擴(kuò)頻通信系統(tǒng)多用戶檢測(cè)技術(shù)

楊毅

摘要：多用戶檢測(cè)是一種現(xiàn)代化的檢測(cè)技術(shù)，其在擴(kuò)頻通信系統(tǒng)中的應(yīng)用，主要通過(guò)用戶信號(hào)信息有效檢測(cè)單個(gè)用戶信號(hào)，這種檢測(cè)技術(shù)能夠改善擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的使用性能，擴(kuò)大系統(tǒng)容量，因此應(yīng)加大對(duì)多用戶檢測(cè)技術(shù)研究，滿足擴(kuò)頻通信系統(tǒng)發(fā)展要求。本文介紹了多用戶檢測(cè)技術(shù)常見分類，分析了盲目適應(yīng)多用戶檢測(cè)在擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的應(yīng)用，闡述了擴(kuò)頻通信系統(tǒng)多用戶檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】擴(kuò)頻通信系統(tǒng) 多用戶檢測(cè)技術(shù)

近年來(lái)，擴(kuò)頻通信系統(tǒng)快速發(fā)展，為人們的信息通信提供了極大便利。擴(kuò)頻通信系統(tǒng)使用中主要受到中強(qiáng)信號(hào)抑制、多址干擾、碼間干擾等方面的影響，傳統(tǒng)的接收系統(tǒng)存在較大的高斯白噪聲，系統(tǒng)容量相對(duì)較小，而通過(guò)應(yīng)用多用戶檢測(cè)技術(shù)，用戶信號(hào)信息都可以成為有用的信號(hào)信息，通過(guò)解調(diào)單個(gè)用戶信號(hào)，有效抑制了遠(yuǎn)近效應(yīng)和多址干擾，也可以實(shí)現(xiàn)擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的有效控制，全面提高擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的使用性能，因此多用戶檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用極大地推動(dòng)了擴(kuò)頻通信系統(tǒng)發(fā)展。

1 多用戶檢測(cè)技術(shù)常見分類

1.1 最佳多用戶檢測(cè)技術(shù)

多用戶檢測(cè)技術(shù)在高斯信道下，若信號(hào)符號(hào)序列從系統(tǒng)發(fā)送出來(lái)具有等概率特點(diǎn)，最佳多用戶檢測(cè)可以完全滿足最大似然準(zhǔn)則。同步的擴(kuò)頻通信系統(tǒng)在高斯信道下，通過(guò)尋找和接收信號(hào)所構(gòu)建的歐氏距離相距最小的信號(hào)信息向量，計(jì)算該信號(hào)信息向量的復(fù)雜度。通常情況下，用戶指數(shù)越大，多用戶檢測(cè)系統(tǒng)越復(fù)雜，因此最佳多用戶檢測(cè)實(shí)現(xiàn)難度較大，而為了滿足檢測(cè)需求，次最優(yōu)檢測(cè)成為專家學(xué)者研究的一個(gè)熱點(diǎn)。

1.2 次最佳多用戶檢測(cè)

1.2.1 干擾消除多用戶檢測(cè)

干擾消除多用戶檢測(cè)通過(guò)己知的可靠信號(hào)科學(xué)估計(jì)干擾，在原信息信號(hào)中取出估計(jì)干擾，使系統(tǒng)接收分析更加準(zhǔn)確。干擾消除作為一種重要的多用戶檢測(cè)技術(shù)，檢測(cè)可靠性較高，主要包括并行和串行干擾消除檢測(cè)。并行干擾消除檢測(cè)系統(tǒng)采用多級(jí)結(jié)構(gòu)，其在每一階同時(shí)進(jìn)行判決，多址干擾被消除或者再生，在本質(zhì)上來(lái)講，并行干擾消除檢測(cè)是基于前級(jí)判決信號(hào)，建立各個(gè)用戶干擾信號(hào)，再將干擾消除在接收信號(hào)中全部抵消，最后對(duì)所有用戶信號(hào)進(jìn)行同時(shí)判決，所以這種并行干擾消除檢測(cè)準(zhǔn)確性很高。

首先，串行干擾消除檢測(cè)，分多級(jí)檢測(cè)用戶信息比特，得到分析判決。先獲取功率最強(qiáng)用戶信號(hào)，結(jié)合在所有接收信號(hào)中去除該用戶信號(hào)，然后得出次強(qiáng)用戶信號(hào)判決，反復(fù)進(jìn)行這個(gè)過(guò)程，最后得出所有用戶信號(hào)判決。由于信號(hào)功率強(qiáng)弱對(duì)于操作順序有著決定性影響，因此應(yīng)先操作大功率用戶信號(hào)，所以這種串行干擾消除檢測(cè)可以提高功率弱的用戶信號(hào)判決準(zhǔn)確性，有效改善了系統(tǒng)多址干擾情況。

1.2.2 線性多用戶檢測(cè)

線性多用戶檢測(cè)是通過(guò)對(duì)濾波器匹配組輸出信號(hào)進(jìn)行線性變換，然后得出判決，其中主要包括最小均方誤差線性檢測(cè)和解相關(guān)檢測(cè)算法。最下均方誤差線性檢測(cè)系統(tǒng)主要是對(duì)傳統(tǒng)檢測(cè)系統(tǒng)判決輸出與經(jīng)過(guò)線性變化的數(shù)據(jù)計(jì)算兩者的均方差，線性變換為均方差最小矩陣。線性變換T=[R+（N₀/2）A^-2]^-1，A為信號(hào)幅度矩陣，N₀/2是雙邊功率譜密度。線性多用戶檢測(cè)在實(shí)際應(yīng)用中，考慮了系統(tǒng)存在背景噪聲，然后計(jì)算接收信號(hào)功率值，實(shí)現(xiàn)了背景噪聲不增強(qiáng)和多址干擾消除之間的平衡。解相關(guān)檢測(cè)是利用擴(kuò)頻碼對(duì)各個(gè)用戶信號(hào)的相關(guān)矩陣，然后計(jì)算其逆矩陣，解相關(guān)計(jì)算接收信號(hào)，對(duì)不同用戶之間的擴(kuò)頻序列相關(guān)性實(shí)現(xiàn)消除，有效抑制多址干擾，最后判決解相關(guān)信號(hào)。這種檢測(cè)方法在實(shí)際應(yīng)用中會(huì)使高斯白噪聲增強(qiáng)，雖然對(duì)接收信號(hào)幅度不用進(jìn)行重新估計(jì)，但是互相關(guān)求逆矩陣計(jì)算難度較大，并且需要準(zhǔn)確估計(jì)時(shí)延。

2 盲目適應(yīng)多用戶檢測(cè)在擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的應(yīng)用

擴(kuò)頻通信系統(tǒng)運(yùn)行應(yīng)用中，考慮到無(wú)線信道是一種時(shí)變系統(tǒng)，如果采用線性檢測(cè)系統(tǒng)，往往需要重復(fù)進(jìn)行線性變換矩陣計(jì)算，而多用戶檢測(cè)需要進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，所以在擴(kuò)頻通信系統(tǒng)應(yīng)用自適應(yīng)技術(shù)，不僅能夠極大地減少計(jì)算量，而且可以對(duì)信道變化進(jìn)行自動(dòng)化跟蹤。在實(shí)際應(yīng)用中，這種自適應(yīng)算法主要包括盲算法和訓(xùn)練序列適應(yīng)算法。自適應(yīng)算法帶訓(xùn)練序列需要占用系統(tǒng)資源，為了保障判決準(zhǔn)確性，不得不提高系統(tǒng)發(fā)射功率，而一旦產(chǎn)生其它同信道用戶或者信道發(fā)生變化，必須重新發(fā)送訓(xùn)練序列，這就直接影響了擴(kuò)頻通信系統(tǒng)性能。盲自適應(yīng)多用戶檢測(cè)通過(guò)利用相關(guān)用戶知識(shí)，配合檢測(cè)算法，實(shí)現(xiàn)多址干擾的有效抑制，其利用子空間跟蹤技術(shù)，利用并且根據(jù)信號(hào)子空間，消除新用戶干擾，能夠在未知條件下準(zhǔn)確檢測(cè)用戶特征序列。

3 擴(kuò)頻通信系統(tǒng)多用戶檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用發(fā)展

3.1 結(jié)合智能天線

在擴(kuò)頻通信系統(tǒng)中，多用戶檢測(cè)技術(shù)和智能天線的結(jié)合，根據(jù)相關(guān)空域信息，可以使多用戶檢測(cè)在空時(shí)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)更好的應(yīng)用，并且通過(guò)引入空間信息，能夠提高檢測(cè)系統(tǒng)輸入信噪比，同時(shí)過(guò)載系統(tǒng)也能夠應(yīng)用多用戶檢測(cè)，根據(jù)擴(kuò)頻碼序列數(shù)，可以容納更多小區(qū)用戶信號(hào)，使擴(kuò)頻通信系統(tǒng)容量進(jìn)一步得到提高。

3.2 結(jié)合多載波技術(shù)

多載波技術(shù)的應(yīng)用可以有效抑制擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的符號(hào)間串?dāng)_，在多載波擴(kuò)頻通信系統(tǒng)中應(yīng)用多用戶檢測(cè)技術(shù)，引入碼域和頻域的二維信號(hào)處理技術(shù)，不僅可以提高信號(hào)判決準(zhǔn)確性，也能夠有效提高擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的穩(wěn)定性和抗干擾性能。

3.3 結(jié)合分集接收結(jié)構(gòu)

當(dāng)前，擴(kuò)頻通信系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)使用最大的困擾就是多徑衰落，對(duì)于普通擴(kuò)頻通信系統(tǒng)，主要利用分集接收來(lái)降低多徑衰落影響，多用戶檢測(cè)和分集接收結(jié)構(gòu)的結(jié)合，可以有效抑制遠(yuǎn).近效應(yīng)、多址干擾和多徑衰落，這也為多用戶檢測(cè)在擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的應(yīng)用提供了新的研究方向。多用戶檢測(cè)技術(shù)結(jié)合相關(guān)處理技術(shù)，不僅可以改善擴(kuò)頻通信系統(tǒng)運(yùn)行性能，而且能夠擴(kuò)大系統(tǒng)容量，然而這也使得系統(tǒng)設(shè)計(jì)更加復(fù)雜，并且擴(kuò)頻通信系統(tǒng)運(yùn)行效率受限，只有不斷優(yōu)化和改進(jìn)，才能實(shí)現(xiàn)兩者的有效結(jié)合。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著現(xiàn)代化通信技術(shù)的不斷發(fā)展，用戶的通信業(yè)務(wù)需求大幅度上漲，多用戶檢測(cè)技術(shù)是擴(kuò)頻通信系統(tǒng)發(fā)展中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，為了更好地滿足擴(kuò)頻通信系統(tǒng)發(fā)展要求，應(yīng)加大擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的應(yīng)用研究，充分發(fā)揮其應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

參考文獻(xiàn)

[1]李江源，擴(kuò)頻通信系統(tǒng)多用戶檢測(cè)技術(shù)的研究[D]，華南理工大學(xué)，2006.

[2]馮振勇.多載波擴(kuò)頻通信及其多用戶檢測(cè)技術(shù)研究[D].北京郵電大學(xué)，2009.

[3]龔秋莎，楊家瑋，第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)中的多用戶檢測(cè)技術(shù)[J].電信快報(bào)，2002 （11）：21-22.endprint