限性导致多个用户通过相同的频谱资源进行通信，容易引发干扰问题。
因此，如何有效地检测和消除多用户干扰，提高无线通信系统的性能是一个亟待解决的问题。
一、多用户信号检测技术多用户信号检测是指在接收端对于同时传输的多个用户的信号进行检测与解码的过程。
常用的多用户信号检测技术有CDMA、OFDMA、MIMO等。
1. CDMA技术CDMA（Code Division Multiple Access）技术是一种采用扩频技术的多用户信号检测方法。
在CDMA系统中，每个用户的信号通过不同的码片进行扩频，并在接收端使用相应的码片进行解扩。
CDMA技术具有抗干扰能力强、频谱利用率高等优点，广泛应用于3G和4G无线通信系统中。
2.OFDMA技术OFDMA（Orthogonal Frequency Division Multiple Access）技术是一种采用正交子载波技术的多用户信号检测方法。
在OFDMA系统中，频谱被分割成多个子载波，不同的用户通过同时在不同的子载波上发送数据来实现并行传输。
OFDMA技术有效地提高了频谱利用率和系统容量，被广泛应用于Wi-Fi和LTE等系统。
3.MIMO技术MIMO（Multiple-Input Multiple-Output）技术是一种通过利用多个天线进行信号传输与接收的技术。
在MIMO系统中，发送端和接收端都配备有多个天线，通过在不同天线之间进行信号传输和接收，可以提高信号传输的可靠性和系统容量。
MIMO技术被广泛应用于无线局域网、无线电视以及5G通信等领域。
二、多用户干扰消除技术多用户干扰消除是指在接收端通过各种技术手段削弱或消除由于多用户同时发送信号而引起的干扰。
常见的多用户干扰消除技术有SIC、ZFBF、MMSE等。
1.干扰消除干扰消除是通过对干扰信号进行抑制或削弱，以减少对所需信息的影响。
无线广播电视传输中的信道预测技术考核试卷
B.信号传输速度
C.信道时变性
D.用户移动性
2.无线信道预测的基本目的是什么？（）
A.提高传输速率
B.降低信号干扰
C.减少信号延迟
D.提高信号传输质量
3.常用的信道预测模型不包括以下哪一种？（）
A.线性预测模型
B.非线性预测模型
C.随机预测模型
D.循环平稳预测模型
4.以下哪个算法不属于信道预测算法？（）
12. BD
13. ABCD
14. BD
15. ABCD
16. AD
17. BD
18. AC
19. BC
20. BC
三、填空题
1.均方误差
2.延迟；扩散
3.误差功率
4.子载波
5.信道估计
6.非线性
7.多普勒效应
8.信道编码；交织
9.干扰
10.复杂度；延迟
四、判断题
1. ×
2. √
3. ×
4. ×
5. √
A.信道编码
B.分集技术
C.交织技术
D.信号解调
20.以下哪些方法可以降低信道预测的复杂性？（）
A.增加训练序列
B.减少用户数量
C.使用简化的信道模型
D.提高信号传输速率
（注：以下为空白答题区域，供考生填写答案。）
三、填空题（本题共10小题，每小题2分，共20分，请将正确答案填到题目空白处）
1.在无线信道预测中，最小均方误差（MMSE）算法的目标是使预测误差的______最小化。
A.单用户预测
B.多用户联合预测
C.信道编码
D.信号解调
15.以下哪个参数与信道预测性能无关？（）
A.信号噪声比
无线通信中的多用户检测技术
无线通信中的多用户检测技术在当今信息时代，无线通信已经成为人们生活和工作中不可或缺的一部分。
从手机通话到无线网络连接，从卫星通信到物联网应用，无线通信技术的发展日新月异。
而在无线通信系统中，多用户检测技术是一项关键的技术，它对于提高通信系统的性能和容量起着至关重要的作用。
多用户检测技术的出现，主要是为了解决在无线通信中多个用户同时传输信号时所产生的相互干扰问题。
在传统的无线通信系统中，接收机通常只对单个用户的信号进行检测，而将其他用户的信号视为干扰。
这种方式在用户数量较少时还能勉强应对，但随着用户数量的增加，干扰会变得越来越严重，从而导致通信质量下降，系统容量受限。
多用户检测技术的基本思想是充分利用多个用户信号的结构特征和统计信息，联合检测多个用户的信号，从而有效地消除用户之间的干扰。
通过这种方式，可以显著提高接收机的性能，增加系统的容量，改善通信质量。
为了更好地理解多用户检测技术，我们先来了解一下无线通信中的信号传输模型。
在无线通信中，每个用户发送的信号在经过信道传输后会叠加在一起到达接收机。
假设系统中有 K 个用户，第 k 个用户发送的信号为 sk(t)，经过信道传输后的信号为 rk(t)，则接收机接收到的总信号可以表示为：r(t) ＝∑k=1K rk(t) ＋ n(t)其中，n(t) 是信道中的噪声。
在传统的检测方法中，接收机只对单个用户的信号进行检测，例如要检测第 k 个用户的信号，通常会将其他用户的信号和噪声视为干扰。
而多用户检测技术则是同时对多个用户的信号进行检测，通过利用用户信号之间的相关性和统计信息，来提高检测的准确性。
多用户检测技术可以分为线性多用户检测和非线性多用户检测两大类。
线性多用户检测算法相对简单，计算复杂度较低，但性能相对较差。
常见的线性多用户检测算法有解相关检测、最小均方误差检测等。
解相关检测通过对接收信号进行解相关处理，消除用户之间的干扰。
最小均方误差检测则在解相关检测的基础上，通过优化权值系数，进一步提高检测性能。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
bK(t) sK(t)
第五章 多用户检测技术
• 在接收端，利用匹配滤波器组，通过相关处理执行各路信号检测 • 第k路信号输出
s1(t)
s2(t)
sK(t)
• 接收信号与第k个用户相关运算恢复数据，与其它用户相关运算生成
多址干扰，与噪声相关还是噪声。多址干扰（MAI）与用户数、信号
• 克服远近效应的途径
功率控制：降低干扰用户发射功率，但无法从根本上消除
多用户检测：从根本上消除MAI
MUD的基本思想
(Multi-users Detection)
• 多用户检测技术是一种从接收端设计入手的干扰抑制技术，解决的 基本问题是：如何从相互干扰的信息流中正确解调出某个特定用户 信号(同信道干扰抑制、多用户解调、干扰对消) • 如前所述，如果不同用户的特征波形 (扩频波形)是正交的，接收信 号与特定用户的扩频码做相关处理后无多址干扰成分，此时为最佳 接收，但由于用户之间不同步，不同用户信号到达接收机的传播时 延不同，无法做到所有特征波形在相对时延范围内正交，加之不同
多用户检测算法分类
• 最优检测：基于极大似然准则，是理论上的最佳结构，但由于不可实现 的复杂度，主要用于评价次优检测性能
• 次优检测：可实用的检测算法
MUD的性能测度
• 评价多用户检测算法的性能测度：误码率、渐进多用户有效性和抗远近 效应能力 误码率：AWGN信道下不存在多址干扰时，具有能量Ek的单用户系统的 误码率为 ， 为噪声方差
• 抗远近效应能力与扩频码特征波形和解调方式有关
最优多用户检测
• 假定发送信号的先验概率相等，从接收信号 r(t) 中提取发送序列，使其联 合后验概率最大，即依据最大后验概率准则执行序列检验 • 后验概率用似然函数表示
• Bayes后验概率最大原理或极大似然估计
最优多用户检测
• 如果已知信号幅度和扩频特征波形，使似然函数最大，意味着使均方误 差 达到最小，即使得下式最小
渐进有效性取值范围[0,1]，其含义：当噪声趋于0而误码率不趋于0时， 渐进有效性取值为0，即在无噪环境中，单用户检测也存在误码；渐进 有效性取值越大，表明误码率随噪声减小下降越快；当渐进有效性为1 时，表明用户不受其他用户干扰影响
MUD的性能测度
• 抗远近效应能力：所有相关用户能量范围内测得的最差 渐进有效性，用于评价多用户检测算法抵御远近效应的 鲁棒性
多址干扰
• 多址干扰产生的原因：多个CDMA用户共用同一信道，不同用户的扩 频码互相关系数不等于零(伪随机码之间无法实现严格正交)，随着用 户数增加，干扰累积，累积到与期望信号强度相当时(干扰低限)，判 决器将无法识别期望信号和干扰信号，导致判决错误 • 克服MAI的途径 寻找好码(理想扩频码的自相关为1、互相关为0)：很难 功率控制：能减弱MAI的影响，但无法从根本上消除 空间滤波：多扇区化、智能天线，可减少波束覆盖的用户数
• 由此获得极大似然准则下的检测结果 • 最优多用户检测能达到最小误码率，提供最佳检测性能，但需要已知期 望用户和干扰用户的特征波形和定时信息(实际无法实现)，且计算复杂
度为
，不切实际
线性多用户检测
• 基本思想：判决前对匹配滤波器组输出进行线性变换(变换矩阵为T)， 再对变换后的输出序列执行判决，即x=Ty，b=sgn(x)，其运算复杂度与 用户数成线性增长关系
多用户检测：从根本上消除MAI
远近效应
• 远近效应产生的原因：如果干扰用户比期望用户距离接收端近很多，那 么干扰信号接收功率将比期望信号接收功率大得多，传统检测方法执行 相关运算之后形成的多址干扰分量可能与期望信号相当，甚至淹没期望 信号，导致判决错误
• 远近效应使多址干扰的影响更加复杂、严重
在多用户系统中，由于存在多址干扰，误码率会增大，此时用户k的误
码率为
为用户k达到误码率Pk,su时所需要的实际能量(有效能量)，
MUD的性能测度
• 渐进多用户有效性：衡量干扰用户对期望用户误码率的影响程度 多用户有效性：多用户系统达到单用户系统相同误码率所需能量与单用
户系统所需能量之比
渐进多用户有效性：高信噪比条件下多用户有效性的极限
用户扩频码之间的互相关系数不为零，MAI必定存在
MUD的基本思想
(Multi-users Detection)
• 多用户检测把同时占用某个信道的所有用户信号都作为有用信号，将期 望信号和干扰信号的特征波形、定时信息 (传输时延、载波相位) 等联合 起来，检测某一个用户信号，从数学角度可归结为一个K元决策问题：
幅度以及互相关系数有关 • 判决器输出
第五章 多用户检测技术
• 上述分析过程假定发射端所有用户是同步的，但在实际系统中，各用 户发射信号往往是异步的 • 接收信号模型为
• 系统输出矩阵 • 如图所示的2用户6bit检测可等效为 6用户1bit检测，时间宽度
第五章 多用户检测技术
• 传统检测的特点 利用匹配滤波器执行相关运算，然后判决检测，简单、易于实现； 采用单用户检测策略，各用户分开处理，不对其他用户产生的干扰 做特别处理 多址干扰会对判决性能产生影响 远近效应可能导致干扰信号淹没期望信号
信号模型
• 接收信号 • 相关运算输出信号 • 互相关系数
• 相关矩阵
• 匹配滤波组输出向量
R1,2 1 R 1 2,1 R RK ,1 RK ,2
R1, K R2, K 1
算法设计
• • • • •
பைடு நூலகம்
线性变换 判决输出 匹配滤波器+线性变换器组合输出 判决输出标量形式 算法分类：线性最小均方误差检测、解相关检测、子空间斜投影 检测、多项式展开检测、自适应检测等
第五章 多用户检测技术
• 基本的多址方式有FDMA、TDMA和CDMA三种，其中CDMA是一种以扩
频通信为基础，基于时频共享方式的多址技术
• 主要优点：系统容量大、抗干扰性强、保密性好、发射功率低、电磁 干扰小等，是3G移动通信系统主要的多址接入手段。在CDMA中，DSCDMA方式应用最为广泛 • 信号模型：