第 20 卷 第 3 期 南 京 邮 电 学 院 学 报 ( 自 然 科 学 版) Vol. 20 No. 3
2000 年 9 月 Journal of Nanjing University of Posts and Telecommunications ( Natural Science) Sep. 2000
文章编号: 1000-1972( 2000) 03- 0037-05
CDMA系统中的多用户检测技术
钱小聪, 郑宝玉
(南京邮电学院 信息工程系, 江苏 南京 210003
摘 要: 传统的直接序列扩频- 码分多址( DS-CDMA) 通信系统 中, 多址干 扰( MAI) 的 存在制约 了系统 的
性能和容量。一个较好的解决办法是多用户检测。集 中讨论 了次佳 多用户 检测( 包括各 种线性 方
案和 非线性方案) , 给出了它们的结构, 分析和 比较了 它们的性 能。最后 还提出 了一种结 合最小 均
方误差(MMSE) 检测的连续干扰抵消( SIC) 方案, 其性能好于单 一的 SIC 和 MMSE 检测器。
关键词: 码分多址; 多用户检测; 连续干扰抵消
中图分类号:TN914.53 文献标识码: A
1 引 言
码分多址( CDMA) 移动通信系统具有抗干扰、容
量大、保密性好以及软越区切换等优良性能, 但由于
扩频码一般不严格正交, 其非零互相关系数会引起
各用户之间的相互干扰, 称为多址干扰( MAI) 。MAI
的存在使得系统容量受到限 制, 并且带来“ 远近效
应”, 严重影响系统性能。MAI 抑制理论和技术的基
本思想是利用 MAI 中包含的用户互相关信息来估
计、降低或消除 MAI 的影响。1986 年, S. Verdu 设计
和分析了高斯噪声信道中的最佳多用户检测器, 显
示了 CDMA 系统 改善性能和提高 容 量的巨 大潜
力
[ 1]
, 次佳多用户检测方案可分为线性和非线性检
测器两大类。前者主要包括解相关检测器和最小均
方误差(MMSE) 检测器; 后者包括连续干扰抵消检测
器、并行干扰抵 消检测器及迫零 判决反馈检测器
等
[ 1~ 3]
。它们在性能上接近于最佳检 测器, 但实现
复杂度却大大降低。本文总结了上述检测方案的原
理, 并在加性高斯白噪声信道下的直接序列扩频-码
分多址( DS-CDMA) 系统模型中对它们的性能进行了
计算机模拟和分析, 最后提出了一种结合 MMSE 的
改进型连续干扰抵消检测方案, 计算机模拟表明其
性能优于单一的连续干扰抵消器 ( SIC) 和 MMSE 检
测器。
收稿日期: 1999-12-30; 修回日期: 2000-02-29
2 多用户检测的概念
2.1 系统模型
考虑加性高斯白噪声信道下的同步 DS-CDMA
系统, 其基带接收信号为
r ( t ) =
∑
K
k= 1
A
k
b
k
S
k
( t ) + n( t ) ( 1)
式中, K 为用户数, b
k
∈ { - 1, 1} 、A
k
和S
k
( t) 分别为
第 k 个用户的信息比特、信号幅度和归一化扩频序
列, n( t) 为噪声。把 r ( t) 按扩频序列的码片速率 f c
采样, 得到: r= SAB+ n。这里, S = [ s
1
, s
2
, …, s
K
] ,
s
k
为 s
k
( t ) 经 f
c
采样 得的列向 量, ‖ s
k
‖
2
= 1;
A= diag( A
1
, A
2
, …, A
K
) ; b= [ b
1
, b
2
, …, b
K
]
T
; n~
N ( 0 , σ
2
I)
[4]
。
2.2 传统检测器
传统的检测器用 K 个相关器分别对 r ( t) 进行
相关运算后进行硬判决, 得到各用户数据。它的性
能决定于扩频序列间的相关性。K 路相关器的软输
出y
k
构成向量y= [ y
1
, y
2
, …, y
K
]
T
, 有:
y = S
T
R = RAB + z ( 2)
式中, R= S
T
S 为扩频序列相关矩阵, [ R]
i, j
= s
T
i
s
j
。
当 i= j 时, [ R ]
i , j
= 1; 当 i ≠ j 时, 0 ≤ [ R ]
i, j
< 1。
yk = s
T
kr
= A
k
b
k
+
∑
K
i= 1
ρ
i , k
A
i
b
i
+ s
T
k
n
= A
k
b
k
+ MAI
k
+ z
k
k = 1, 2, …, K ( 3)
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