一種多用戶檢測技術的研究

一種多用戶檢測技術的研究

自1979年schneidan首次提出了多數(shù)據(jù)庫檢測的概念以來，已經(jīng)通過了多數(shù)據(jù)庫檢測技術的廣泛研究，但到目前為止還沒有真正應用于現(xiàn)實。主要原因是可接受的復雜性和性能無法達到合理的妥協(xié)。通過這項研究和開發(fā)，制定了更實用的多數(shù)據(jù)庫檢測方案仍然是未來碼段多地網(wǎng)絡傳輸技術的研究的重點。1傳統(tǒng)的檢測方法o系統(tǒng)多用戶檢測技術通過測量各個用戶擴頻碼之間的非正交性,用矩陣求逆方法或迭代方法消除多用戶之間的相互干擾。由于CDMA系統(tǒng)是一個多輸入多輸出(MIMO)系統(tǒng),傳統(tǒng)的檢測方式如匹配濾波器采用單入單出檢測方式,不能充分的利用用戶的邊信息,而將多址干擾看作是高斯白噪聲,因此大大降低了系統(tǒng)容量。多用戶檢測技術利用各用戶之間碼字的非正交性來消除多用戶之間的相互干擾,將造成多址干擾的所有用戶信號信息、均看作是有用信號信號,利用其對單個期望信號解調,來降低多址干擾和遠近效應的影響,也降低了系統(tǒng)對控制精度的要求,進而提高了通信系統(tǒng)的容量,成為下一代移動通信系統(tǒng)提高性能的關鍵技術之一。2多用戶檢測算法多用戶檢測的想法最早在1979年由Schneider提出的,但當時并沒有引起人們的重視。直到1986年Verdu將最優(yōu)多用戶檢測的理論向前推動了一大步,認為多址干擾是具有一定結構的有效信息,理論上證明采用最大似然序列檢測可以逼近單用戶接收性能,并有效地克服了遠近效應,大大地提高了系統(tǒng)容量,從而開始了對多用戶檢測的廣泛研究。然而由于最優(yōu)多用戶檢測算法的復雜度隨系統(tǒng)中的用戶數(shù)呈指數(shù)關系增長,當用戶數(shù)較大時,運算量非常大,以致在現(xiàn)階段還難以實用。但是Verdu的工作為進一步研究奠定了理論基礎,促使人們去尋求復雜度較低、性能上優(yōu)于傳統(tǒng)檢測器的各種次優(yōu)多用戶檢測器。研究首先集中在AWGN信道下的次優(yōu)多用戶檢測上,而在實際的CDMA通信系統(tǒng)中,收端不可能知道所有發(fā)端用戶信息,而且多用戶檢測的參數(shù)如:振幅、相位和用戶間的互相關系數(shù)經(jīng)常改變,因此開始研究自適應多用戶檢測算法。在1995年MichaelHonig等人提出了盲自適應多用戶檢測的概念,這種多用戶檢測機僅需要和傳統(tǒng)檢測機相同的信息,就可以檢測出所發(fā)送的信號,使得多用戶檢測技術向實用化又前進了一步。自適應濾波的原理在其中得到了廣泛的應用各種算法紛紛被應用到多用戶檢測的系統(tǒng)中。在1998年XiaodongWang和H.VincentPoor提出了子空間盲多用戶檢測技術,將盲自適應信道估計、盲自適應陣列響應估計與盲多用戶檢測技術結合在一起,利用基于子空間的高分辨方法對接收的信號進行多用戶檢測。在1999年他們又將多徑CDMA信道中接收天線陣列技術與盲多用戶檢測技術相結合,提出了空時多用戶檢測技術。盲自適應技術不需要采用訓練序列,且提高了系統(tǒng)的動態(tài)跟蹤能力,因而近年來也成為一個研究熱點。3快速解決這些問題3.1多用戶分離器性能下降構復雜度都與實際應用存在差距,尤其是當一些參數(shù)(頻率、幅度、相位及同步)估計不理想時相關系數(shù)矩陣會發(fā)生變化,多用戶檢測器性能也會隨之下降。3.2多用戶檢測僅考慮本小區(qū)內的用戶干擾,對周圍小區(qū)影響不予考慮,而對CDMA系統(tǒng)中的盲多用戶檢測技術的研究于處在本小區(qū)邊緣的移動用戶,周圍小區(qū)的干擾是不容忽略的,而如何在周圍小區(qū)的影響下發(fā)揮和使用多用戶檢測器的特性,尤其是在小區(qū)扇區(qū)化后,多用戶檢測技術如何應用于實際系統(tǒng)中都是值得進一步研究的問題。4最新的研究成果4.1lagrangian乘子法將二進制二次規(guī)劃問題連續(xù)化為一個帶等式約束的二次規(guī)劃問題,借助于求解等式約束的Lagrangian乘子法,推導出Lagrangian乘子與用戶信息碼及信道噪聲之間的關系。同時,根據(jù)多用戶檢測問題的特殊性,還給出了估計Lagrangian乘子的方法,進而得到了一種新的多用戶檢測器。仿真結果表明,新算法的誤碼率與最佳多用戶檢測器大致相同,低于一般的次最優(yōu)多用戶檢測器。4.2基于頻點的號檢測算法基本思想是將現(xiàn)有的盲信源分離算法(BSS)應用到MIMO-OFDM系統(tǒng)的信號檢測中。該算法從MIMO-OFDM系統(tǒng)中的頻點角度出發(fā),解決了BSS算法在存在時延的系統(tǒng)中的應用問題以及由于被分離后的信號重組而帶來的不確定置換和通信系統(tǒng)中的復值信號性質所引發(fā)不確定的尺度變化問題。方法的有效性已通過計算機仿真得以驗證4.3基于啟發(fā)式算法的多用戶檢測算法DS-CDMA無線通信中的最優(yōu)多用戶檢測屬于NP完備組合優(yōu)化問題,啟發(fā)式方法是求解這類問題的有效方法,通過分析最優(yōu)多用戶檢測問題的適應值曲面特征,研究和設計系列低計算復雜度、接近最優(yōu)多用戶檢測性能的啟發(fā)式算法。仿真結果表明4.4基于mpic算法的多用戶檢測算法在RAKE接收機的基礎上,用前一級解調出的信號對多徑干擾進行估計,并在后一級解調每一徑時從接收信號中減去其他徑干擾的估計,以消除由于多徑衰落造成的符號間干擾。MPIC算法是一種非線性的多用戶檢測算法,采用多級迭代的方法消除多用戶之間的干擾。隨著迭代級數(shù)的增加,該算法的性能將逐漸提高,但也會增加運算的復雜度和時延。在MPIC的實現(xiàn)過程中,綜合算法復雜度和性能方面,采用了2級IGU單元估計多徑干擾,每一級估計的多徑干擾的準確性將隨著級數(shù)的增加而增加4.5利用隨機hopwell神經(jīng)網(wǎng)絡制備疫苗新的免疫算子為了解決最佳檢測器計算復雜度較高的難題,提出一種精簡有效的克隆選擇算法。把人工免疫系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡系統(tǒng)的信息處理機制引入到CSA提出了免疫克隆選擇算法。所提ICSA通過使用隨機Hopfield神經(jīng)網(wǎng)絡制備疫苗構成新的免疫算子,把新的免疫算子結合到克隆選擇算法中,不僅加快了克隆選擇算法的收斂速度,并提高了克隆選擇算法的全局收斂能力。在CDMA系統(tǒng)利用此算法設計了新的多用戶檢測器,仿真結果證明了ICSA檢測器能夠快速收斂到全局最優(yōu)解,并且無論抗多址干擾和抗遠近效應能力都優(yōu)于傳統(tǒng)方法和一些應用優(yōu)化算法的多用戶檢測器5多用戶檢測算法以上這些多用戶檢測算法多是停留在理論的探討階段