基于并行干扰抵消与天线阵列的多用户检测算法研究

论文摘要

提出在CDMA无线通信系统基站中使用多级并行干扰抵消与天线阵列结合的接收机。 本论文首先论述了几种多用户检测器原理,分析了它们的实现复杂度和优缺点,得出并行干扰抵消在综合考虑了算法实现复杂度和多用户检测性能两方面的情况下仍然占有明显的优势。其次,介绍了自适应天线阵列的LMS算法,分析了阵列天线的抗多径效应性能,并通过计算机仿真看出天线阵列有着较明显的抗多经效应性能,随着阵元的增多系统性能随之改善,与传统的多用户检测比较有着明显的优势。 接着本论文给出一种适用于CDMA系统的改进的非线性并行干扰抵消方案。它能够降低来自同信道其他用户对有用信号干扰的不良影响。本方案完成的复杂性与用户数呈线性关系。它的实现基于这样的事实,并行处理可抵消每个用户信号中由接入信道的其他用户产生的干扰,抵消量与用户信号的可靠性成正比。在干扰抵消中,每一级的误码率可以根据信噪比,随机用户信号的功率的统计特性和CDMA系统处理增益递归地计算出来。因为考虑到多址干扰的二阶效应,这样的分析框架用于估计在多级干扰抵消在多径环境中的性能,将比以前更加准确。本文给出干扰抵消性能分析结果。 最后重点提出天线阵列与并行干扰抵消算法相结合的接收机结构,并对其进行了较为深入的研究和论述。由天线阵列接收的信号经过并行干扰抵消后,采用自适应算法,根据最小均方误差准则,确定软判决用户数据和加权系数,分析系统误码率性能。这样的接收机充分考虑自适应天线的空域滤波特点和多用户检测抑制多址干扰的效果,由仿真结果可以看出多级并行干扰抵消算法性能优越,并且计算复杂度有所降低,更加有利于工程实现。

论文目录

• 1 绪论
• 1.1 研究的背景及研究的意义
• 1.2 干扰抵消算法概述
• 1.2.1 并行干扰抵消和串行干扰抵消算法优缺点
• 1.2.2 干扰抵消算法在多速率系统中的应用
• 1.2.3 干扰抵消算法在下行链路中的应用
• 1.3 阵列天线发展背景及在本文中的应用方案
• 1.4 本文的主要工作和内容安排
• 2 多用户检测技术
• 2.1 传统检测器和最优多用户检测器原理及性能分析
• 2.2 线性多用户检测器原理及性能分析
• 2.3 非线性多用户检测器原理及性能分析
• 2.4 本章小结
• 3 天线阵列技术
• 3.1 天线阵列在移动通信中的应用
• 3.2 天线阵列的LMS算法
• 3.3 天线阵列的抗多经效应性能
• 3.4 本文的应用方案
• 3.5 本章小结
• 4 多级并行干扰抵消算法分析
• 4.1 系统信号模型
• 4.2 理想状况下系统性能分析
• 4.2.1 误码率性能分析
• 4.2.2 性能仿真与分析
• 4.3 存在定时误差和相位误差时的系统性能分析
• 4.3.1 存在定时误差时的系统性能
• 4.3.2 存在相位误差时的系统性能
• 4.3.3 性能仿真与分析
• 4.4 抗多径效应性能分析
• 4.5 本章小结
• 5 并行干扰抵消算法与天线阵列结合的接收机
• 5.1 干扰抵消等效矩阵滤波
• 5.2 基于并行干扰抵消（PIC）的单径多用户检测算法分析
• 5.2.1 信号模型
• 5.2.2 算法分析
• 5.3 基于并行干扰抵消（PIC）的多径多用户检测算法分析
• 5.3.1 信号模型
• 5.3.2 算法分析
• 5.3.3 系统自适应实现过程
• 5.4 性能仿真与分析
• 5.5 本章小结
• 6 总结
• 参考文献
• 附录A
• 附录B
• 攻读硕士期间所撰写的论文