基于信号子空间的cdma盲多用户检测技术研究.pdf

西南交通大学硕士研究生学位论文第1 I 页A B S T R A C T．S i n c et h ea d v a n t a g e so fh i e , J ac a p a c i t y , s o f tc a p a c i t y , s o f th a n d o v e r , h i g h e rs p e c t r a le 伍c i e n c y , t h ea b i l i t yt or e s i s tt h ee f f e c t so fm u l t i - p a t hf a d i n ga n dS Oo n ,D S —C D M Ac o m m u n i c a t i o ns y s t e mh a sb e e nw i d e l yp u ti n t oa p p l i c a t i o n ．H o w e v e r ,t h eM u l t i - A c c e s sI n t e r f e r e n c eQ ¨∞a n dn e a r - f a rp r o b l e mi nD S —C D M As t e a d i l yl i m i tt h ef B r t h e ra p p l i c a t i o no f t h i st e e l m i q u e ．N o w a d a y sf o rt h et h i r dg e n e r a t i o nm o b i l ec o m m u n i c a t i o ns y s t e m , m u l t i - u s e rd e t e c t i o n ( M U D ) t e c h n i q u e sh a sb e e nr e g a r d e d 嬲a ne f r e c t i r em e t h o dt 0o v e r c o m eM A I ，m o s to f t h er e s e a r c h e st oM U Df o c u so nt h eb l i n dm u l t i - u s e rd e t e c t o rb e c a u s eo f i t ss p e c i a la d v a n t a g e s ．B a s e do nt h ea n a l y s i sa n dd i s c u s so f s e v e r a lt y p i c a lM U Dt e c h n i q u e s ，t h em a i nw o r ko ft h i st h e s i si sf o c u s e do nt h es t u d yo ft h eb l i n dm u l t i - u s e r4 e t e c t i o nt e c h n i q u e sb a s e do nt h e - s u h s p a c ea p p r o a c ha n di t sp e r f o r m a n c es i m u l a t i o na n de v a l u a t i o n ．T h e r ea r ef i v ec h a p t e r si nt h i st h e s i s ：．I nc h a p t e ro n eb a s e do nt h ea n a l y s i so ft h em e r i ta n ds h o r t c o m i n go fC D M As y s t e m , t h en e c e s s i t yo fM U Dt e c h n i q u e si se x p l a i n e d , t h er e s e a r c hh i s t o r ya n ds t a t u so fM U Da l ei n t r o d u c e d ．I nc h a p t e rt w ot h eD S - C D M As y s t e mm o d e li sd e d u e a d , t h ep e f r o r m a n c eo f t h ec o n v e n t i o n a ls i n g l e - u s e rd e t e c t o r ( C D ) 、t h eo p t i m a lm u l t i - u s e rd e t e e l o r ( O M U D ) 、t h ed e c o r r e l a t i n gd e t e e t o r ( D D ) a n dt h em i n i m u mm e a ns q u a r ee r r o r ( M M S E ) m u l t i - u s e rd e t e c t o r sa r ed i s c u s s e d ．I nc h a p t e rt h r e ef o rt h es y n d w o n o u sC D M As y s t e m , t h es u b s p a c es i g n a lm o d e lo fb l i n dM U D ，t h es u b s p a c ee x p r e s s i o no fD Da n dM M S EM U Da r ep r o v i d e d ．O nt h i sf o u n d a t i o n , w ep r o b ei n t os e v e r a lb l i n dm u l t i - u s e rd e t e c t i o na l g o r i t h m sb a s e do ns u b s p a c e ．A f t e rt h es i m u l a t i o na n dp e r f o r m a n c ee v a l u a t i o n , e f f e c t i v eb l i n dm u l t i - u s e rd e t e c t i o na l g o r i t h m sa r ed e m o n s t r a t e di nt h i sp a p e r ．F o rt h ea s y n c h r o n o u ss y s t e m , i nc h a p t e rf o u ram e t h o dt or e s i s tm u l t i - p a t hf a d i n gi si n t r o d u c e d , S i m u l a t i o ns h o w st h a tt h ei m p r o v e db l i n dM U Dh a st h ea b i l i t yo fr e s t r i c tt h ee f f e c t so fM A Ia n dm u l t i ．p a t h西南交通大学硕士研究生学位论文第1 I I 页f a d i n g ．F i n a l l y , t h ew o r ko ft h i st h e s i si sc o n c l u d e da n dt h ef u t u r er e s e a r c hw o r ki sd i s c u s s e d ．K e y w o r d $ ：M u l t i p l ea c c c s si n t 口' f e r e n c e ：N e a r - f a re f f e c t ；M u l t i - u s e rd e t e c t i o n ；S i g n a ls u b s p a c e西南交通大学硕士研究生学位论文第l 页1 ．1 研究背景第一章绪论第三代移动通信系统是能够满足国际电联提出的I M T - 2 0 0 0 ／F P L M T S 系统标准的新一代移动通信系统，要求具有很好的网络兼容性，能够实现全球范围内多个不同系统间的漫游，不仅为移动用户提供话音及低速率数据业务，而且要提供广泛的多媒体业务。

I T U 已对I M T 一2 0 0 0 的测试环境提出了具体标准，给出了表征I M T 一2 0 0 0 系统的最低限度的参数，包括支持的数据速率范围、误码率标准、单向的时延标准、激活因子和业务量模型根据I T U 的标准，世界各大电信公司联盟均已提出了自己的第三代移动通信系统方案，主要有以日本D o C o M o 公司为首提出的W - C D M A 、美国L u c e n t 和M o t o r o l a 等公司提出的c d m a 2 0 0 d 、欧洲西门子和阿尔卡特等公司提出的T D - c D M A 以及我国提出的拥有自主知识产权的T D - S C D M A 总体来说，虽然这些方案不甚相同，但是全世界在第三代移动通信系统中采用宽带码分多址( C D M A ) 技术已经达成共识1 1 I [ 2 1 根据仙农信道容量定理的一个重要结论【3 】：如果增加频带宽度，就可以在较低的信噪比情况下用相同的信息率以任意小的差错概率来传输信息则信道中的信号的频谱特性愈接近白噪声的频谱特性，信道可传信息量愈大并且能够保证一定的误码性能，扩频通信正是利用了这一点，即用扩展频谱的方法换取信噪比的好处。

就目前的技术而言，只有D S - C D M A 通信系统在信道中的信号的频谱特性较接近白噪声的频谱特性，因而，从理论上说，D S - C D M A 通信方式是频谱效率较高的一种通信方式．一同其他多址方式相比，D S - C D M A 技术具有以下的明显优势：1 ) 信道容量大理论分析表明，相同条件下，采用D s —C D M A 方式的小区容量是采用数字T D M A 或F D M A 方式容量的4 喝倍，是采用模拟F M ／F D M A 方式容量的2 0 倍H 2 ) 通信容量的软特性【4 】．在T D M A 系统中，可同时使用的用户数是固定的，西南交通大学硕士研究生学位论文第2 页易发生容量硬阻塞；而在D S - c D M A 系统中，新增用户只会使通信质量略有下降，不会发生硬阻塞3 ) 更适于在衰落信道中传输信道中的快衰落主要由多径传输引起，同一信号经不同路径到达接收端，由于各路信号的相位、时延及强度的随机变化，严重地影响了传输的可靠性D S - c D I l A 系统中，当多径时延大于一个码片( c h i p )间隔时，多径信号间的互相关很小，从而对系统性能的影响很小。

’4 ) 低信号功率谱密度D s 咖l I A 系统中，信号功率被扩展到比自身频带宽度大很多的频带范围内，因而其功率谱密度大为降低5 ) 有较强的抗干扰性能D S - c D M A 中采用快速功率控制技术，使发射机的发射功率总是处于最小的水平，从而减少了多址干扰另外，在下行链路发送用户专用导频信号而不是公共导频信号，能使下行链路使用自适应天线成为可能，从而减少小区的多用户干扰，这些技术都保证了D s - c D M A 有较强的抗干扰性能6 ) 平滑的越区切换和有效的宏分集．D S 弋D M A 系统中所有小区使用相同的频率，这不仅简化了频率规划，也使越区切换得以平滑完成当移动台处于小区边缘时，同时有两个或两个以上的基站向该移动台发送相同的信号，移动台的分集接收机能同时接收、合并这些信号，此时处于宏分集状态；当某一基站的信号强于当前基站信号且稳定后，移动台才切换到该基站的控制上去，这种切换可以平滑完成，称为软切换。