第5章多用户检测技术2014祥解.ppt

非线性多用户检测 非线性多用户检测：利用已检测的信号重构多址效应引起的干扰信号，然后从接收信号中抵消(无法提供系统的数学描述和分析) 分类：串行干扰抵消检测、并行干扰抵消检测、串并混合型干扰抵消检测、迫零检测、序列检测、分组检测、基于神经网络的干扰检测等 串行干扰抵消 并行干扰抵消 串行干扰抵消法 基本思想：按照接收信号功率降序排列，先对用户 l 进行匹配滤波并判决，然后重构用户 l 的发送信号；从总的接收信号中减去重构信号，得到已消除用户l影响的比较“干净”的接收信号，将其作为下一级用户 2 检测的总接收信号，重复以上过程，直到完成所有用户检测 串行干扰抵消法 性能分析 检测性能比传统检测(单用户检测)有很大提升 硬件实现容易 每次抵消均会引入处理时延，多址用户不能多(最多4个) 如果接收信号功率变化，需要重新排序 如果初始数据判决错误，会扩散，导致整体性能严重下降 并行干扰抵消法 基本思想：利用接收信号的初始值(前级)构造所用用户的干扰信号，然后同时从接收信号中抵消所有用户的干扰 并行处理：处理时延短、无需重排，但实现复杂度高 迫零判决反馈多用户检测 需要进行两步操作：首先进行部分解相关线性处理，然后进行串行干扰抵消处理 对相关矩阵R应用Cholesky分解，得到 R=FTF，其中F是下三角矩阵，将矩阵(FT)-1左乘匹配滤波器组输出，得到白化信号模型 由于矩阵F是下三角阵，上式中的比特信息是部分解相关的，即第一个用户没有MAI，第二个用户只有第一个用户的MAI，以此类推，第 k 个用户还有 1,2,…,k-1 个用户的MAI 迫零判决反馈多用户检测 以上述部分解相关基础，再执行串行干扰抵消。第一个用户的判决输出信息完全没有多址干扰，重建后可以完全抵消其产生的影响，经过抵消后，第二个用户也不含多址干扰，也可以重建后消除其产生的多址干扰，该抵消过程递推进行，每次迭代得到一个比特判决信息，用于重建和抵消其产生的多址干扰 该算法实施需要在进行白化处理前，对匹配滤波器组输出依据能量大小排序，以保证干扰抵消是按照信号强度从大到小进行的 迫零判决反馈多用户检测 在同步CDMA系统中，如果矩阵F和信号幅度A都能准确估计，第k个用户的判决输出为： 如果每次判决都正确，执行该算法能完全抵消所有MAI，并最大化信噪比。该算法实现的难点是矩阵的Cholesky分解和求解白化滤波器(FT)-1 迫零判决反馈检测器结构 空时联合多用户检测 基本思想：利用信号的空间特征和时间特征来提高检测性能 基于最大似然序列的S-T MUD、基于最小均方误差的S-T MUD、最大信噪比准则结合串、并行干扰抵消法的S-T MUD、空时解相关MUD以及盲S-T MUD等 多用户检测技术总结 优点：抑制多径干扰；消除或抑制远近效应；降低对功率控制精度的要求，简化功控设计；抑制扩频码之间互相关性不理想造成的影响；改善系统性能，提高系统容量；扩大覆盖范围 缺点：增加设备复杂度；增加处理时延；多用户检测需要利用信道估计获得部分用户信息(特征波形、定时信息)，估计精度对影响检测性能 多用户检测技术新进展 寻求新的检测算法：遗传算法、人工神经网络、模拟退火算法、恒模算法等 信息处理融合技术：融合子空间技术；融合阵列天线技术；融合RAKE接收技术；融合功率控制技术；融合多载波技术等 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，DS-CDMA方式应用最为广泛 信号模型： 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 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 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