多用户检测

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2.多用户检测技术的原理
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2.多用户检测技术的原理
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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。
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3.多用户检测的优缺点
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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
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1.多用户检测技术的引入
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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
(3)
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2.多用户检测技术的原理
LOGO由ຫໍສະໝຸດ 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：
1
K
其中，Ak (t ) 是第 k 个用户的信号幅度
d k (t )是第 k个用户的信息比特值， dk (t ) {1， 1} gk (t ) 是第 k 个用户的特征序列 Tb 是信息比特的时间宽度
n (t ) 为加性高斯白噪声，其双边功率谱密度为 N0 / 2(W / Hz)
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2.多用户检测技术的原理
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3.多用户检测的优缺点
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1.多用户检测技术的引入
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多用户检测技术在传统检测技术的基 础上，充分利用造成MAI干扰的所有用户 信号信息对单个用户的信号进行检测，或 从接收信号中减掉相互间干扰的方法，有 效地消除MAI的影响，从而具有优良的抗 干扰性能，解决了远近效应问题，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。
多址干扰项与用户数K、其他用户信号的幅度Ai( i k )、互相关系数
i ,k 有关。这里， i ,k 1 T
系统输出的矩阵形式
b

Tb
0
gi (t ) gk (t )dt
对于K个用户的系统，系统输出的离散信号的矩阵形式为
y RAd z
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。

d K (t )
g K (t )

AK (t )
DS-CDMA系统
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2.多用户检测技术的原理
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匹配滤 波器组
图2 传统DS-CDMA检测器
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2.多用户检测技术的原理
假设条件 •同步系统，载波相位为0 •AWGN环境，不考虑多径衰落
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•BPSK调制
系统模型
r(t ) Ak (t )d k (t ) gk (t ) n(t )
这些研究对于提高系统的抗干扰能力有一定的 作用,但是还不能够理想地解决问题,于是人们利用空 间传输中造成干扰的用户的各种信息进行抗干扰,提 出了多用户检测理论。
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3.多用户检测的发展历程
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检测和最大序列检测器，认为多址干扰是具有一定结 构的有效信息，理论上证明采用最大似然序列检测 (MLSD)可以逼近单用户接收性能，并有效地克服了 远近效应，大大提高了系统容量，从而开始了对多用 户检测的广泛研究。 但是MLSD 结构是匹配滤波器加上Viterbi 算法， 其复杂度为2^k，K 为用户数，这在工程上基本无法 实现。后来开始研究各种次优化的多用户检测器，它 可以用合理的复杂性实现较优化的性能，即在保证一 定性能的条件下能够将复杂度降到工程可以接受的程 度。次优多用户检测方案，主要分为线性多用户检测 和干扰消除多用户检测两个方面。
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1984 年Sergio Verdu 提议和分析了最优多用户
3.多用户检测的发展历程
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线性 基于匹配滤波输出 次 优 检 测 器 基于码片速率
解相关检测器 MMSE检测器 多项式检测器 多级型 串行干扰对消 并行干扰对消 部分干扰对消
非线性
判决反馈 DF检测器 盲目自适应检测器 非盲目自适应检测器 基于子空间的检测器
传统检测器的结构
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。 由于接收信号的基带表示为
K k j
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
r(t ) Ak (t ) gk (t )d k (t ) n(t )
(1)
那么，对第k个用户支路相关器的输出为
1 yk Tb

Tb
1 r t g k t dt Ak d k i ,k Ak d k Tb i 1
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3G核心技术--多用户检测
主讲：刘建
组员：袁精杰，孙金傲，周林海，白松，柳虎斌
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多用户检测技术的引入
多用户检测技术原理
多用户检测的发展历程
多用户检测技术优缺点
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1.多用户检测技术的引入
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多用户检测(Multi-User Detection，MUD)是 第三代移动通信系统中抗干扰的关键技术。在实际 的CDMA通信系统中，各个用户信号之间存在一定 的相关性，这就是多址干扰(Mul-tiple Access Interference，MAI)存在的根源。 由个别用户产生的MAI固然很小，可是随着用 户数的增加或信号功率的增大，MAI就成为宽带 CDMA通信系统的一个主要干扰。传统的检测技术 完全按照经典直接序列扩频理论对每个用户的信号 分别进行扩频码匹配处理，因而抗MAI干扰能力较 差。