多用戶檢測(cè)技術(shù)

1、主 要 內(nèi) 容 多用戶檢測(cè)技術(shù)的由來(lái) 各種多用戶檢測(cè)算法 線性多用戶檢測(cè)器 干擾抵消多用戶檢測(cè)器 小結(jié)1/481多用戶檢測(cè)技術(shù)的由來(lái)vDS-CDMA系統(tǒng)模型 通信系統(tǒng)典型的多址方式有FDMA、TDMA和CDMA三種。而CDMA以其容量大、抗干擾性強(qiáng)等諸多優(yōu)點(diǎn)成為移動(dòng)通信中最具前景的多址方式；在CDMA中，以DS-CDMA方式最為常用。圖1是DS-CDMA系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。圖1 DS-CDMA系統(tǒng))(1td1)(1tg)(1tA)(2td)(tdK)(2tA)(tAK)(tn)(tr2/48)(2tg)(tgK假設(shè)條件同步系統(tǒng)，載波相位為0AWGN環(huán)境，不考慮多徑衰落BPSK調(diào)制系統(tǒng)模型其中， 是第

2、個(gè)用戶的信號(hào)幅度)(tAk 是第 個(gè)用戶的信息比特值，kk 是第 個(gè)用戶的特征序列)(tgkk 是信息比特的時(shí)間寬度bT 為加性高斯白噪聲，其雙邊功率譜密度為)(tn)/( 2/0HzWN)(tdk11)(，tdkKkkktntgtdtAtr1)()()()()(多用戶檢測(cè)問(wèn)題的由來(lái)(續(xù))3/48傳統(tǒng)DS-CDMA檢測(cè)器圖2 傳統(tǒng)DS-CDMA檢測(cè)器多用戶檢測(cè)問(wèn)題的由來(lái)(續(xù))4/48匹配濾波器組 由于接收信號(hào)的基帶表示為 那么，對(duì)第k個(gè)用戶支路相關(guān)器的輸出為 bbTkbKkiikkkikkTkbkdttgtnTdAdAdttgtrTy111,kkkkzMAIdAKjkkkktntdtgtAtr

3、)()()()()(傳統(tǒng)檢測(cè)器的結(jié)構(gòu) 傳統(tǒng)檢測(cè)器的結(jié)構(gòu)如圖2所示，它實(shí)際上是一個(gè)匹配濾波器組。Kkydkk,.,2,1,sgn 判決器輸出為(1)(2)(3)多用戶檢測(cè)問(wèn)題的由來(lái)(續(xù))5/48由(2)式可見(jiàn)，接收信號(hào)與第k個(gè)信號(hào)本身相關(guān)得到恢復(fù)的數(shù)據(jù)，與其他用戶相關(guān)造成多址干擾，與噪聲項(xiàng)相關(guān)仍為噪聲。需要注意的是：多址干擾項(xiàng)與用戶數(shù)K、其他用戶信號(hào)的幅度Ai( )、互相關(guān)系數(shù) 有關(guān)。這里，ki ki,多用戶檢測(cè)問(wèn)題的由來(lái)(續(xù))6/48系統(tǒng)輸出的矩陣形式dttgtgkTiTkibb)()(01,對(duì)于K個(gè)用戶的系統(tǒng)，系統(tǒng)輸出的離散信號(hào)的矩陣形式為zRAdy其中，d、z、y分別表示數(shù)據(jù)、噪聲和匹配濾

4、波器的K個(gè)輸出，A為接收信號(hào)幅度的對(duì)角陣。多用戶檢測(cè)問(wèn)題的由來(lái)(續(xù))7/48異步DS-CDMA信道模型在實(shí)際應(yīng)用中信道通常是異步的，各用戶信號(hào)bit之間有重疊。接收信號(hào)模型)()()()()(1tntdtgtAtrkkKkkkk(4)其中， 是用戶 的時(shí)延。 kk矩陣矢量表達(dá)式zRAdy(5)這里，R為KNKN相關(guān)陣，每一對(duì)碼字的部分相關(guān)值，其中K=用戶數(shù)，N=每個(gè)用戶的bit數(shù)舉例：兩個(gè)用戶，每個(gè)用戶各有3bit信息的異步DS-CDMA系統(tǒng)定時(shí)圖8/48多用戶檢測(cè)問(wèn)題的由來(lái)(續(xù))9/48上面的兩用戶檢測(cè)，可以等效為6個(gè)用戶個(gè)1bit 的檢測(cè)。時(shí)間寬度為123bT 。和前面一樣，如果用b、z、

5、 y分別表示這6bit的數(shù)據(jù)、噪聲和匹配濾波器的輸出，矩陣 A 為相應(yīng)的6階對(duì)角陣，互相關(guān)陣R可表示為 10000100010000100001000016, 55,65,44, 54, 33,43,22, 32, 11 ,2R其中 為比特 與比特 之間的部分互相關(guān)，0表示對(duì)應(yīng)的bit之間不重疊。大多數(shù)情況下，信息長(zhǎng)度N遠(yuǎn)大于用戶數(shù)K，由于NK個(gè)比特中大多數(shù)沒(méi)有重疊，因此互相關(guān)矩陣R是稀疏的。ki,ib多用戶檢測(cè)問(wèn)題的由來(lái)(續(xù))10/48傳統(tǒng)檢測(cè)器的評(píng)價(jià)傳統(tǒng)檢測(cè)器的評(píng)價(jià)優(yōu)點(diǎn)：是一個(gè)匹配濾波器檢測(cè)器，簡(jiǎn)單、容易實(shí)現(xiàn)單用戶檢測(cè)策略，各用戶分開(kāi)處理，不考慮其他用戶的影響缺點(diǎn)：存在遠(yuǎn)近效應(yīng)（near-

6、far problem)表現(xiàn)出多用戶性能受限的性能底限不是最優(yōu)的 遠(yuǎn)近效應(yīng)遠(yuǎn)近效應(yīng) 如果干擾用戶比目標(biāo)用戶距離基站近很多，則干擾信號(hào)在基站的接收功率邊會(huì)比目標(biāo)用戶信號(hào)的接收功率大很多，這樣，傳統(tǒng)接收機(jī)的輸出中多址干擾分量就可能很嚴(yán)重，甚至?xí)蜎](méi)目標(biāo)用戶的信號(hào)。這種現(xiàn)象稱為遠(yuǎn)近效應(yīng)。 遠(yuǎn)近效應(yīng)將使多址干擾的影響更加嚴(yán)重和復(fù)雜。通常采用功率控制技術(shù)來(lái)消除遠(yuǎn)近效應(yīng)。多用戶檢測(cè)問(wèn)題的由來(lái)(續(xù))11/48遠(yuǎn)近效應(yīng)產(chǎn)生原因 由于多個(gè)用戶公用一個(gè)信道，各用戶之間所產(chǎn)生的干擾 。 具體表現(xiàn)為以下兩個(gè)方面：多用戶檢測(cè)問(wèn)題的由來(lái)(續(xù))2/24不同用戶之間的擴(kuò)頻序列不正交（互相關(guān)系數(shù)不為0）擴(kuò)頻序列即使正交，實(shí)際中

7、信道的異步傳輸引入了相關(guān)性克服MAI的辦法對(duì)系統(tǒng)的影響容量受限，用戶越多，MAI越大性能降低擴(kuò)頻碼的設(shè)計(jì)：理想碼型的設(shè)計(jì)和工程實(shí)用碼型的設(shè)計(jì)功率控制：只能減弱MAI的影響，但不能從根本上消除空間濾波技術(shù)：多扇區(qū)化，智能天線 技術(shù)多用戶檢測(cè)：抗MAI最根本的方法多址干擾(multi-access interference，MAI）遠(yuǎn)近效應(yīng)和多址干擾的進(jìn)一步解釋多用戶檢測(cè)問(wèn)題的由來(lái)(續(xù))2/24v多用戶檢測(cè)技術(shù)MUD的基本問(wèn)題從接收信號(hào) 中估計(jì)出消除MAI的影響: )(ttr)(tdkMUD技術(shù)的發(fā)展歷史1979年，KSSchneider首先提出1983年，RKohno 提出對(duì)多用戶干擾抵消器的研

8、究21986年，SVerdu的3篇經(jīng)典文章，掀起了MUD研究 的熱潮3，4，5多用戶檢測(cè)問(wèn)題的由來(lái)(續(xù))2/24多用戶檢測(cè)器的一般結(jié)構(gòu)充分利用擴(kuò)頻碼的結(jié)構(gòu)信息與統(tǒng)計(jì)信息聯(lián)合檢測(cè)多個(gè)用戶的信號(hào)，如圖3所示。匹配濾波器K匹配濾波器1輸入)(1td)(tdK多用戶檢測(cè)算法圖3 多用戶檢測(cè)接收機(jī)的一般結(jié)構(gòu)多用戶檢測(cè)問(wèn)題的由來(lái)(續(xù))2/24MUD的主要優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu) 點(diǎn) 缺 點(diǎn) 抑制多徑干擾 消除或減輕遠(yuǎn)近效應(yīng) 降低了對(duì)功控高度精度的要求，可簡(jiǎn)化功控 彌補(bǔ)擴(kuò)頻碼互相關(guān)性不理想造成的影響 改善系統(tǒng)性能，提高系統(tǒng)容量，增大小區(qū)覆蓋范圍 大大增加了設(shè)備的復(fù)雜度 增加了系統(tǒng)時(shí)延， 特別是采用自適應(yīng)算法時(shí)更為嚴(yán)重 多

9、用戶檢測(cè)一般需要知道用戶的一些信息， 需要通過(guò)不斷地信道估計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)， 而且估計(jì)的精度會(huì)直接影響檢測(cè)器的性能 多用戶檢測(cè)問(wèn)題的由來(lái)(續(xù))2/24MUD的主要研究方向 最優(yōu)檢測(cè)器雖然是理論上的最佳結(jié)構(gòu)，但是由于不可實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度，它只能是其他次優(yōu)檢測(cè)器的性能上界。MUD面臨的挑戰(zhàn)：隨著用戶數(shù)的增加而帶來(lái)的接收機(jī)DSP的巨大的負(fù)擔(dān)每個(gè)用戶對(duì)精確的信道估計(jì)和定時(shí)的要求最優(yōu)檢測(cè)器線 性 檢 測(cè)器自適應(yīng)型解相關(guān)多用戶檢測(cè)器最小輸出能量檢測(cè)器 非盲檢測(cè)器單用戶MMSE檢測(cè)器多用戶MMSE檢測(cè)器單用戶MMSE檢測(cè)器盲檢測(cè)器Griffiths自適應(yīng)檢測(cè)器 統(tǒng)計(jì)算法檢測(cè)器 子空間型自適應(yīng)檢測(cè)器 卡爾曼濾波檢測(cè)器 非

10、自適應(yīng)型部分解相關(guān)檢測(cè)器MMSE多用戶檢測(cè)器檢測(cè)器準(zhǔn)最優(yōu)檢測(cè)器非線性檢測(cè)器干擾對(duì)消型檢測(cè)器序列檢測(cè)分組檢測(cè)基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的多用戶檢測(cè)器并行干擾對(duì)消(PIC)連續(xù)干擾對(duì)消(SIC)混合干擾對(duì)消基于支持向量機(jī)的多用戶檢測(cè)器多用戶檢測(cè)器多用戶檢測(cè)器的分類多用戶檢測(cè)問(wèn)題的由來(lái)(續(xù))2/24多用戶檢測(cè)器的局限 在多用戶檢測(cè)算法中只考慮了同小區(qū)其他用戶的干擾，并沒(méi)有考慮來(lái)自相鄰小區(qū)的干擾，而這種干擾自然會(huì)影響系統(tǒng)性能 。 考慮一種簡(jiǎn)單情況：如果忽略背景噪聲，不使用多用戶檢測(cè)時(shí)系統(tǒng)的總的多址干擾為I=IMAI+f IMAI， IMAI是同小區(qū)用戶產(chǎn)生的MAI，f 是來(lái)自其它小區(qū)的MAI與本小區(qū)MAI的比值（又

11、稱作溢出率）。在理想情況下，所有的同小區(qū)干擾都被消除了，那么只剩鄰區(qū)干擾f IMAI。假設(shè)用戶數(shù)與干擾成線性關(guān)系，則最大容量增益因子將為（1+f）/f 。 一般認(rèn)為小區(qū)間的干擾是小區(qū)內(nèi)干擾的55%，即 f=0.55，則相應(yīng)的容量增益為2.8。這是當(dāng)前多用戶檢測(cè)所能達(dá)到的上界。在下行信道執(zhí)行多用戶檢測(cè)有難度來(lái)自其它小區(qū)的 MAI依然存在 假定在AWGN信道，不存在干擾用戶時(shí)，具有能量 的單用戶系統(tǒng)的誤碼率定義為 2EQPkk,su 其中 為噪聲方差。當(dāng)存在多個(gè)用戶時(shí)，由于多址干擾的存在，誤碼率會(huì)增大。此時(shí)用戶 的誤碼率定義為 2eQPkk 其中 定義為用戶 達(dá)到 所需的能量，即有效能量 。 ek

12、 Pk,su2kE多用戶檢測(cè)器的性能測(cè)度多用戶檢測(cè)器的性能測(cè)度多用戶檢測(cè)問(wèn)題的由來(lái)(續(xù))2/24評(píng)價(jià)一種多用戶檢測(cè)器的性能，有三個(gè)最主要的性能測(cè)度：誤碼率、漸進(jìn)有效性和抗遠(yuǎn)近能力。誤碼率（BER）kk 漸近多用戶有效性是衡量干擾用戶對(duì)目標(biāo)用戶誤碼率影響的測(cè)度，簡(jiǎn)稱漸近有效性。 多用戶有效性定義為多用戶系統(tǒng)達(dá)到單用戶系統(tǒng)相同誤碼率所需能量與單用戶系統(tǒng)所需能量之比，即 kkkEe 漸近多用戶有效性定義為在高信噪比情況下多用戶有效性的極限，即 loglim0limsuplim)(1202)()(00kkkrEkPEQPkkkEe漸近有效性（ Asymptotic Multiuser Efficien

13、cy ）多用戶檢測(cè)問(wèn)題的由來(lái)(續(xù))2/24多用戶檢測(cè)器的性能指標(biāo)多用戶檢測(cè)器的性能指標(biāo) 漸近有效性 的取值介于0和1之間，其具體含義為： 由上式可見(jiàn)，在背景噪聲趨于零但誤碼率 并不趨于零的情況下，漸近有效性等于零。這表明，在沒(méi)有任何背景噪聲的情況下，單用戶檢測(cè)器也存在非零的誤碼率；反之，正的漸近有效性意味著誤碼率不僅隨趨于零，而且衰減速率為1/2。另一方面， 則表示用戶 不受其他用戶干擾的影響。 k Pk1k多用戶檢測(cè)問(wèn)題的由來(lái)(續(xù))2/24多用戶檢測(cè)器的性能指標(biāo)多用戶檢測(cè)器的性能指標(biāo)k 抗遠(yuǎn)近能力就是用來(lái)描述檢測(cè)器抵抗遠(yuǎn)近效應(yīng)能力的指標(biāo)。 抗遠(yuǎn)近能力定義為在所有相關(guān)用戶能量范圍內(nèi)測(cè)量到的最壞

14、情況下的漸近有效性，即 抗遠(yuǎn)近能力一般取決于擴(kuò)頻波形和解調(diào)器。 kkjEkj0inf抗遠(yuǎn)近能力（near-far resistance）多用戶檢測(cè)問(wèn)題的由來(lái)(續(xù))2/24多用戶檢測(cè)器的性能指標(biāo)多用戶檢測(cè)器的性能指標(biāo)2/24最優(yōu)多用戶檢測(cè)器(optimal multiuser detector)基本思想假設(shè)發(fā)送信號(hào)的先驗(yàn)概率相等，從接收信號(hào) 中找出發(fā)送序列 ，使其聯(lián)合后驗(yàn)概率 最大。按照最大后驗(yàn)概率準(zhǔn)則進(jìn)行序列檢驗(yàn)，有)(tr)0: )(|(ttrdp 最優(yōu)檢測(cè)器實(shí)際上是最大似然序列檢測(cè)器(MLSD)。對(duì)于同步系統(tǒng)而言，就是要找出是似然函數(shù)最大的可能輸出序列，要從2K種用戶信息中找出一種最佳組合

15、。 對(duì)異步系統(tǒng)，可用一組匹配濾波器加Viterbi算法實(shí)現(xiàn)。)(|(argmax*trdpb 1 , 1b多用戶檢測(cè)問(wèn)題的由來(lái)(續(xù))2/24最優(yōu)檢測(cè)器的特點(diǎn)是多用戶檢測(cè)器的最佳結(jié)構(gòu)必須知道所有用戶的信號(hào)幅度和相位具有指數(shù)復(fù)雜度，無(wú)法實(shí)用 最優(yōu)多用戶檢測(cè)器可以達(dá)到最高的漸近有效性，也就是說(shuō)它對(duì)每個(gè)用戶都能達(dá)到最小的誤碼率，這是所有其他類型檢測(cè)器的上限。多用戶檢測(cè)問(wèn)題的由來(lái)(續(xù))2/24線性多用戶檢測(cè)器基本思想：在判決之前對(duì)相關(guān)器的輸出矩陣進(jìn)行線性變換(變換矩陣為L(zhǎng))，然后再對(duì)輸出序列進(jìn)行判決，該類檢測(cè)器的復(fù)雜度與用戶數(shù)成線性關(guān)系。線性檢測(cè)器的分類：主要包括解相關(guān)檢測(cè)器、最小均方誤差MMSE檢測(cè)器

16、、子空間斜投影檢測(cè)器、多項(xiàng)式展開(kāi)檢測(cè)器和自適應(yīng)檢測(cè)器等。多用戶檢測(cè)問(wèn)題的由來(lái)(續(xù))2/24自適應(yīng)型檢測(cè)器解相關(guān)檢測(cè)器解相關(guān)檢測(cè)器1decRLTKdecdddd,.,11decd線性變換代入式( )中，有新的統(tǒng)計(jì)量 中，只有數(shù)據(jù)項(xiàng)和噪聲項(xiàng)，完全抑制了MAI。對(duì) 進(jìn)行判決，則dec11decdeczAdzRAdyR.yLdzsgnAdsgnbbdecdec第k個(gè)用戶的誤碼率為 1| 0 1| 1)(,kdeckkdecebbpddppk)(1,2kkRAQpAzdec其中 為矩陣R-1的第（k,k）個(gè)元素。1,kkR多用戶檢測(cè)問(wèn)題的由來(lái)(續(xù))2/24解相關(guān)檢測(cè)器評(píng)價(jià)優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn)：系統(tǒng)性能/容量提高不

17、需估計(jì)信號(hào)幅度，且性能與干擾用戶的容量無(wú)關(guān)與MLSD相比，計(jì)算復(fù)雜度大大降低誤碼率與信號(hào)能量無(wú)關(guān)加強(qiáng)了噪聲R求逆運(yùn)算量大最優(yōu)多用戶檢測(cè)器(續(xù))2/24MMSE檢測(cè)器最小化。這時(shí)線性變換為新的統(tǒng)計(jì)量 中， 為有色高斯噪聲矢量，對(duì) 進(jìn)行判決，則信號(hào)的估計(jì)值為vdLRALzdLRA.yLd22MMSEMMSEvdddsgnRAsgn2dec120)2/(ANMMSERLMMSEdvMMSEd將發(fā)送的數(shù)據(jù)比特和傳統(tǒng)檢測(cè)器軟輸出的均方誤差最小化，即使LyE2|d因此MMSE檢測(cè)器的軟輸出線性多用戶檢測(cè)器(續(xù))2/24MMSE多用戶檢測(cè)器的評(píng)價(jià)優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn)：由于考慮了背景噪聲，因此MMSE檢測(cè)器的誤碼性能優(yōu)

18、于解相關(guān)檢測(cè)器不需知道其他用戶的特征碼沒(méi)有增強(qiáng)噪聲要估計(jì)接收信號(hào)的幅度需要求逆矩陣，運(yùn)算量大最優(yōu)多用戶檢測(cè)器(續(xù))2/24線性多用戶檢測(cè)器的迭代實(shí)現(xiàn)算法前面連種線性檢測(cè)器都遇到矩陣求逆復(fù)雜度高的問(wèn)題，工程上可以采用迭代法近似逼近的辦法求解，以降低計(jì)算復(fù)雜度。基本思想：利用某種遞推關(guān)系反復(fù)迭代逼近方程組的近似解，可根據(jù)求解精度要求選擇迭代次數(shù)，實(shí)現(xiàn)精確度與復(fù)雜度之間的合理折衷?；静襟E：獲得R和匹配濾波器的輸出y;令參數(shù)h=y，缺點(diǎn)迭代求解矩陣L，對(duì)解相關(guān)： L=R 對(duì)MMSE檢測(cè)器：IRL2確定迭代次數(shù)m,并按照指定的迭代方法，得出近似解判決：mxsgnmxd 多項(xiàng)式展開(kāi)檢測(cè)器求相關(guān)矩陣R單元

19、結(jié)構(gòu)算法原理 線性映射：sNiiiPERwL0yLdPEPE其中， 為多項(xiàng)式權(quán)系數(shù)， 為PE檢測(cè)器的級(jí)數(shù)。對(duì)于給定的 和 ，可以通過(guò)調(diào)節(jié) 來(lái)優(yōu)化性能。PE檢測(cè)器的軟輸出：其中 為多項(xiàng)式的權(quán)系數(shù) iwRsNiw右圖是求相關(guān)矩陣R的一個(gè)單元結(jié)構(gòu)。下頁(yè)是一種兩級(jí)檢測(cè)器的結(jié)構(gòu)圖。iwsN最優(yōu)多用戶檢測(cè)器(續(xù))2/24兩級(jí)PE檢測(cè)器結(jié)構(gòu) 多項(xiàng)式展開(kāi)檢測(cè)器 可以看到，多項(xiàng)式展開(kāi)（PE）檢測(cè)器可以在信息長(zhǎng)度N有限時(shí)實(shí)現(xiàn)解相關(guān)檢測(cè)，但當(dāng)N趨向無(wú)窮大時(shí)，就需要無(wú)窮多級(jí)。所幸的是可以用較少多的級(jí)數(shù)來(lái)很好逼近解相關(guān)檢測(cè)器?？梢赃x擇 使得： 此外還可以用PE檢測(cè)器逼近MMSE檢測(cè)器。 PE檢測(cè)器具有以下性質(zhì)： 可以近

20、似實(shí)現(xiàn)解相關(guān)和MMSE檢測(cè)器 計(jì)算復(fù)雜度較低 無(wú)需估計(jì)接收信號(hào)的幅值或相位 用長(zhǎng)編碼實(shí)現(xiàn)和用短編碼實(shí)現(xiàn)一樣簡(jiǎn)單 系統(tǒng)參數(shù)變化時(shí)已選權(quán)值可以保持不變 結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單 sNiiiRwRp0iw多用戶檢測(cè)問(wèn)題的由來(lái)(續(xù))2/24自適應(yīng)多用戶檢測(cè)器自適應(yīng)多用戶檢測(cè)器利用了自適應(yīng)濾波的原理，采用自適應(yīng)檢測(cè)器是基于以下兩條理由：在時(shí)變多徑信道，那些本來(lái)已知的干擾用戶擴(kuò)頻碼結(jié)構(gòu)信息參量是時(shí)變的未知量，采用自適應(yīng)方法可以直接找到這些濾波器參量為了避免復(fù)雜的計(jì)算和實(shí)現(xiàn)方便分類：可以分為自適應(yīng)解相關(guān)檢測(cè)器和自適應(yīng)MMSE檢測(cè)器。其中，自適應(yīng)MMSE檢測(cè)器又可劃分為單用戶型和多用戶型兩種。多用戶檢測(cè)問(wèn)題的由來(lái)(續(xù))2

21、/24單用戶自適應(yīng)MMSE檢測(cè)器單用戶自適應(yīng)MMSE檢測(cè)器結(jié)構(gòu)如下圖所示針對(duì)每一個(gè)用戶接受采用一個(gè)橫向?yàn)V波器，濾波器系數(shù)矢量在每一比特接收期間根據(jù)自適應(yīng)算法更新。濾波器抽頭個(gè)數(shù)M一般大于擴(kuò)頻增益N，一保證獲得足夠的統(tǒng)計(jì)信息，但M過(guò)大會(huì)導(dǎo)致收斂速度變慢。優(yōu)點(diǎn)：不需要知道其他用戶的擴(kuò)頻序列，也不要求本用戶序列準(zhǔn)確同步缺點(diǎn)：需要訓(xùn)練序列，對(duì)時(shí)變信道要不斷發(fā)送訓(xùn)練序列TTTSgn()訓(xùn)練序列 自適應(yīng)系數(shù)更新+-kbmkc,2,kc1 ,kc)(trmkc,單用戶自適應(yīng)MMSE檢測(cè)器(第k個(gè)用戶)最優(yōu)多用戶檢測(cè)器(續(xù))2/24)(trSgn()訓(xùn)練序列 自適應(yīng)系數(shù)更新+-kbmkc,2,kc1 ,kcm

22、kc,多用戶自適應(yīng)MMSE檢測(cè)器(第k個(gè)用戶)bTdt0)(1tgbTdt0)(1tgbTdt0)(1tg多用戶自適應(yīng)MMSE檢測(cè)器結(jié)構(gòu)如下圖所示線性多用戶檢測(cè)器(續(xù))可見(jiàn)，多用戶自適應(yīng)檢測(cè)器采用了傳統(tǒng)的匹配濾波器，不僅需要訓(xùn)練序列，而且需要知道其他用戶的擴(kuò)頻序列。由于它的濾波器抽頭只有K個(gè)，所以收斂速度很快。主要缺點(diǎn)是需要訓(xùn)練序列和要知道其他用戶的擴(kuò)頻序列目前帶訓(xùn)練序列的自適應(yīng)算法已經(jīng)比較成熟，主要包括：隨機(jī)梯度算法遞歸最小二乘法RLS算法在自適應(yīng)算法中，人們最感興趣的是僅僅需要知道一個(gè)發(fā)送波形或一個(gè)接收波形的盲自適應(yīng)算法 不需要其他用戶信息和訓(xùn)練序列，只需要待測(cè)用戶的觀測(cè)數(shù)據(jù)的多用戶檢測(cè)器

23、被稱為盲自適應(yīng)多用戶檢測(cè)器，或者稱盲多用戶檢測(cè)器。 由于它所需要的信息幾乎與傳統(tǒng)檢測(cè)器相同，因此從本質(zhì)上說(shuō)是一種單用戶抗多徑自適應(yīng)檢測(cè)器。 根據(jù)盲算法的代價(jià)函數(shù)不同，可分為以下幾種： 最小輸出能量算法(MOE) 恒模盲檢測(cè)算法(CMA) 基于子空間的盲自適應(yīng)算法 還有Griffiths盲自適應(yīng)算法、迫零解相關(guān)算法等等。盲自適應(yīng)多用戶檢測(cè)器（Blind Multiuser Detector）線性多用戶檢測(cè)器(續(xù))由于盲檢測(cè)器無(wú)需訓(xùn)練序列，有開(kāi)銷小、效率高、復(fù)雜度低等優(yōu)點(diǎn)，成為當(dāng)前的研究熱點(diǎn)之一。但由于收斂速度慢，特別是在時(shí)變多徑信道，這是盲多用戶檢測(cè)器能否應(yīng)用的主要問(wèn)題。恒模盲檢測(cè)器(CMA)算

24、法原理 標(biāo)準(zhǔn)的恒模算法是基于梯度下降算法的一種收斂算法。 CMA接收機(jī)的結(jié)構(gòu)如下圖所示： 加權(quán)加權(quán)判決判決誤差計(jì)算誤差計(jì)算系數(shù)更新系數(shù)更新TcTcw0wN-1xytTtcdt 對(duì)匹配濾波器的輸出以碼片速率Tc進(jìn)行采樣，然后輸入濾波器進(jìn)行加權(quán)，輸入向量可以寫(xiě)成：其中D為MM的幅值對(duì)角陣。 輸出向量nCDbx kWkxkTy線性多用戶檢測(cè)器(續(xù))非線性多用戶檢測(cè)器2/24 前面所述的線性多用戶檢測(cè)器，有比較完整的定量的數(shù)學(xué)分析和描述。但從工程上看，往往不如非線性檢測(cè)器。然而，由于非線性檢測(cè)器沒(méi)有系統(tǒng)的數(shù)學(xué)描述與分析工具，理論上研究較為困難。但是仍可以利用一些工程數(shù)學(xué)方法，進(jìn)行粗略的分析描述和仿真。

25、分類： 非線性多用戶檢測(cè)器中,目前研究最多的是基于反饋判決的干擾抵消技術(shù)，它包括串行干擾抵消檢測(cè)器、并行干擾抵消檢測(cè)器、串并混合型干擾抵消檢測(cè)器以及迫零解相關(guān)檢測(cè)器。另外，還有序列檢測(cè)器、分組檢測(cè)器、基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的多用戶檢測(cè)器和采用其它信號(hào)處理技術(shù)的檢測(cè)器。 主要介紹串行干擾抵消檢測(cè)器和并行干擾抵消檢測(cè)器串行干擾抵消檢測(cè)器（SIC）干擾抵消檢測(cè)器基本思想：干擾抵消檢測(cè)器的基本思路是先解出各用戶的數(shù)據(jù)比特，再根據(jù)信道估計(jì)值將將該數(shù)據(jù)比特重構(gòu)，即重構(gòu)出期望用戶的干擾信號(hào)，再?gòu)脑邮盏男盘?hào)中減去這一重構(gòu)的干擾信號(hào)，以達(dá)到干擾抵消的目的。 SIC檢測(cè)器算法原理圖SIC檢測(cè)器干擾抵消的步驟：對(duì)信號(hào)功率由

26、大到小排序，找到匹配濾波器輸出的功率最強(qiáng)的信號(hào)；2. 對(duì)該信號(hào)進(jìn)行硬判決；根據(jù)判決結(jié)果、該信號(hào)的擴(kuò)頻碼、估計(jì)出的幅度和相位信息得到該信號(hào)的估計(jì)值 ； 4. 最后，從接收到的信號(hào)r(t)中減去 ，得到 。)(1ts)(1ts)()1(tr SIC的后續(xù)各級(jí)重復(fù)上述工作過(guò)程，判決出并抵消掉當(dāng)前最強(qiáng)用戶信號(hào)。多用戶檢測(cè)問(wèn)題的由來(lái)(續(xù))2/24每次抵消都引入一定的處理時(shí)延，用戶較多時(shí)難以容忍。所以在SIC方案中，每個(gè)分組用戶不能太多，一般取4個(gè)用戶。若接收信號(hào)的功率變化，要對(duì)它們重新排序；如果初始數(shù)據(jù)判決不可靠，則整個(gè)SIC性能大為降低。SIC檢測(cè)器的性能比傳統(tǒng)檢測(cè)器有較大的提高硬件上易于實(shí)現(xiàn)優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn)： 利用接收信號(hào)的初始值(或前級(jí))判決值，構(gòu)造所有用戶的干擾信號(hào)，然后再同時(shí)并行從接收信號(hào)中抵消掉所有用戶的干擾。它也具有多級(jí)結(jié)構(gòu)，且對(duì)所有的用戶進(jìn)行同樣的操作。并行干擾抵消多用戶檢測(cè)器(Parallel Interference Cancellation，PIC)基本思想：可見(jiàn)PIC的設(shè)計(jì)思