摘要：在CDMA（碼分多址）系統(tǒng)中由于多址干擾（MAI）的存在，使得CDMA系統(tǒng)成為一個(gè)干擾受限系統(tǒng)，而多用戶檢測(cè)（MUD）已經(jīng)成為解決這一問(wèn)題的一種有效途徑。本文從多址干擾（MAI）入手重點(diǎn)闡述了DS-CDMA的多用戶檢測(cè)的基本原理，通過(guò)分析多址干擾的產(chǎn)生的原因，本文紹了兩種基于干擾抵消的多用戶檢測(cè)。最后仿真了這兩種多用戶檢測(cè)對(duì)于消除多址干擾的效果。

關(guān)鍵詞：碼分多址；多址干擾；干擾抵消多用戶檢測(cè)

1 引言

CDMA通信系統(tǒng)與傳統(tǒng)的移動(dòng)通信相比具有軟切換、軟容量、保密性好等優(yōu)點(diǎn)。但由于在CDMA系統(tǒng)中，為了區(qū)別用戶，給每個(gè)用戶分配了不同擴(kuò)頻碼，這些擴(kuò)頻碼占據(jù)相同的帶寬，由于各個(gè)用戶是隨機(jī)接入系統(tǒng)的，用戶的擴(kuò)頻碼不能保證完全正交，從而產(chǎn)生了多址干擾(MAI: Multiple Access Interference)。這時(shí)CDMA系統(tǒng)就成為一個(gè)干擾受限系統(tǒng)，所以解決多址干擾問(wèn)題就成為CDMA研究的一個(gè)熱門(mén)話題。

多用戶檢測(cè)（MultiUser Detection）是現(xiàn)階段最新發(fā)展起來(lái)用于解決多址干擾問(wèn)題的技術(shù)?，F(xiàn)階段CDMA系統(tǒng)的多用戶檢測(cè)技術(shù)主要是根據(jù)CDMA系統(tǒng)的基本原理對(duì)用戶的信號(hào)進(jìn)行擴(kuò)頻碼的匹配來(lái)消除多址干擾，因此抗多址干擾的能力較差，另外可以通過(guò)功率控制來(lái)消除多址干擾，但功率控制技術(shù)只能部分的減小多址干擾的影響，并不能從完全的消除它對(duì)通信的影響。而現(xiàn)在所研究的多用戶檢測(cè)技術(shù)，充分考慮到所有的用戶信息，從而具有更好的抗干擾能力。

2 多用戶檢測(cè)原理

假設(shè)有K個(gè)用戶的同步DS-CDMA系統(tǒng)，發(fā)送的信號(hào)為：

其中Ak(t)為第k個(gè)用戶的信號(hào)幅度，bk(t)?綴{-1，1}為第k個(gè)用戶的數(shù)據(jù)信息，sk(t)為第k個(gè)用戶的擴(kuò)頻信號(hào)。

在加性高斯白噪聲的信道中傳輸，接收到的信號(hào)為：

其中n（t）表示功率譜密度為1的加性高斯白噪聲，?啄為噪聲方差。

在接收端如圖1所示，首先讓接收的信號(hào)通過(guò)匹配濾波器，每個(gè)濾波器與一個(gè)某一個(gè)用戶的擴(kuò)頻碼波形匹配，則對(duì)于第一個(gè)濾波器輸出為

其中?籽k1為第K個(gè)用戶和第一個(gè)用戶擴(kuò)頻碼片波形的互相關(guān)。

然后對(duì)濾波器的輸出進(jìn)行多用戶檢測(cè)處理，最后讓信號(hào)經(jīng)過(guò)判決器，判決器的輸出就是我們所需要的用戶信息。

上式我們可以用向量的形式表示：y=Rab+n

3 多用戶檢測(cè)的分類(lèi)

多用戶檢測(cè)通過(guò)多年的發(fā)展，各種不同的多用戶檢測(cè)機(jī)相繼被提出來(lái)，不同檢測(cè)機(jī)的性能及容量增益都有所不同，現(xiàn)在多用戶檢測(cè)技術(shù)主要分為最優(yōu)多用戶檢測(cè)和次優(yōu)檢測(cè)。如圖2所示。

4 干擾抵消多用戶檢測(cè)

干擾抵消多用戶檢測(cè)主要包括串行干擾抵消多用戶檢測(cè)和并行干擾抵消多用戶檢測(cè)。它是通過(guò)在接收端對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行初步判斷后，利用這個(gè)值估計(jì)出這個(gè)用戶對(duì)其它用戶的多址干擾，從而從其它用戶接收到的信號(hào)中減去該用戶的多址干擾所造成的影響，最后進(jìn)行檢測(cè)。干擾抵消多用戶檢測(cè)屬于非線性多用戶檢測(cè)，所以造成它在研究方面困難，不過(guò)這種檢測(cè)方法的性能和復(fù)雜度都好于線性多用戶檢測(cè)方法，因此具有很好的前景。

4.1 串行干擾抵消（SIC）多用戶檢測(cè)

串行干擾抵消器(Successive Interference Cancellation， SIC)由多級(jí)組成，一級(jí)對(duì)一個(gè)用戶序列信號(hào)進(jìn)行判決、再造、消除，以給下面的各級(jí)減輕多址干擾，各用戶的操作順序是根據(jù)信號(hào)功率的下降順序來(lái)確定的。首先是根據(jù)接收到的信號(hào)按照各用戶信號(hào)的強(qiáng)度進(jìn)行由強(qiáng)到弱的排序，接著用傳統(tǒng)檢測(cè)器測(cè)出最強(qiáng)功率用戶的數(shù)據(jù)信息并重構(gòu)這個(gè)信號(hào)對(duì)其他用戶的干擾（這樣考慮是因?yàn)橛脩艄β蚀髠鹘y(tǒng)檢測(cè)的準(zhǔn)確率就高，從而可以得到最佳的性能），從總的接收信號(hào)中減去這個(gè)干擾信號(hào)，并依次按此方法進(jìn)行，直到檢測(cè)出最后一個(gè)用戶的信息。

4.2 并行干擾抵消（PIC）多用戶檢測(cè)

為了克服SIC多用戶檢測(cè)時(shí)延大的缺點(diǎn)，Divalar和Simon提出了并行干擾抵消器(Parallel Interference Cancellation， PIC)，它是利用接收信號(hào)的初始(或前級(jí))判決值，構(gòu)造所有用戶的干擾信號(hào)，然后再同時(shí)并行從接收信號(hào)中抵消掉所有用戶的干擾。它對(duì)所有用戶進(jìn)行同樣的操作。為了提高對(duì)多用戶干擾抵消能力，往往需要進(jìn)行多級(jí)檢測(cè)，即用同樣的方法進(jìn)行多次，將這種對(duì)于所有用戶進(jìn)行分階段的迭代運(yùn)算，以提高抗多址和抗遠(yuǎn)近效應(yīng)的能力。這實(shí)際上是將并行干擾抵消與串行干擾抵消相結(jié)合的方案。這種方法是把除期望用戶以外的所有其他用戶信息當(dāng)作是對(duì)該信號(hào)的多址干擾，這樣我們就可以從總的接收信號(hào)中直接減去對(duì)期望用戶信號(hào)構(gòu)成多址干擾的估計(jì)值，最后就可以對(duì)期望用戶的信息進(jìn)行判決。在數(shù)據(jù)比特都正確，且幅度、時(shí)延均估計(jì)正確的情況下，PIC多用戶檢測(cè)完全可以消除多址的影響。但是PIC多戶檢測(cè)對(duì)初始比特非常敏感。

5 仿真結(jié)果及分析

圖3給出了PIC多用戶檢測(cè)和SIC多用戶檢測(cè)隨信噪比改變時(shí)的誤碼率曲線圖。從圖中我們可以看到SIC多用戶檢測(cè)的性能優(yōu)于PIC多用戶檢測(cè)的性能。這是因?yàn)樵赑IC多用戶檢測(cè)中，SIC多用戶檢測(cè)功率較低的用戶收到的干擾要比相同用戶在并行干擾抵消中受到的干擾小，因此SIC性能要比PIC的誤碼性能好。

圖4給出了PIC多用戶檢測(cè)和SIC多用戶檢測(cè)隨用戶數(shù)改變時(shí)誤碼率的曲線圖。從圖中我們可以看出隨著用戶數(shù)的增加，SIC多用戶檢測(cè)的誤碼開(kāi)始快速增加，而PIC的誤碼率變化不大。從仿真我們可以得出，PIC多用戶檢測(cè)的性能優(yōu)于SIC多用戶檢測(cè)的性能。

總結(jié)

多址干擾已經(jīng)成為現(xiàn)階段CDMA系統(tǒng)所急需解決的問(wèn)題，由于它的存在使得系統(tǒng)容量受到限制，并且?guī)?lái)\"遠(yuǎn)近效應(yīng)\"，這兩點(diǎn)使多址干擾一直限制著CDMA系統(tǒng)的系統(tǒng)性能和容量的提高，而多用戶檢測(cè)技術(shù)以其優(yōu)越的性能已經(jīng)使其成為世界上最近科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一，它為我們解決CDMA系統(tǒng)中存在的多址干擾提供了很好的方法。隨著多用戶的理論的不斷成熟，它必將為我更好的解決多址干擾提供更好的途徑。

參考文獻(xiàn)

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