智能天线CDMA系统中多用户检测器仿真模型设计

1、智能天线CDMA系统中多用户检测器仿真模型设计目 录摘 要1Abstract2第一章 绪论31.1 课题研究的背景及意义31.2 课题研究现状41.3 课题研究内容与章节安排5第二章 仿真模型设计62.1 CDMA系统信号模型62.2 LS-SDCMA算法72.3 多用户检测器性能指标82.4 本章小结8第三章 性能分析与仿真103.1 设计流程图103.2 代码实现设计思路113.3 仿真结果分析133.4 小结15第四章 总结与展望16致 谢17参考文献182摘 要因为CDMA系统具有软切换、系统容量大、抗干扰能力强等优点而被广泛应用于第三代移动通信系统中。但是CDMA系统也存在着一些缺点，实际上在通信系统使用的过程中，经常会出现多个系统用户接随机入系统的情况，因为所使用的扩频码间的不完全正交性而导致CDMA系统会产生多址干扰。如果我们采用传统的检测方法对CDMA系统进行检测，那么系统往往会将多址干扰识别成高斯白噪声，导致CDMA系统的系统容量受到限制，影响了整个系统的性能。多用户检测技术则能够减小多址干扰的影响，它的主要功能是从相互干扰的数字序列中有效地检测出来某个特定或者全部用

2、户信息，从理论上消除多址干扰1。在本次的仿真模型设计中，我们主要使用的方法是最小二乘恒模算法（LSCMA）与最陡下降算法（SDCMA）结合起来，演变成一种新的LS-SDCMA算法，利用这种算法来检测CDMA系统的输出信号。仿真的基本步骤是使用Matlab分别建立CDMA系统仿真模型与CMA多用户检测器仿真模型，仿真分析CMA算法在CDMA系统中的误码特性，并且分析衡量仿真所得的数据是否符合我们的理论结果。关键词：CDMA系统，多用户检测器，LS-SDCMA AbstractCDMA system is widely used in the third generation mobile communication system because of its advantages of soft handover, large capacity and strong anti-interference capability. However, there are some shortcomings in the CDMA system. In fact, in the process o

3、f using the communication system, there are often a number of system users receiving random access to the system, because the incomplete orthogonality between the spread spectrum codes leads to the multiple access interference of the CDMA system. If we use traditional detection methods to detect the CDMA system, the system often identifies multiple access interference as Gauss white noise, which leads to the limitation of the system capacity of the CDMA system, which affects the performance of t

4、he whole system. Multi user detection technology can reduce the impact of multiple access interference. Its main function is to effectively detect a certain or all user information from the digital sequence of mutual interference, and eliminate multiple access interference in theory.In the design of this simulation model, we mainly use the least square constant modulus algorithm (LSCMA) and the steepest descent algorithm (SDCMA) to evolve into a new LS-SDCMA algorithm to detect the output signal

5、 of the CDMA system. The basic step of the simulation is to use Matlab to establish CDMA system simulation model and CMA multi user detector simulation model respectively, to simulate and analyze the error code characteristics of CMA algorithm in CDMA system, and to analyze whether the data obtained from the simulation are in conformity with our theoretical results.Keywords: CDMAsystem, Multi user detection, LS-SDCMA第一章 绪论1.1 课题研究的背景及意义CDMA技术与FDMA和TDMA等技术相比较而言具有很多明显的优点。在如今的生活中，人们之间的通信变得十分重要，因此人们

6、在同一时间通话的情况就会变多，在这种情况下，CDMA系统中最主要的干扰就是多址干扰。事实上因为多址干扰会使系统容量受到限制，降低了系统的抗干扰能力。所以在近些年来很多专家致力于研究抑制多址干扰的相关技术。随着通信系统的发展，目前可以在CDMA系统中抑制多址干扰的主流方法有以下3种，分别是功率控制技术，空间滤波技术和多用户检测技术2。传统CDMA系统中的信号检测在很难识别出多址干扰的存在，从而出现系统容量受限，无法服务更多的用户，而且因为如果传统的接收机中的多址干扰过于严重，那么可能会因为远近效应而导致目标用户的信号被干扰淹没，使系统无法正常的运行。如果这个问题没有得到解决，那么系统抗多址干扰的性能不会有很大的提升。但是多用户检测器能够有效地解决这个难题，来达到提高CDMA系统中抗多址干扰能力的目的。多用户检测技术就是通过某些算法利用各个用户的相关信息，来减少或者消除多个用户之间形成的多址干扰的影响。由于多用户检测技术降低了多址干扰对系统的影响，提高了整个系统的抗干扰性能，解决了CDMA系统中存在的远近效应问题，所以多用户检测技术成为了第三代移动通信技术中重要的研究方向。正是因为多用户检

7、测技术有着这么重要的作用，所以越来越多的专家致力于研究多用户检测技术方面的相关知识。随着更加深入的研究，专家们陆续提出了线性检测方法、干扰消除检测方法、神经网络检测方法、非盲自适应检测方法以及盲自适应多用户检测方法等大量有效的算法3。其中盲自适应多用户检测因为不需要训练序列，只需要目标用户的信号信息，所以结构相对简单，便于设计。所以在多用户检测技术领域，盲自适应多用户检测技术已经成为了一个比较热门的研究方向。 第三代移动通信系统在2000年以后逐渐普及，CDMA系统已经成为当今使用最多的通信技术。在未来的通信发展中，采用多用户检测技术来对CDMA系统的多址干扰进行抑制是必然的发展趋势。这样能提高CDMA系统的各项性能，使其在通信领域中发挥出更加重要的作用，让人们之间的通信变得方便快捷，促进通信产业的进一步发展。1.2 课题研究现状相比于TDMA系统和FDMA系统，CDMA除了抑制外部干扰(比如多径干扰和同信道干扰)的能力强之外还具有以下这些优势：1、 CDMA系统容量大。由于CDMA系统采用了语音编码技术、功率控制技术、PN码技术、多种分集技术等相关的先进技术，使得CDMA系统的容量一

8、般是模拟系统的1020倍,是GSM系统的2倍左右4。2、 CDMA系统所采用的软切换技术能够有效的解决掉话问题，这样能够保证系统的通话质量良好。3、 规划简单。因为CDMA系统区分不同的用户靠的是不同的地址码，所以可以在相邻的小区内使用不相同的CDMA载波，这样能够简化网络规划，同时也方便后期扩展。 4、 CDMA的网络覆盖范围大。同一个地方可以使用更少的基站数目来实现信号全覆盖，这不仅减少了建站和维护的成本，而且方便了设计规划。 CDMA的基本工作原理是扩频技术，所谓的扩频技术就是把信息的频谱扩展到宽带中来进行传输的通信技术。CDMA系统就是利用这种技术来增强系统的抗干扰性，以保证高质量的通信过程。虽然CDMA系统中的信号在时间域和频率域是重叠的，但是系统可以用不同的编码序列来区分不同用户所需要传递的信息。在CDMA通信系统中，当有多个用户随机接入时，理论上所使用的扩频序列应该是有正交性的，但是在实际的操作过程中，系统所使用的扩频序列是不可能做到完全正交的，这样将会导致CDMA系统产生多址干扰。在抑制CDMA系统中的多址干扰的过程中，如果继续使用传统的检测方法，会很容易把多址干扰识别

9、成高斯白噪声，进而导致信号输出是出现误码率过多，系统性能下降甚至导致系统无法进行正常的工作等问题。而多用户检测技术能够有效的解决上面这些问题。多用户检测技术主要解决的基本问题就是在一串相互干扰的数据流中准确的解调出系统所需要的用户的信息5。通过多用户检测技术来得到更好的判决效果，解决用户之间的多址干扰问题 6。在CDMA系统中采用多用户检测技术将会有以下几点优势：1、 可以提高CDMA的系统容量，能够让更多的用户接入同一个系统，提高了系统的使用效率，节省了资源。2、 可以减小基站的射频辐射带来的影响，能够保护环境，更加符合绿色健康生活的科学理念。3、 降低了用户设备的发射功率，因为误码率的减小，大大的减少了重复通信确认的必要性，不仅节省了频率资源，也能让用户的放射设备有着更加好的续航。4、 基站的覆盖面积将会变得更大，增大了基站之间的通信距离，降低了基站建设与维护的成本。当然多用户检测技术也有一些缺点，其中主要的缺点是会增加整个通信系统的复杂程度，同时因为多了一些检测步骤，多以也会增大系统的时延。因为多用户检测技术主要是通过不停的信道估计来获取系统所需要的特定用户的相关信息7，如果信道估计的精度不高，那么就会对多用户检测器的性能产生十分不利的影响。在通信系统的发展过程中，专家发现盲自适应检测算法只需要系统所需要的特定用户的信息，而不需要重复发送训练序列。由此可见这种检测方法的检测效率与一般的检测算法相比要来的高8，所以盲多用户监测在多用户检测领域成为了研究的热点。国内外的研究人员在对盲多用户检测进行研究的过程中都做出了很多的贡献，并由此为基础提出了许多能够有效抑制多址干扰的盲自适应检测算法。 1.3 课题研究内容与章节安排本文的研究内容是通过查阅相关的文献资料，了解掌握CDMA系统和CMA多用户检测技术相关的知识。在掌握这些基本原理后，对CDMA系统中CMA多用户检测器进行合理的设计，用Matlab建立CDMA系统和CMA

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