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时间:2018-11-30
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1、3G系统多用户检测技术研究摘要:多址干扰(mad是影响码分多址(cdma)系统容量的主要因素。相对于传统的检测技术而言,多用户检测(mud)技术可有效消除mai的影响,提高系统容量。主要分析mud技术在3g中应用的必要性,介绍mud技术的发展状况、基本思路和mud接收机结构,并对其研究前景进行展望。关键词:3g;码分多址;多址干扰;多用户检测我们知道,在目前可实现性的前提下,对比fdma、tdma及cdma三种多址技术,cdma具有很多的优点。cdma系统中采用多用户检测技术的优点主要表现在以下几个方面:(1)提高cdma的系统容量,增加用户数。用户数的增加,意味着更高的无线频谱
2、效率。(2)降低cdma用户设备(ue)的发射功率,提高ue的待机及通话时间。另一方面,表现为降低了ue射频部分的成本及故障率。(3)减小射频辐射对用户的生理及心理影响,移动通信设备对环境的影响更绿色化。(4)增加通信距离,增大基站的覆盖面积,降低了基站综合成本。13g中应用多用户检测(mud)的应用在3g中,码分多址(cdma)接入方式的不足之处在于它是一个白干扰系统,其容量和性能主要会受其他用户的干扰,即多址干扰(mad的限制。同时,它还存在远近效应的问题,由于各用户到基站的距离或衰落深度不同,强信号将抑制弱信号,使相对较弱的用户信号得不到正常检测。目前,cdma系统缓解ma
3、i的主要手段是采用严格的功率控制技术。LoCalhOsT这种技术只能在一定程度上控制远近效应,却不能从根本上消除mai影响,因而对系统容量的提高很有限。在cdma系统中,多用户检测(mud)是最新发展起来的用以消除多址干扰的技术,又称为联合检测或干扰抑制方法。它对各用户做联合检测或从接收信号中减掉相互干扰,有效消除多址干扰和码间串扰,以缓解远近效应问题,明显改善系统性能,提高cdma系统容量。mud技术可有效解决3g中的系统容量问题,因此它已成为3g的关键技术之一,愈来愈受术界和产业界的重视,得到人们的广泛关注。2mud的发展历史mud理论研究源于80年代初。早在1979年,sc
4、hneider就提出了将多个用户的码元和定时信息联合起来,用于检测每个用户信息的mud思想,并研究了迫零算法。随后,kashihara和kohno又提出了多址干扰消除接收机,schneider和kohno还给了异步多用户通信中使用维持比(viterbi)算法的最优接收机。mud技术真正引起广大研究者的关注则得益于verdu的工作。1986年,他提出以匹配滤波器加维特比算法来实现最大似然序列检测(mlsd),适用于受isi影响的信道。这种算法的复杂度仍是用户数的指数幂级(2k),而且mls检测器需要知道接收信号的幅度和相位,过于复杂。但这为进一步研究奠定了理论基础,促使人们去寻找比
5、传统检测器优越的各种次优多用户检测器。目前已提出的多种mud方法可从不同角度进行分类:按处理方法可分为线性和非线性两大类;按检测器处理信息时需要知道期望用户信息量的多少,又可分为盲和非盲多用户检测器。线性多用户检测器包括解相关检测、最小均方误差检测等;非线性检测主要包括并行(或串行)干扰抵消算法、多级检测和非线性类概率检测等。3mud的基本思路在cdma系统中,小区干扰分以下三种:接收机收到的热噪声、用户信号的码问干扰(isi)和多址干扰(mad。这三种干扰各有不同的消除方法。在实际系统中,热噪声的影响远远小于mai干扰的影响。在通常使用的无线通信系统中,均通过限制接收机噪声系数
6、的方法来确定接收机的灵敏度。isi的形成原因有两种:(1)信号传输时未满足nyquist第一准则,在抽样时刻存在失真,可采用升余弦滤波器等方法来避免;(2)由元线信道的多径等特性造成,这种干扰是无法避免的,可通过均衡等办法消除。在用户接收机完全同步并采用理想正交扩频地址码的条件下,备用户之间不会产生多用户干扰。但在多径衰落信道中,理想的完全同步难以实现。因此扩频码也难以保持完全的正交性。理论上已证明,同时具有理想自相关和理想互相关特性的二进制扩频码是不存在的,这就是著名的a通信系统中,各用户信号之问存在一定的相关性,这就是mai存在的根源。由个别用户产生的mai固然很小,但随着用
7、户数增加或信号功率增大,mai就成为宽带cdma通信系统的一个主要干扰,限制系统的容量和性能。mal分小区间干扰和小区内干扰两部分。小区间干扰是指其它同频小区信号造成的干扰,可通过合理的小区配置来减小其影响。即使在最恶劣的情况下,小区间干扰功率也不超过内部干扰功率的60%,因此系统容量主要了决于对小区内干扰的处理。传统的检测技术完全按照经典直接序列扩频理论,对每个用户的信号分别进行扩频码区配处理,而对mai不作处理,仅通过扩频码波形的设计、功率控制、fec编码、扇形/自适应天线的
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