CDMA系统中的多用户检测技术研究.pdf

华南理工大学
博士学位论文
CDMA系统中的多用户检测技术研究
姓名:王正茂
申请学位级别:博士
专业:通信与信息系统
指导教师:叶梧
20040401
摘要
摘要
第二代移动通信系统已选定技术作为它的无线接口技术,而
相比于传统的系统,系统具有频谱效率高、软容量、
保密性好、易于无缝切换和宏分集等优点,在宽带领域,各种提高
其通信容量和性能的方法成了当前的研究热点。
系统中的主要干扰为码间「扰
主和多址干扰,土
多用户检测技术是一种从信号接收端的设计入手的干扰抑制方法,‘臼的
发展是通信技术中重要的新进展之一,具有’一泛的应用前景和实际的应
用意义。
由于最优化多用户检测算法复杂,且实现条件苛刻,因此只具有理
论上的意义。多用户检测技术的研究集中在寻找复杂度较低、性
能良好的次优检测器。
目前把多用户检测和阵列处理技术有机结合起来进行信号处理的
空时多用户检测是研究热点之一。空时多用户检测可以同时充分利用
用户信号的空时一维特征降低系统的误码率,更好地抵消远近效应,
从而提高系统容量。
所有的多用户检测包括空时多用户检测的研究包括了二个方面
研究在保证多用户检测性能的情况下如何降低多用户检测的复杂性和
运行成木。
对各种多用户检测算法进行分析,研究如何提高多用户检测的性能。
拓展多用厂’检测技术的应用范围。
本文的工作也是围绕上述三个方面进行。具体如下。
本文将空时多用户检测推广到多接收大线的空时编码的
系统中,提出了两种设计空时多用户接收机的方案并进行了比较。
第一种方案从整体的角度来设计空时多用户接收机。由于日标用
户信号具有明显的空间特征,所以应将天线阵列的结构和多用户检测
作为一个整体考虑来设计出天线阵列的一种最佳结构,以使其更适合
多用户检测。本文提出了天线阵列设计的初步设想,即天线阵列不能是
线性等大线阵列,每个阵元各自负责接收来自不同波达方向范围的用户信号。
并且具有强选择性,在此基础上通过前置选择机从原始大线阵列得
到一个精简的有效子阵列,然后进行传统空时多用户检测。
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第二种方案是新的分区化多用户接收机。本文中的分区化技术将
判决反馈技术引入工方法以进行期望信号的波达方向的估计并
由此得到波束形成器,对线性天线阵列的接收信号作预处理,得到一
个虚拟子阵列作进一步的空时多用户检测。
这两种方案具有自适应性的特点,且都能降低系统运行成本和提
高系统性能。仿真结果验证了这些结论。
本文对空时多用户接收机提出了变步长盲自适应算法,该
算法通过一个变换提出了一种新的双误差函数来解决系统的约束优化
问题。并能均衡信号强弱不同的用户的接收性能。进一步地,考虑到
用”信号多径衰落的特点,建立了一个新标准对目标用户多径传输信
号进行预选择,从而在降低系统的运行成本与维持系统的性能之间找
到一利‘新的折衷途径。仿真结果证明了本文的结论。
本文对解相关判决反馈检测器、串行干扰抵消器和并行干扰抵
消器的性能和运算复杂度进行了全面的比较,在此基础上,提出了衰
落信道中的改进的判决反馈多用户检测方案。该方案在性能和复杂度
综合表现较好,不仅能改进对强用户信号的接收性能,而且能改进
对弱用户信号的接收性能,可以一定程度地弥补功率控制在实时处理
上的不足。
关键词系统多用户检测空时多用户检测。
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宜
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第一章绪论
第一章绪论
第三代移动通信系统
移动通信是当今最为活跃和发展最为迅速的通信领域之一,也是二十一世纪
对人类生活和社会发展产生重大影响的领域之一。目前移动通信的发展正处于关
键时期,新技术和新业务不断涌现,客户的需求也在不断地增长,运营商之间和
服务提供商之间的竟争也日益加剧。同时因特网迅速发展成为真正的超级信息高
速公路。无线业务也在激增。
与新的研究和工业趋势保持同步对于实施好的战略是对工业界和研究者来说
都很重要的。研究者需要熟悉通信技术的发展历史、发展现状以及未来的发展趋
势,也需要对很多的关键领域具有系统性的洞察力和深入的了解。
简要地回顾一下移动通信的发展历史,可以看出现代移动通信的吃跃发展
的历程以及现在的系统的研究实施和系统研究的必然性。
年推出了第一个移动电话系统,采用调