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1、吉林大学硕士学位论文摘要第三代移动通信系统采用直序扩频码分多址( D S / C D M A ) 方式。 C D M A的概念起源于扩频通信，为蜂窝应用提供了一种先进的技术。它基于一种新的接入方式，这种方式使用码字来识别用户和基站。C D M A 系统中每个用户都有自己的特定地址码，利用公共信道传输信息，这种通信技术就是所谓的码分多址。在目 前实际的C D M A 通信系统中， 存在着多种形式的干扰。 其中，多址干扰( M A I ) 是由于多个用户的随机接入，所使用的扩频码集一般并非严格正交，导致互相关系数非零而引起各用户间的相互干扰。由个别用户产生的M A I 固然很小，可是随着用户数的增
2、加或信号功率的增大， M A I 就成为宽带C D M A 通信系统的一个主要干扰，在异步传输信道以及多径传播环境中多址干扰将更为严重。 在C D M A 系统中随着同时接入系统的用户数的增加， 多址干扰的功率也在增加， 致使误码性能下降，并可能产生强信号抑制弱信号的“ 远一 近” 效应( N e a r - F a r E f f e c t s ) ，导致系统的容量受到限制。因此，随着C D M A 商用化进程的加快，提高带宽效率，缓解多址干扰、克服“ 远一 近” 效应的影响成为一个引人注目的课题。而多用户检测技术正是抗干扰、大幅度提高C D M A 系统容量的关键技术，并得到了人们的广泛
3、关注。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匹配处理，因而抗M A 工 干扰能力较差;多用户检测 ( M u l t i - U s e rD e t e c t i o n , M U D ) 技术在传统检测技术的基础上，充分利用造成撇工 干扰的所有用户信号信息对单个用户的信号进行检测， 从而具有优良的抗干扰性能，解决了远近效应问题，降低了系统对功率控制精度的要求，可以更加有效地利用上行链路频谱资源，显著提高系统容量。多 用 户 检 测的 想 法 最 早 在1 9 7 9 年由 K . S . S c h n e i d e r 提出 ， 1 9 8 6 年
4、S . V e r d u将多用户检测的理论向前推动了一大步， 认为多址干扰是具有一定结构的有效信息，理论上证明了采用最大似然序列( M L S D ) 可以逼近单用户接收性能，并有效地克服了“ 远一 近” 效应， 大大提高了 系统容量， 从而开始了 对多用户检测的广泛研究。 但是，由于基带处理的算法复杂，实现起来硬件量大，实吉林大学硕士学位论文时性也很难保证，导致多用户检测技术实现起来比较困难。因此人们开始研究各种次优多用户检测器，要求在保证一定性能的条件下能够将复杂度降低到工程上可以接受的程度。解相关检测器是线性次优多用户检测器的一种，具有优良的性能。它是对匹配滤波器组输出的信号进行线性变
5、换后再作符号判决，这种线性变换能完全消除多址干扰，并且解相关检测器不需要知道各用户的信号幅度，其性能与多址干扰的功率无关，仅要求扩频码同步，而这也是解扩所必需的。解相关检测器的这个特性， 非常适合于抗“ 远一近效应” ， 这在实际系统中具有很大的优势。在大多数情况下解相关检测器相比传统检测器而言具有性能和容量上的提高，而且不需要估计接收信号的幅度，与最大似然序列检测器相比计算复杂度大大降低，但是求R 的运算量也很大，成为实际应用的瓶颈。本论文介绍了一种近似的解相关检测器的 算法，并对其性能进行了深入地讨论，提出将近似解相关检测器应用于实际系统的可能性。本文从理论上分析了近似解相关检测器的性能，
6、并在理论模型上进行了仿真，用实际数据说明了近似解相关检测器应用于实际系统的可行性。 本文首先用M A T L A B 实现了扩频码生成器， 产生了m 序列和G o l d 序列。 然后从理论上推导了近似解相关检测器的数学模型， 分析了 其误码率性能， 最后用计算机在M A T L A B 的环境中进行了性能仿真和分析。 通过在四种不同条件下的仿真，验证了 理论分析的正确性。 从数值结果可以看出， 近似解相关检测器的在四种实验条件下，均远优于传统检测器， 但在多址干扰严重的条件下劣于解相关检测器。 然而，在当用户间扩频序列的互相关系数减小时， 该检测器的性能将有大幅的提高，向解相关检测器的性能逼
7、近。但与解相关检测器相比，这种检测器具有运算复杂度低，实现容易等特点，使其有可能在实际系统中使用。吉林大学硕士学位论文Ab s t r a c tWi d e b a n d C D MA i s a s t r o n g c a n d i d a t e f o r t h i r d m o b i l e c e l l u l a r s y s t e m.T h i r d G e n e r a t i o n Wi r e l e s s S y s t e m ( 3 G ) h as g a i n e d a n i n c r e as e d i n t e r
8、e s t d u ri n g t h el as t f e w y e a r s a n d w i l l b e t h e n e x t s t o r m in w i r e l e s s c o m m u n i c a t i o n s . T h i s h asb e e n f u e l l e d b y a l a r g e n u m b e r o f u s e r s r e q u i ri n g s im u l t a n e o u s m u l t i - d i m e n s i o n a lh i g h d a t a
9、 r a t e w i r e le s s t r a n s m is s i o n . B u t t h e c h a n n e l c a p a c i ty i s b a d l y l i m i t e d b yt h e m u lt i p l e a c c e s s I n t e r f e r e n c e ( MA I ) . T o o v e r c o m e t h e M A I , s e v e r a l a p p r o a c h e sh a v e b e e n c o n s i d e r e d i n r e
10、f e r e n c e s .T h e l i n e a r m u l t i - u s e r r e c e i v e r i s a t y p i c a l c l as s o f m u l t i - u s e r d e t e c t o r .H o w e v e r t h e c o m p u t a t i o n a l c o m p l e x i ty o f l i n e a r m u lt i - u s e r r e c e i v e r i n c r e as e se x p o n e n t i a l l y w
11、 i t h t h e n u m b e r o f u s e r , a n d t h e t r a n s f o r m a t i o n m a t ri x i s t o o l a r g et o o p e r a t e . T h e r e f o r e , i n t h i s p a p e r , a n e w p r o c e s s i n g m e t h o d o f d e c o r r e l a t i n gd e t e c t o r f o r C D MA s y s t e m w i t h m a t r i
12、 x t r a n s f o r m i s p r e s e n t e d , w h i c h i sc o n v e n i e n t f o r f ast p r o c e s s i n g o f m u l t i - u s e r s i g n a ls . T h e s i m u l a t i o n r e s u l t s i n d i c a t et h a t o u r me t h o d i s e ff e c t i v e .T h e d e c o r r e l a t i n g d e t e c t o r i
13、 s o n e o f t h e l i n e a r m u l t i - u s e r r e c e i v e r ， a n d i t h a sg o o d p e r f o r m a n c e . T h e m a i n p o i n t o f d e c o r r e l a t i n g r e c e i v e r i s : l e t M A Ie q u i v a l e n t t o t r a n s m i s s i o n r e s p o n s e m a t r i x R o f t h e c h a n n
14、 e l , a n d t h e t r a n s m i s s i o nm a t r i x R o n ly r e l a t e s t o t h e s p r e a d - s p e c t r u m s e q u e n c e s a n d t h e d e l a y s a m o n g e a c hs e q u e n c e . T h u s , i n o r d e r t o e l im i n a t e t h e r e l a t i v i ty o f e a c h s p r e a d - s p e c t
15、r u ms e q u e n c e s , a n d a c h i e v e t h e a i m o f i n t e r f e r e c a n c e l l a t i o n , s i g n a l i s m u l t i p l i e d b y in v e r s i o n m a tr ix T = R 1 a ft e r p as s t h r o u g h K m a t c h e d f i lt e r .T h e d e c o r r e l a t i n g d e t e c t o r i s t h e o p
16、t i m u m re c e i v e r i n n e a r - f a r e n v i r o n m e n tw i t h a l a r g e n u m b e r o f u s e r s , i t d o e s n o t r e q u i re k n o w l e d g e o f t h e r e c e i v e d s i g n a lp o w e r . B u t t h e c o m p u t a t i o n a l c o m p l e x i ty i n c r e as e s e x p o n e n t i a l l y w i t h t h e n u m b e ro f u s e r s , a n d i n t h e as y n c h r o n o u s s y s t e m t h e t r a n s f o r m a t i o n m a t r i x R i ss e m i - i n fi n i t e o r t o o l a r
