一种多用户检测技术的研究

一种多用户检测技术的研究

自1979年schneidan首次提出了多数据库检测的概念以来，已经通过了多数据库检测技术的广泛研究，但到目前为止还没有真正应用于现实。主要原因是可接受的复杂性和性能无法达到合理的妥协。通过这项研究和开发，制定了更实用的多数据库检测方案仍然是未来码段多地网络传输技术的研究的重点。1传统的检测方法o系统多用户检测技术通过测量各个用户扩频码之间的非正交性,用矩阵求逆方法或迭代方法消除多用户之间的相互干扰。由于CDMA系统是一个多输入多输出(MIMO)系统,传统的检测方式如匹配滤波器采用单入单出检测方式,不能充分的利用用户的边信息,而将多址干扰看作是高斯白噪声,因此大大降低了系统容量。多用户检测技术利用各用户之间码字的非正交性来消除多用户之间的相互干扰,将造成多址干扰的所有用户信号信息、均看作是有用信号信号,利用其对单个期望信号解调,来降低多址干扰和远近效应的影响,也降低了系统对控制精度的要求,进而提高了通信系统的容量,成为下一代移动通信系统提高性能的关键技术之一。2多用户检测算法多用户检测的想法最早在1979年由Schneider提出的,但当时并没有引起人们的重视。直到1986年Verdu将最优多用户检测的理论向前推动了一大步,认为多址干扰是具有一定结构的有效信息,理论上证明采用最大似然序列检测可以逼近单用户接收性能,并有效地克服了远近效应,大大地提高了系统容量,从而开始了对多用户检测的广泛研究。然而由于最优多用户检测算法的复杂度随系统中的用户数呈指数关系增长,当用户数较大时,运算量非常大,以致在现阶段还难以实用。但是Verdu的工作为进一步研究奠定了理论基础,促使人们去寻求复杂度较低、性能上优于传统检测器的各种次优多用户检测器。研究首先集中在AWGN信道下的次优多用户检测上,而在实际的CDMA通信系统中,收端不可能知道所有发端用户信息,而且多用户检测的参数如:振幅、相位和用户间的互相关系数经常改变,因此开始研究自适应多用户检测算法。在1995年MichaelHonig等人提出了盲自适应多用户检测的概念,这种多用户检测机仅需要和传统检测机相同的信息,就可以检测出所发送的信号,使得多用户检测技术向实用化又前进了一步。自适应滤波的原理在其中得到了广泛的应用各种算法纷纷被应用到多用户检测的系统中。在1998年XiaodongWang和H.VincentPoor提出了子空间盲多用户检测技术,将盲自适应信道估计、盲自适应阵列响应估计与盲多用户检测技术结合在一起,利用基于子空间的高分辨方法对接收的信号进行多用户检测。在1999年他们又将多径CDMA信道中接收天线阵列技术与盲多用户检测技术相结合,提出了空时多用户检测技术。盲自适应技术不需要采用训练序列,且提高了系统的动态跟踪能力,因而近年来也成为一个研究热点。3快速解决这些问题3.1多用户分离器性能下降构复杂度都与实际应用存在差距,尤其是当一些参数(频率、幅度、相位及同步)估计不理想时相关系数矩阵会发生变化,多用户检测器性能也会随之下降。3.2多用户检测仅考虑本小区内的用户干扰,对周围小区影响不予考虑,而对CDMA系统中的盲多用户检测技术的研究于处在本小区边缘的移动用户,周围小区的干扰是不容忽略的,而如何在周围小区的影响下发挥和使用多用户检测器的特性,尤其是在小区扇区化后,多用户检测技术如何应用于实际系统中都是值得进一步研究的问题。4最新的研究成果4.1lagrangian乘子法将二进制二次规划问题连续化为一个带等式约束的二次规划问题,借助于求解等式约束的Lagrangian乘子法,推导出Lagrangian乘子与用户信息码及信道噪声之间的关系。同时,根据多用户检测问题的特殊性,还给出了估计Lagrangian乘子的方法,进而得到了一种新的多用户检测器。仿真结果表明,新算法的误码率与最佳多用户检测器大致相同,低于一般的次最优多用户检测器。4.2基于频点的号检测算法基本思想是将现有的盲信源分离算法(BSS)应用到MIMO-OFDM系统的信号检测中。该算法从MIMO-OFDM系统中的频点角度出发,解决了BSS算法在存在时延的系统中的应用问题以及由于被分离后的信号重组而带来的不确定置换和通信系统中的复值信号性质所引发不确定的尺度变化问题。方法的有效性已通过计算机仿真得以验证4.3基于启发式算法的多用户检测算法DS-CDMA无线通信中的最优多用户检测属于NP完备组合优化问题,启发式方法是求解这类问题的有效方法,通过分析最优多用户检测问题的适应值曲面特征,研究和设计系列低计算复杂度、接近最优多用户检测性能的启发式算法。仿真结果表明4.4基于mpic算法的多用户检测算法在RAKE接收机的基础上,用前一级解调出的信号对多径干扰进行估计,并在后一级解调每一径时从接收信号中减去其他径干扰的估计,以消除由于多径衰落造成的符号间干扰。MPIC算法是一种非线性的多用户检测算法,采用多级迭代的方法消除多用户之间的干扰。随着迭代级数的增加,该算法的性能将逐渐提高,但也会增加运算的复杂度和时延。在MPIC的实现过程中,综合算法复杂度和性能方面,采用了2级IGU单元估计多径干扰,每一级估计的多径干扰的准确性将随着级数的增加而增加4.5利用随机hopwell神经网络制备疫苗新的免疫算子为了解决最佳检测器计算复杂度较高的难题,提出一种精简有效的克隆选择算法。把人工免疫系统和神经网络系统的信息处理机制引入到CSA提出了免疫克隆选择算法。所提ICSA通过使用随机Hopfield神经网络制备疫苗构成新的免疫算子,把新的免疫算子结合到克隆选择算法中,不仅加快了克隆选择算法的收敛速度,并提高了克隆选择算法的全局收敛能力。在CDMA系统利用此算法设计了新的多用户检测器,仿真结果证明了ICSA检测器能够快速收敛到全局最优解,并且无论抗多址干扰和抗远近效应能力都优于传统方法和一些应用优化算法的多用户检测器5多用户检测算法以上这些多用户检测算法多是停留在理论的探讨阶段