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多用户检测技术综述

第一篇：多用户检测技术综述多用户检测技术综述摘要本文主要介绍3G系统的核心技术——多用户检测技术。在分析传统检测的基础上，介绍了最新的多用户检测技术的概念和各种检测方案的特点、性能及不足，并指出了现有多用户检测技术存在的问题和局限性，对于多用户检测技术在第三代宽带CDMA移动通信系统中的应用与实现也作了一定的分析和展望。关键词多用户检测宽带CDMA多址干扰远近效应正文一、多用户检测的概念多用户检测是第三代移动通信系统中宽带CDMA通信系统抗干扰的关键技术，其定义为：联合考虑同时占用某个信道的所有用户或某些用户，消除或减弱其它用户对任一个用户的影响，并同时检测出所有这些用户或某些用户的信息的一种信号检测方法。多用户检测有时又称联合检测(JointDetection)。含多用户检测技术的CDMA接收机称为先进接收机(AdvancedReceiver)。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，因而抗多址干扰（MAI）能力较差；多用户检测(Multi-UserDetection,MUD)技术在传统检测技术的基础上，充分利用造成多址干扰的所有用户信号信息对多个用户做联合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。在理想情况下，应用多用户检测技术，系统的性能将接近单用户时的性能。这显然消除了“远—近”效应的影响，可以简化用户的功率控制，降低系统对功率控制精度的要求。并且由于MAI的消除，用户在较小的信噪比下就可达到可靠的性能，单用户信噪比的降低可以直接转化为系统容量的增加，因此可以更加有效地利用链路频谱资源，显著提高系统容量。1979年和1983年，K.S.Schneider，R.Kohno分别提出了多用户检测的思想，利用其他用户的已知信息消除MAI，实现无MAI的多用户接收，并指出了一些研究方向，这是多用户检测的最早的文献。此后，多用户检测取得了很大的发展，形成了几条比较清晰的思路，理论工作也日渐完善。多用户检测技术的优点主要表现在以下几个方面：1.提高CDMA的系统容量，增加用户数。用户数的增加，意味着更高的无线频谱效率。2.降低CDMA用户设备（UE）的发射功率，提高UE的待机及通话时间。另一方面，表现为降低了UE射频部分的成本及故障率。3.减小射频辐射对用户的生理及心理影响，移动通信设备对环境的影响更绿色化。4.增加通信距离，增大基站的覆盖面积，降低了基站综合成本。二、主要的多用户检测方法简介经过20余年的发展，对抑制多址干扰的多用户检测方法已研究的十分广泛和具体。根据上面多用户检测的定义，在不同的准则下，多用户检测具有不同的分类方法。按性能的不同，多用户检测可分为最优多用户检测法及准最优多用户检测法。从结构上看，多用户检测又分为线性多用户检测及非线性多用户检测方法。１．基站中的多用户检测方法基站（BaseStation,或NodeB）中多用户检测方法。由于基站知道所有用户的特征码(signaturesequence)，考虑到算法复杂度之后，基站中的多址干扰抑制方法一般选择针对多用户的多用户检测方法。下面分别介绍基站中的典型多用户检测方法。（1）最优多用户检测法最优多用户检测法，即最大似然序列估计（MLSE）方法，1986年由Verdu提出。该算法的复杂度随着用户数成指数增加，从目前器件经济的可实现性来看，当用户数大于9时，是不可行的。最优多用户检测法为我们提供了性能改善的极限值。（2）线性准最优多用户检测法由于最优多用户检测法的复杂度太高，1989年以后的研究均侧重于准最优多用户检测法。准最优多用户检测可分为线性及非线性两大类。所谓线性或非线性，即是判断算法的输出是否是输入的线性变换。线性多用户检测算法主要包括去相关法（Decorrelator）和最小均方估计法（MMSE）。去相关法及MMSE法的复杂度均随用户数线性增长，其中去相关法不需估计各用户的幅度，具有较好的抗远近效应能力，而MMSE检测法则需估计各用户的幅度，抗远近效应能力不如去相关法，但去相关法对信道噪声有放大作用，MMSE法则没有。当信噪比较大时，使用去相关法较好；当信噪比较小进，易于使用MMSE法。从本质上看，去相关性及MMSE法均需要对互相关矩阵求逆，当用户数量很多时，使用去相关法及MMSE法的复杂度还是太大。为此Moshavi等人提出了矩阵求逆的多项式分解法，只取多项式的前几项代替整个逆阵，从而化简求逆的复杂度。多项式分解法跟踪信道参数的变化，造成性能下降，而且由于训练序列的存在，必将加大系统实现的复杂度。（3）非线性准最优多用户检测法由于线性多用户检测法复杂度高，收敛慢，从可实现性角度考虑的研究方向主要集中于非线性多用户检测方法。非线性多用户检测方法