DS-CDMA系统多用户检测技术算法的研究与性能分析

论文摘要

WCDMA、CDMA2000和TD—SCDMA都已经成为了第三代移动通信的方案，而其中的一些关键技术基本一致。CDMA通信系统的关键技术包括高效信道编译码技术、软件无线电技术、智能天线技术、多用户检测和干扰消除技术等。在直扩码分多址(DS—CDMA)系统中，多址干扰是影响系统性能和容量的重要因素之一。多用户检测是一种从接受端的设计入手的干扰抑制方法。它主要解决的问题是：如何从相互干扰的数字信息序列中可靠地解调出某个特定或全部用户的信息。多用户检测技术在传统检测技术的基础之上，充分利用所有用户信号信息对多个用户进行联合检测或从接收信号中减掉相互间干扰的方法，从理论上有效地消除多址干扰的影响，从而改善系统性能，增大系统容量。本文从DS—CDMA的优势和存在的问题出发，引出了多用户检测的必要性。并且在对现有典型多用户检测算法进行分析和对比的基础上，提出了两种新的降低算法复杂度的多用户检测算法：“低复杂度多项式逼近算法”和“频域DFT快速分组检测算法”，并对它们的性能进行了详细分析和研究。理论分析和计算机仿真结果标明，这两种算法均显示出了优良的性能。其中，前一种算法立足多项式扩展检测的经典结论，同时将Gauss—Seidel迭代方法引入其中，最终将矩阵求逆转化为泰勒级数近似的形式。这样不但使得矩阵求逆的庞大运算量有了显著削减，而且级联结构清晰，具体实现简单。后一种算法属于“信道盲均衡”范畴，从分析最优化代价函数和约束条件着手，将IDFT的定义式引入时域输出表达式，最终推导出滤波器抽头更新系数与“输入符号”和“恒模”之间的关系。该算法在保证系统性能(误码率)的前提下，滤波器抽头系数的更新复杂度得到了大幅度降低。这两种算法都属于线性检测算法，在较恶劣信道环境下，依然能够保持优良性能和对于“远近效应”的抵抗。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 移动通信系统
• 1.1.1 移动通信的发展历程
• 1.1.2 第三代移动通信特点
• 1.1.3 第三代移动通信的关键技术
• 1.2 码分多址
• 1.2.1 移动通信中的多址接入方式
• 1.2.2 码分多址的特点
• 1.2.3 码分多址通信系统中的主要干扰
• 1.3 多用户检测技术
• 1.3.1 多用户检测引入的必要性和意义
• 1.3.2 多用户检测理论的研究现状
• 1.4 论文主要工作
• 1.5 论文结构安排
• 第二章 DS—CDMA系统模型
• 2.1 DS—CDMA系统模型
• 2.1.1 高斯白噪声信道、离散时间同步信号模型
• 2.1.2 高斯白噪声信道、离散时间单径异步信号模型
• 2.1.3 高斯白噪声信道、离散时间多径异步信号模型
• 2.2 传统检测器及其BER性能
• 2.3 本章小结
• 第三章 多用户检测器
• 3.1 多用户检测技术概述
• 3.1.1 CDMA通信系统中的干扰分析
• 3.1.2 多用户检测提出的基本思路
• 3.1.3 多用户检测技术的分类
• 3.2 多用户检测的系统模型
• 3.3 线性多用户检测器
• 3.3.1 解相关检测器
• 3.3.2 MMSE检测器
• 3.3.3 线性检测器的比较
• 3.4 非线性多用户检测器
• 3.4.1 串行干扰消除检测器（SIC）
• 3.4.2 并行干扰消除检测器（PIC）
• 3.4.3 判决反馈多用户检测器（DF）
• 3.5 盲自适应多用户检测
• 3.6 本章小结
• 第四章 多用户检测的近似实现——低复杂度的多项式扩展逼近
• 4.1 多项式扩展检测的一般原理
• 4.2 多项式扩展检测的经典结论
• 4.3 低复杂度的扩展多项式逼近
• 4.4 计算机仿真
• 4.5 本章小结
• 第五章 基于DFT的频域分组CMA算法
• 5.1 盲信道均衡基本原理
• 5.2 盲均衡恒模（CMA）算法
• 5.3 频域分组CMA
• 5.4 计算机仿真
• 5.5 本章小结
• 结论与展望
• 1.结论
• 2.展望
• 参考文献
• 致谢