碩士論文盲多用戶檢測(cè)在cdma移動(dòng)通信系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

1、碩士論文-盲多用戶檢測(cè)在CDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)中的應(yīng)用研究 分類(lèi)號(hào) 密 級(jí) 論文編號(hào) 2007021436 貴 州 大 學(xué) 2010屆碩士研究生學(xué)位論文 盲多用戶檢測(cè)在CDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)中的 應(yīng)用研究 學(xué)科專業(yè)信號(hào)與信息處理專業(yè) 研究方向數(shù)字信號(hào)處理與信息系統(tǒng) 導(dǎo) 師杜世培 教授 研 究 生潘榮國(guó) 中國(guó) 貴州 貴陽(yáng) 2010年 5 月 原 創(chuàng) 性 聲 明 本人鄭重聲明所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立 進(jìn)行研究所取得的成果除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外本論文不包含 任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的科研成果對(duì)本文的研究在做 出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體均已在文中以明確方式標(biāo)明本人完全意識(shí) 到本聲

2、明的法律責(zé)任由本人承擔(dān) 論文作者簽名 日 期 2010 年 月 關(guān)于學(xué)位論文使用授權(quán)的聲明 本人完全了解貴州大學(xué)有關(guān)保留使用學(xué)位論文的規(guī)定同意學(xué)校 保留或向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版允許論文被 查閱和借閱本人授權(quán)貴州大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編 入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索可以采用影印縮印或其他復(fù)制手段保存論文 和匯編本學(xué)位論文 保密論文在解密后應(yīng)遵守此規(guī)定 論文作者簽名 導(dǎo)師簽名 日 期2010 年 月 貴州大學(xué)2010 年研究生畢業(yè)論文 摘 要 第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)由于采用了許多先進(jìn)的通信技術(shù)而大容量軟切換較高頻率 利用率同時(shí)也具有較強(qiáng)的抗多徑衰落能力等優(yōu)點(diǎn)在我國(guó)的應(yīng)用也初

3、具規(guī)模其中 關(guān)鍵技術(shù)之一的多用戶檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用大大緩解了第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)中存在兩個(gè)主要 的問(wèn)題多址干擾和遠(yuǎn)近效應(yīng)問(wèn)題 經(jīng)過(guò)不斷的研究多用戶檢測(cè)的技術(shù)應(yīng)用有多種形式其中盲多用戶檢測(cè)技術(shù)是 一個(gè)研究熱點(diǎn)盲多用戶檢測(cè)就是僅使用目標(biāo)用戶的擴(kuò)頻序列和接收信號(hào)對(duì)用戶數(shù)據(jù)信 息的自適應(yīng)估計(jì)極大的緩解了遠(yuǎn)近效應(yīng)問(wèn)題消除了多址干擾的影響 首先本文較為系統(tǒng)地分析了傳統(tǒng)檢測(cè)器最優(yōu)檢測(cè)器解相關(guān)檢測(cè)器及MMSE盲多 用戶檢測(cè)器的原理與性能為進(jìn)一步研究盲多用戶檢測(cè)技術(shù)提供了理論依據(jù) 其次本文重點(diǎn)研究了基于子空間方法的盲多用戶檢測(cè)算法特別是正交投影逼近 子空間OPAST算法通過(guò)仿真分析得出該算法存在迭代運(yùn)算產(chǎn)生的累積誤差

4、而 這種誤差容易造成算法發(fā)散的問(wèn)題并根據(jù)這種問(wèn)題提出相應(yīng)的解決思路 最后有針對(duì)性地解釋了解決思路的原理過(guò)程在每次迭代過(guò)程中引入對(duì)偶Schmidt 正交化來(lái)降低累積誤差從而保證算法具有更好的穩(wěn)定性仿真實(shí)驗(yàn)證明改進(jìn)后的算 法具有穩(wěn)定的全局收斂性 關(guān)鍵詞多址干擾盲多用戶檢測(cè)遠(yuǎn)近效應(yīng)子空間碼分多址 I - - 貴州大學(xué)2010 年研究生畢業(yè)論文 Abstract Abstract AAbbssttrraacctt As the third generation mobile communication system uses a lot of advanced communications techn

5、ology and large capacity soft switching high frequency of utilization but also has strong anti-multipath fading capability of the advantages of application in China has also begun to take shape Among them one of the key technologies of the application of multi-user detection technology greatly eased

6、 the third generation mobile communication systems there are two major problems multi-access interference and near-far problem Through continuous research multi-user detection technology applications in various forms in which blind multi-user detection technology is a research hotspot Blind multi-us

7、er detection is to use only the target users spreading sequence and the received signal to the user data information adaptive estimation greatly easing the near-far problem eliminating the multiple access interference First of all this is more systematic analysis of the traditional detectors the opt

8、imal detector decorrelating detector and blind MMSEmultiuser detector principle and performance in order to further study of blind multi-user detection technology to provide a theoretical basis Secondly this paper focuses on the subspace method based on blind multiuser detection algorithm in particu

9、lar the orthogonal projection approximation subspace OPASTalgorithm simulation analysis there is obtained the algorithm is iterative produce cumulative errors and this error algorithm is likely to cause divergence problems and issues according to which the corresponding solution ideas Finally there

10、are specific ideas to explain the principle of the settlement process each iteration of the process of introducing dual Schmidt orthogonalization to reduce the accumulated error in order to ensure algorithm has better stability The simulation results show the improved algorithm has the stability of

11、global convergence Keywords Keywords KKeeyywwoorrddssmulti-access interferenceblind multi-user detectiondistance effectSub- spacecode division multiple access -II- 貴州大學(xué)2010 年研究生畢業(yè)論文 目 錄 I 摘 要I 摘 要II 摘摘 要要 AbstractII AbstractII AAbbssttrraacctt IIII 1 第一章 緒論1 第一章 緒論11 第第一一章章 緒緒論論 11 研究背景 1 12 本文主要內(nèi)容及

12、研究成果 3 13 本文研究的主要內(nèi)容及研究成果 4 14 論文章節(jié)安排 4 CDMA 6 第二章 CDMA通信系統(tǒng)中的多用戶檢測(cè)技術(shù)6 第二章 CCDDMMAA通信系統(tǒng)中的多用戶檢測(cè)技術(shù)66 第第二二章章 通通信信系系統(tǒng)統(tǒng)中中的的多多用用戶戶檢檢測(cè)測(cè)技技術(shù)術(shù) 2 1 引入多用戶檢測(cè)技術(shù)的必要性 6 com com 221111 CDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)中的干擾分析6 com com 221122 CDMA通信系統(tǒng)中克服多址干擾的主要措施7 22 多用戶檢測(cè)的基本思路 9 23 多用戶檢測(cè)技術(shù)的分類(lèi) 9 24 多用戶檢測(cè)的原理 11 com com 224411 CDMA通信系統(tǒng)中的信號(hào)及系統(tǒng)模型

13、 11 com 多用戶檢測(cè)的原理 13 com 多用戶檢測(cè)的性能測(cè)度 14 25 基本的多用戶檢測(cè)器 15 com 傳統(tǒng)檢測(cè)器 15 com 最佳多用戶檢測(cè)器 16 com 線性解相關(guān)檢測(cè)器 17 com com 225544 最小均方誤差MMSE多用戶檢測(cè)器 18 26 盲自適應(yīng)多用戶檢測(cè)技術(shù)的基本理論 20 com 盲多用戶檢測(cè)器的典范表示 22 com 盲多用戶檢測(cè)的自適應(yīng)實(shí)現(xiàn) 22 27 本章小結(jié) 24 第三章 基于子空間的盲多用戶檢測(cè)技術(shù)25 第三章 基于子空間的盲多用戶檢測(cè)技術(shù)25 第第三三章章 基基于于子子空空間間的的盲盲多多用用戶戶檢檢測(cè)測(cè)技技術(shù)術(shù)2255 31 子空間方法原理

14、 25 -III- 貴州大學(xué)2010 年研究生畢業(yè)論文 32 子空間跟蹤算法 28 com com 332211 投影逼近子空間跟蹤算法PAST 30 com com 332222 壓縮投影逼近子空間跟蹤算法PASTd 32 com com 332233 正交投影逼近子空間跟蹤算法OPAST 35 33 改進(jìn)的子空間算法 36 com 本文改進(jìn)的子空間跟蹤算法 37 34 本章小結(jié) 38 第四章 仿真軟件以及性能分析39 第四章 仿真軟件以及性能分析39 第第四四章章 仿仿真真軟軟件件以以及及性性能能分分析析3399 41 仿真的步驟 39 42 盲多用戶檢測(cè)系統(tǒng)仿真的困難 40 43 仿真軟

15、件與仿真模型 41 com 仿真軟件 41 com 多用戶檢測(cè)仿真模型的建立 41 com GOLD序列的產(chǎn)生 42 44 基本的多用戶檢測(cè)器仿真分析 43 45 子空間跟蹤算法的仿真分析 46 com 兩種跟蹤算法的比較 46 com 基于改進(jìn)算法性能分析 49 46 本章小結(jié) 51 52 第五章 全文總結(jié)與展望52 第五章 全文總結(jié)與展望5522 第第五五章章 全全文文總總結(jié)結(jié)與與展展望望 51 全文總結(jié) 52 52 展望 53 54 參考文獻(xiàn)54 參考文獻(xiàn)5544 參參考考文文獻(xiàn)獻(xiàn) 58 致 謝58 致 謝5588 致致 謝謝 59 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文59 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)

16、論文5599 攻攻讀讀學(xué)學(xué)位位期期間間發(fā)發(fā)表表的的學(xué)學(xué)術(shù)術(shù)論論文文 -IV- 貴州大學(xué)2010 年研究生畢業(yè)論文 第一章 緒論 11 11 1111 研究背景 移動(dòng)通信系統(tǒng)發(fā)展方向是數(shù)字化高速化和多媒體化信號(hào)傳輸速率也在 不斷的提高系統(tǒng)制式由模擬制式轉(zhuǎn)向了性能更好的數(shù)字制式用戶接入方式由 單用戶接入到多用戶接入多址接入方式從頻分多址FDMA轉(zhuǎn)向時(shí)分多址 TDMA和碼分多址CDMA帶來(lái)了服務(wù)性能和系統(tǒng)容量的顯著提高 目前第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)逐漸進(jìn)入商用第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)是按照國(guó) 際電聯(lián)International Telecommunication UnionITU提出的ITM 2000 標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行

17、設(shè)計(jì)的新一代移動(dòng)通信系統(tǒng)簡(jiǎn)稱為3GThe Third Generation系統(tǒng)目前 第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)主要有三種方案歐洲的WCDMA北美的CDMA2000 和我 國(guó)的TD SCDMA總體來(lái)說(shuō)雖然這些方案不甚相同但是全世界在第三代移動(dòng) 通信系統(tǒng)的研究中采用碼分多址CDMA技術(shù)方面已經(jīng)達(dá)成共識(shí) 第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)3G的特點(diǎn) 1提供寬帶業(yè)務(wù)多速率和高速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)服務(wù) 2 較大的用戶容量 3提供高質(zhì)量業(yè)務(wù)服務(wù) 4簡(jiǎn)單的小區(qū)結(jié)構(gòu)和易于管理的信道 5在混合小區(qū)情況下運(yùn)行 6在不同的環(huán)境下運(yùn)行 7需要靈活的頻率和無(wú)線資源的管理系統(tǒng)配置和服務(wù)設(shè)施 除此之外第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)還具有高頻譜效率高服務(wù)質(zhì)量低成本 高

18、保密性等特點(diǎn) 綜上所述由于第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)所具有的種種優(yōu)點(diǎn)和其所展現(xiàn)的良好前 景在移動(dòng)通信中得到了廣泛的應(yīng)用同時(shí)也成為了國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)同時(shí)我 們也知道現(xiàn)有的CDMA移動(dòng)通信環(huán)境是一個(gè)復(fù)雜的多用戶共存的環(huán)境在多用 戶環(huán)境下如何正確區(qū)分目標(biāo)客戶是衡量CDMA系統(tǒng)的一個(gè)重要指標(biāo)CDMA系 統(tǒng)是依靠不同的擴(kuò)頻碼來(lái)區(qū)分不同用戶的如果不同的擴(kuò)頻碼之間是完全正交 1 - - 貴州大學(xué)2010 年研究生畢業(yè)論文 的則各個(gè)用戶之間將沒(méi)有干擾存在但是但是在實(shí)際的CDMA系統(tǒng)中由于 多個(gè)用戶的隨機(jī)接入以及用戶擴(kuò)頻碼之間存在互相關(guān)性用戶擴(kuò)頻地址碼之間不 1 1 能保證正交性從而引起多址干擾MAI的存在 實(shí)際表明

19、在多用戶存 在的環(huán)境下多址干擾是在所有的干擾中最主要的干擾 多址干擾的存在將會(huì)帶來(lái)兩個(gè)問(wèn)題 1 系統(tǒng)容量受限當(dāng)系統(tǒng)中用戶數(shù)較少時(shí)多址干擾因偽隨機(jī)碼良好 的互相關(guān)性而不會(huì)太嚴(yán)重但隨著同時(shí)接入系統(tǒng)用戶數(shù)目的增加多址干擾的影 響也會(huì)逐漸嚴(yán)重起來(lái)導(dǎo)致系統(tǒng)誤碼率的上升使得系統(tǒng)的容量受到影響尤其 是 系統(tǒng)中大容量的要求和多天線發(fā)射分集的采用都將導(dǎo)致 系統(tǒng)容量 3G CDMA 1 受多址干擾的嚴(yán)重影響現(xiàn)有的研究 表明這種惡化無(wú)法靠提高信噪比來(lái)解決 2 遠(yuǎn)-近效應(yīng)嚴(yán)重影響系統(tǒng)性能無(wú)線電信號(hào)經(jīng)過(guò)移動(dòng)信道也會(huì)受 到來(lái)自不同途徑的衰落另外由于用戶離基站的距離不同因而衰落也不同 如果移動(dòng)臺(tái)以相同的功率發(fā)射將會(huì)導(dǎo)致基站

20、接收近站點(diǎn)移動(dòng)臺(tái)的信號(hào)比接收遠(yuǎn) 站點(diǎn)移動(dòng)臺(tái)的信號(hào)強(qiáng)得多這樣將會(huì)導(dǎo)致強(qiáng)信號(hào)抑制弱信號(hào)使得相對(duì)較弱的用 2 戶信號(hào)得不到正常的檢測(cè)這就是移動(dòng)通信中的遠(yuǎn)近效應(yīng)問(wèn)題 現(xiàn)有系統(tǒng)是靠 嚴(yán)格的功率控制來(lái)解決這一問(wèn)題的而精確的功率控制非常復(fù)雜也將導(dǎo)致費(fèi)用 的上升 為正確區(qū)分目標(biāo)用戶系統(tǒng)接收機(jī)是對(duì)每一個(gè)用戶接入的過(guò)程中進(jìn)行檢測(cè) 的這種檢測(cè)的優(yōu)點(diǎn)是精度高每一個(gè)用戶都能正確檢測(cè)出來(lái)但是缺點(diǎn)是在對(duì) 一個(gè)用戶解調(diào)時(shí)沒(méi)有利用已知的其它用戶的信息而將多址干擾當(dāng)作高斯白噪 聲因此大大降低了系統(tǒng)容量這就需要多用戶檢測(cè)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn) 多用戶檢測(cè)的基本思想是綜合利用包括干擾用戶在內(nèi)的各種信息及信號(hào)處 理手段抑制甚至消除多址干擾從而達(dá)到

21、更準(zhǔn)確檢測(cè)期望用戶信號(hào)的目的并 同時(shí)檢測(cè)出所有這些用戶或某些用戶信息的一種信號(hào)檢測(cè)方法多用戶檢測(cè)認(rèn)為 多址干擾與背景噪聲是不同的背景噪聲是隨機(jī)的不可預(yù)測(cè)的而多址干擾 有許多先驗(yàn)的信息如已知用戶的擴(kuò)頻碼各用戶的信道估計(jì)等等因此可以在 一定程度上預(yù)知不應(yīng)該被當(dāng)作噪聲處理正是借助這種可預(yù)測(cè)性抑制甚至消 除多址干擾成為可能因此多用戶檢測(cè)技術(shù)成為了解決多用戶綜合業(yè)務(wù)環(huán)境中 3 可靠性及實(shí)現(xiàn)大容量傳輸?shù)挠行Ъ夹g(shù) 2 - - 貴州大學(xué)2010 年研究生畢業(yè)論文 12 本文主要內(nèi)容及研究成果 多用戶檢測(cè)的想法最早在1979 年由Sehneider 提出1983 年RKohno 發(fā)表 IC 4 了對(duì)多用戶干擾消

22、除器 的研究 利用其他用戶的已知信息消除MAI實(shí) 現(xiàn)無(wú)MAI的多用戶檢測(cè)并指出了一些研究方向這是多用戶檢測(cè)最早的文獻(xiàn) 1984 Verdu 5 1986 年 提出和分析了最優(yōu)多用戶檢測(cè)器和最大序列檢測(cè)器 年他 又將最優(yōu)多用戶檢測(cè)的理論向前推動(dòng)了一大步認(rèn)為多址干擾是具有一定結(jié)構(gòu)的 有效信息理論上證明采用最大似然序列檢測(cè)可以逼近單用戶接收性能并有效 克服了遠(yuǎn)近效應(yīng)大大地提高了系統(tǒng)容量從而開(kāi)始了對(duì)多用戶檢測(cè)的廣泛研究 1986 SVerdu 567 年 利用對(duì)數(shù)似然函數(shù)的可分解性 證明了CDMA系統(tǒng)中 的最佳多用戶檢測(cè)器可由匹配濾波器組后接Viterbi 譯碼器構(gòu)成但其運(yùn)算復(fù)雜 度與用戶數(shù)呈指數(shù)增加

23、為使多用戶檢測(cè)器能夠?qū)嵱没藗儗⒀芯恐攸c(diǎn)集中在 了其性能接近于最佳多用戶檢測(cè)器而計(jì)算復(fù)雜度較低的次最佳多用戶檢測(cè)器上 次最佳多用戶檢測(cè)器可分為線性檢測(cè)器和非線性檢測(cè)器兩大類(lèi)其中已出現(xiàn)的線 性檢測(cè)器主要包括解相關(guān)檢測(cè)器最小均方誤差Minimum Mean Square Error MMSE檢測(cè)器等8910非線性檢測(cè)器主要包括判決反饋檢測(cè)器并行或串 1011 行干擾抵消算法以及各種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)多用戶檢測(cè)器等 上述檢測(cè)器需要已知各用戶的擴(kuò)頻碼時(shí)延用戶功率以及信道參數(shù)等系統(tǒng) 參量的準(zhǔn)確估計(jì)對(duì)于異步系統(tǒng)存在多徑或信號(hào)功率不斷變化的情況下獲取這 些信息有時(shí)是很困難的并且通信系統(tǒng)本身是一個(gè)實(shí)時(shí)性極強(qiáng)的系統(tǒng)為此出

24、 現(xiàn)了大量自適應(yīng)實(shí)現(xiàn)的多用戶檢測(cè)器這些自適應(yīng)多用戶檢測(cè)雖然很好地解決了 實(shí)時(shí)性的要求且性能較好但這些檢測(cè)器工作時(shí)需要不斷發(fā)送訓(xùn)練序列這就造 成了頻譜的很大浪費(fèi)另一方面由于信道是時(shí)變的當(dāng)變化很大時(shí)發(fā)送的訓(xùn) Honig 練序列就將毫無(wú)用處甚至使得檢測(cè)器的性能變得很差基于以上的問(wèn)題 等人于1995 年首先提出了盲多用戶檢測(cè)技術(shù)一種不需要訓(xùn)練序列且無(wú)需知道 期望用戶之外的用戶信息的自適應(yīng)多用戶檢測(cè)方法給出了一種盲多用戶檢測(cè)的 11 11 典范形式 wang 等人提出了盲多用戶檢測(cè)的子空間方法 張賢達(dá)等人提出 Kalman 12 了基于 濾波的盲多用戶檢測(cè) 最近幾年盲多用戶檢測(cè)成為了多用戶檢 測(cè)的研究熱

25、點(diǎn) 隨著發(fā)展近年來(lái)很多文獻(xiàn)都集中在基于子空間估計(jì)的盲多用戶檢測(cè)算法的 3 - - 貴州大學(xué)2010 年研究生畢業(yè)論文 研究上該算法從空間角度來(lái)研究線性盲多用戶檢測(cè)Wang 于1998 年提出基于 子空間跟蹤的盲線性多用戶檢測(cè)算法- PASTd該算法核心采用了Bin Yang 于 1995 年提出的PASTd子空間跟蹤算法對(duì)于子空間跟蹤多用戶檢測(cè)技術(shù)如果合 理選取子空間跟蹤算法和適當(dāng)?shù)闹裙烙?jì)法就可以相應(yīng)提高多用戶檢測(cè)技術(shù)的性 能另一方面如果對(duì)不需要秩估計(jì)的子空間跟蹤方法加以改進(jìn)以應(yīng)用于多用 戶檢測(cè)中則可以大大簡(jiǎn)化跟蹤的難度提高盲多用戶檢測(cè)算法的適應(yīng)性這兩 方面思路都是對(duì)研究盲多用戶檢測(cè)的新的探索

26、 本文在閱讀了大量研究多用戶檢測(cè)算法文章的基礎(chǔ)上把研究重點(diǎn)放在基于 子空間方法的盲自適應(yīng)多用戶檢測(cè)算法的研究上 13 本文研究的主要內(nèi)容及研究成果 本文重點(diǎn)研究了基于子空間方法的盲多用戶檢測(cè)算法這種算法包括 PASTPASTDOPAST特別是針對(duì)OPAST算法中由于迭代運(yùn)算產(chǎn)生的累 積誤差易造成算法發(fā)散的問(wèn)題本文在第三章提出一種改進(jìn)的子空間盲多用戶檢 測(cè)算法該方法在每次迭代過(guò)程中引入對(duì)偶Schmidt 正交化來(lái)降低累積誤差從 而使算法具有更好的穩(wěn)定性通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)本文算法在保持較低計(jì)算復(fù)雜度的 前提下具有較快的收斂速度良好的跟蹤和穩(wěn)態(tài)效果通過(guò)理論分析和仿真實(shí) 驗(yàn)證明了該方法具有更優(yōu)的收斂性能對(duì)于

27、期望用戶的幅度未知的情況下該算 法與原算法相比具有更好的魯棒性 14 14 1144 論文章節(jié)安排 第一章介紹了課題背景回顧并總結(jié)了多用戶檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展歷史和研究現(xiàn) 狀并簡(jiǎn)要介紹了CDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)中抗多址干擾的關(guān)鍵技術(shù) 第二章詳盡闡述了多用戶檢測(cè)的基本理論和方法并討論了盲多用戶檢測(cè)技 術(shù)的自適應(yīng)實(shí)現(xiàn)和基本方法 第三章深入研究了基于子空間方法的盲多戶檢測(cè)技術(shù)對(duì)基于子空間跟蹤的 盲多用戶檢測(cè)算法進(jìn)行深入分析著重研究OPAST算法提出對(duì)算法進(jìn)行改進(jìn) 第四章介紹算法仿真使用的軟件工具以及簡(jiǎn)單方法分析了傳統(tǒng)多用戶檢測(cè) 4 - - 貴州大學(xué)2010 年研究生畢業(yè)論文 器的性能并對(duì)基于子空間算法的盲多用

28、戶檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行性能分析和仿真實(shí)驗(yàn) 驗(yàn)證了改進(jìn)算法的有效性 第五章進(jìn)行了全文總結(jié)并對(duì)下一步研究工作做出展望 5 - - 貴州大學(xué)2010 年研究生畢業(yè)論文 CDMA CDMA 第二章 CCDDMMAA通信系統(tǒng)中的多用戶檢測(cè)技術(shù) 21 21 2211 引入多用戶檢測(cè)技術(shù)的必要性 com com 221111 CDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)中的干擾分析 在CDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)中一個(gè)小區(qū)總的干擾為 I I f I I I 2-1 MAI MAI noise ISI 其中第一項(xiàng) 是本小區(qū)中非期望用戶造成的干擾即多址干擾MAI I MAI 第二項(xiàng)是其他小區(qū)的干擾 f為其他小區(qū)的干擾與本小區(qū)多址干擾之比又稱 外溢比第

29、三項(xiàng) 為接收機(jī)接收到的熱噪聲第四項(xiàng) 表示為期望用戶的 I I noise ISI 符號(hào)間干擾 對(duì)于這四種干擾在 無(wú)線蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)中分別 ISI CDMA 采用不同的消除方法 熱噪聲在所有通信系統(tǒng)都存在它主要由通信設(shè)備的有源無(wú)源器件產(chǎn)生 它一般遵從正態(tài)高斯分布且功率譜是平坦的故稱為加性高斯白噪聲 AWGN通常實(shí)際CDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)中熱噪聲的影響遠(yuǎn)小于多址干擾 和符號(hào)間的干擾 在實(shí)際應(yīng)用中熱噪聲可以通過(guò)限制接收機(jī) MAI ISI 8 噪聲系數(shù)的方法來(lái)解決從而可以保證接收機(jī)的靈敏度 符號(hào)間干擾 的形成原因有兩種一種是信號(hào)在傳輸時(shí)未滿足Nyquist ISI 準(zhǔn)則在抽樣時(shí)刻存在失真對(duì)于由這種原因

30、引起的 無(wú)線移動(dòng)通信 ISI CDMA 4 系統(tǒng)中采用了升余弦濾波器等方法來(lái)克服 另一種是由無(wú)線傳播信道中的多徑 成分造成在實(shí)際系統(tǒng)中是無(wú)法避免但可以通過(guò)均衡方法尤其是空時(shí)處理方法 8 來(lái)改善 多址干擾MAI是由頻率接近或形同的用戶對(duì)期望用戶造成的干擾它 可分為兩部分一部分是小區(qū)內(nèi)的多址干擾MAI另一部分是小區(qū)之間的 MAI在CDMA無(wú)線移動(dòng)通信系統(tǒng)中同一小區(qū)內(nèi)同時(shí)通信的用戶不確定可 能有多個(gè)用戶同時(shí)發(fā)生通信狀態(tài)而在CDMA通信方式中各個(gè)用戶均占用同一頻 率進(jìn)行通信所不同的是各個(gè)用戶使用不同的地址碼不同進(jìn)而來(lái)區(qū)分各自的信 號(hào)由于實(shí)際選用的各地址碼之間不可能完全正交地址碼之間的互相關(guān)函數(shù)就 6

31、- - 貴州大學(xué)2010 年研究生畢業(yè)論文 不能達(dá)到十分的理想因此當(dāng)多個(gè)用戶同時(shí)通信時(shí)必然要產(chǎn)生MAI實(shí)際證 明小區(qū)內(nèi)的MAI是CDMA無(wú)線移動(dòng)通信系統(tǒng)中的最主要干擾小區(qū)間的MAI是 指其他相鄰?fù)l小區(qū)的用戶對(duì)期望用戶造成的干擾通常這部分MAI可以通過(guò) 合理的小區(qū)配置來(lái)減少其影響但在惡劣的通信環(huán)境中小區(qū)間MAI會(huì)達(dá)到小 區(qū)內(nèi)MAI的601因此為了滿足不同業(yè)務(wù)質(zhì)量的要求還要考慮消除小區(qū)間 的MAI這是研究盲多用戶檢測(cè)技術(shù)的原因之一 com com 221122 CDMA通信系統(tǒng)中克服多址干擾的主要措施 在CDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)中為了增加系統(tǒng)容量擴(kuò)大系統(tǒng)覆蓋范圍改善系 統(tǒng)性能克服MAI成為一項(xiàng)重要的

32、解決內(nèi)容克服MAI的措施主要有以下幾種 方式1112 1地址碼形設(shè)計(jì) 地址碼型的設(shè)計(jì)是克服MAI的最理想措施傳統(tǒng)的解決方式也是通過(guò)地址 碼形設(shè)計(jì)來(lái)抑制多址干擾主要有兩種方式 第一種方式是采用完全同步的碼分多址 第二種方式是設(shè)計(jì)一組完全正交的互相關(guān)系數(shù)為零的擴(kuò)頻碼序列 在理論上完全同步理想正交擴(kuò)頻碼不會(huì)引發(fā)各用戶之間的多址干擾但 在實(shí)際情況下多用戶干擾總是存在的其原因是通信中存在多徑衰落在這 種信道中理想的完全同步實(shí)現(xiàn)起來(lái)十分困難因此也就不能確保完全正交的擴(kuò) 頻碼 2功率控制技術(shù) 在CDMA無(wú)線移動(dòng)系統(tǒng)中由于用戶移動(dòng)接入的不可控性基站接收到來(lái)自 近距離基站的移動(dòng)終端用戶的信號(hào)功率要要強(qiáng)接收到的來(lái)

33、自遠(yuǎn)距離基站遠(yuǎn)的終 端用戶的信號(hào)功率要弱同時(shí)由于物理器件的非線性特性也將導(dǎo)致強(qiáng)者越強(qiáng)弱 者越弱進(jìn)而使弱信號(hào)淹沒(méi)在強(qiáng)信號(hào)中得不到正確的檢測(cè)這就是我們常說(shuō) 的移動(dòng)通信中的遠(yuǎn)近效應(yīng)問(wèn)題1213這種遠(yuǎn)近效應(yīng)將使多址干擾的影響更 加復(fù)雜和嚴(yán)重為克服這一現(xiàn)象工程應(yīng)用上采用功率控制技術(shù)來(lái)緩解這種現(xiàn)象 平衡不同遠(yuǎn)近用戶到達(dá)基站接收點(diǎn)的功率或信噪比使之到達(dá)基站的功率大致相 同這種雖然起到一定作用但是功率控制技術(shù)只能盡可能減少多址干擾的影響 不能從根本上消除通信系統(tǒng)中的多址干擾 7 - - 貴州大學(xué)2010 年研究生畢業(yè)論文 3空間濾波技術(shù)12 空間濾波技術(shù)的基本思想是把小區(qū)覆蓋微小化把小區(qū)內(nèi)多址干擾按區(qū)間區(qū) 域

34、將大區(qū)劃為小區(qū)將多用戶的干擾局限于若干個(gè)小區(qū)的局部小區(qū)以達(dá)到在每 個(gè)小區(qū)內(nèi)減少多用戶干擾影響的目的具體實(shí)現(xiàn)中這種技術(shù)多采用多扇區(qū)化和 智能天線技術(shù)其中多扇區(qū)化是指將一個(gè)小區(qū)劃分為空間互相獨(dú)立的若干個(gè)扇 區(qū)比如三扇區(qū)六扇區(qū)等用扇區(qū)隔離來(lái)各扇區(qū)間的多用戶干擾而智能天線 技術(shù)則是指采用更多更窄的動(dòng)態(tài)波束來(lái)隔離空間多用戶干擾如果能從空間上隔 離和消除多址干擾必須盡可能實(shí)現(xiàn)用一個(gè)動(dòng)態(tài)波束跟蹤一個(gè)移動(dòng)終端用戶 4多用戶檢測(cè)技術(shù)1112 多用戶檢測(cè)Multi-User Detection MUD技術(shù)是建立在信息論的基礎(chǔ)上 通過(guò)嚴(yán)格的理論分析后提出的一種抗多址干擾技術(shù)通過(guò)多用戶檢測(cè)既可抗多址 干擾又可以抵抗遠(yuǎn)

35、近效應(yīng)問(wèn)題和多徑干擾多用戶檢測(cè)技術(shù)MUD 是通過(guò) 取消小區(qū)間干擾來(lái)改進(jìn)性能增加系統(tǒng)容量實(shí)際容量的增加取決于算法的有效 性無(wú)線環(huán)境和系統(tǒng)負(fù)載除了系統(tǒng)的改進(jìn)還可以有效的緩解遠(yuǎn)近效應(yīng)由于 信道的非正交性和不同用戶擴(kuò)頻碼字的非正交性導(dǎo)致用戶間存在相互干擾多 用戶檢測(cè)的作用就是去除多用戶之間的相互干擾也就是根據(jù)多用戶檢測(cè)算法 在經(jīng)過(guò)非正交信道和非正交的擴(kuò)頻碼字重新定義用戶判決的分界線在這種新 的分界線上可以達(dá)到更好的判決效果 去除用戶之間的相互干擾 多用戶檢測(cè)的主要優(yōu)點(diǎn)它是消除或減弱CDMA中多址干擾的有效手段也 是消除或減弱CDMA中多徑衰落干擾的有效手段并且能夠消除或減弱CDMA 中遠(yuǎn)近效應(yīng)簡(jiǎn)化CDMA系統(tǒng)中的功率控制降低功率控制的精度要求彌補(bǔ) CDMA中由于正交擴(kuò)頻互相關(guān)性不理想所帶來(lái)的一系列消極影響改善CDMA