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1、本科毕业论文（设计） 多用户检测技术研究 学院、系 电子信息工程学院 电子系专业名称 电子信息科学与技术 多用户检测技术研究摘要：多用户检测是宽带CDMA通信系统中抗干扰的关键技术。多用户检测是综合考虑同时占用某个信道的所有用户或某些用户，消除或减弱其它用户对任一用户的影响，并同时检测出所有这些用户或某些用户的信息的一种信号检测方法。本文主要研究了CDMA移动通信系统的各种多用户检测算法的原理和优缺点。首先介绍了多用户检测技术的基本分类，主要有线性多用户检测和非线性多用户检测两类，前者包括解相关检测、线性最小均方误差检测，后者则以干扰抵消多用户检测为主，又分为串行和并行干扰消除多用户检测。然后
2、对各类多用户检测技术的特点进行了分析比较。文中通过仿真比较分析了传统检测器、串行干扰抵消检测器和解相关检测器等经典多用户检测器的误码率。随着多用户检测技术的发展越来越成熟，其应用领域也不断扩大，多用户检测成为目前研究的一个热点。关键词：多用户检测，串行干扰消除，并行干扰消除 RESEARCH ON MUTI-USER DETECTION TECHNIQUEAuthor: Hu BoTutor: Sun KaiAbstract: Multi-user detection is an anti-interference key technology in broadband CDMA system
3、. Multi-user detection is a method for signal detection; it overall evaluates all users or certain users who occupy some channels, other users to any users influence will be eliminated or weakened. In the meantime, information of all users or certain users is detected. This article focuses on the pr
4、inciple and algorithm of Multiuser Detection (MUD) and discusses the main techniques available for data detection in wireless CDMA systems. MUD can be classified into two main parts: Linear MUD and Nonlinear MUD. Linear MUD includes Decorrelating Detection and Minimum Mean-Square Error (MMSE) Linear
5、 MUD, while Nonlinear MUD includes Successive Interference Cancellation (SIC) and Parallel Interference Cancellation (PIC). In this paper, the pros and cons of recent and old techniques available in the literature are discussed. The performances of BER of some typical conventional multi-user detecto
6、rs, successive interference cancellation detector (SIC) and decorrelating detector are compared and analyzed through MATLAB simulation. With the multi-user detection technique becoming increasingly sophisticated, their applications have also expanded continuously, research of multi-user detection on
7、 the system become a hot topic at present.Key words: Multi-user detection (MUD), SIC, PIC目录1 绪论31.1 多用户检测技术产生背景31.2 多用户检测技术简介32 多用户检测技术32.1 多用户检测技术概述及其作用32.2 多用户检测技术工作原理32.3 多用户检测技术的分类32.3.1 解相关检测32.3.2 MMSE多用户检测32.3.3 多项式扩展(PE)多用户检测32.3.4 盲自适应多用户检测33 非线性多用户检测33.1 引言33.2 串行干扰消除33.2.1 串行干扰消除操作过程及注意事项
8、33.2.2 串行干扰消除检测算法33.2.3 串行干扰消除检测算法的优缺点33.3 并行干扰消除33.3.1 并行干扰消除操作过程及注意事项33.3.2 并行干扰消除检测算法33.3.3 并行干扰抵消算法的特点34 MATLAB仿真与分析34.1 传统检测和解相关检测的比较34.2 传统检测和干扰消除接收机的比较34.3 线性干扰消除和非线性干扰消除的性能比较3结论3参考文献3 内蒙古大学本科学年论文（设计） 第19页多用户检测技术研究1 绪论1.1 多用户检测技术产生背景第三代移动通信系统是能够满足国际电联提出的IMT-2000/FPLMTS系统标准的新一代移动通信系统，要求具有很好的网络
9、兼容性，能够实现全球范围内多个不同系统间的漫游，不仅要为移动用户提供话音及低速率数据业务，而且要提供广泛的多媒体业务。ITU已对IMT-2000的测试环境提出了具体标准，给出了表征IMT-2000系统的最低限度的参数，包括支持的数据速率范围、误码率标准、单向的时延标准、激活因子和业务量模型。根据ITU的标准，世界各大电信公司联盟均已提出了自己的第三代移动通信系统方案,主要有以日本DoCoMo公司为首提出的W-CDMA、美国Lucent和Motorola等公司提出的CDMA2000、欧洲西门子和阿尔卡特等公司提出的TD-CDMA以及我国提出的拥有自主知识产权的TD-SCDMA。总体来说，虽然这些
10、方案不甚相同，但是全世界在第三代移动通信系统中采用宽带码分多址(CDMA)技术已经达成共识。我国现在已经具备了第二代移动通信系统的整体开发能力，但在第三代移动通信系统的研究开发方面还刚刚起步。当前最为迫切的任务是进行宽带CDMA通信系统的关键技术的研究工作，要努力形成自己的专利技术，提高中国电信业的独立性和与外国电信厂商竞争的能力。宽带CDMA通信系统的关键技术包括抗干扰(多用户检测)、抗多径衰落(天线分集和RAKE接收)、抗远近效应(功率控制)等，而它们之间又是相辅相成、互相补充的，均为当前研究的热点。近年来移动通信一直是全球电信业的热点, 其发展状况备受瞩目。目前全球的移动电话用户数量已超
11、过23亿, 移动通信将在未来的通信方式中占据越来越重要的位置。移动通信系统在经历第一代和第二代后, 第三代移动通信系统(3G)在2003年进入准备启动阶段, 到2006年5月底, 全球共颁发了156张3G许可证。与前两代系统相比, 第三代移动通信系统的主要特征是可提供丰富多彩的移动多媒体业务, 而且有更大的系统容量、更好的通信质量, 能在全球范围内更好地实现无缝漫游及为用户提供包括话音、数据及多媒体等在内的多种业务。目前国际电联接受的3G标准主要有以下三种:WCDMA、CDMA2000与TD-SCDMA。因此，码分多址接入(Code Division Multiple Access, CDMA
12、)技术已经成为第三代移动通信系统中的主流技术。与传统的FDMA、TDMA系统相比, CDMA系统具有频率规划简单、软容量、保密性好、易于无缝切换和宏分集等优点,但CDMA系统的主要缺陷就是由多址干扰带来的容量限制。在蜂窝移动码分多址通信中, 干扰大概分为三种类型:加性白噪声干扰、多径干扰与多用户间的多址干扰。由于在同一个小区间同时通信的用户不是一个而是多个,在码分多址中多个用户占用同一时隙、同一频率,当同时通信用户数较多时,多址干扰成为最主要的干扰。CDMA系统是一个多入多出(MIMO)系统，采用传统的单入单出(SISO)检测方法,如匹配滤波器,不能充分利用用户间的信息,而将多址干扰认为是高斯
13、白噪声。所以多址干扰不仅严重影响系统的抗干扰性,而且也严格限制了系统的容量提高。在多径衰落环境下,由于各个用户之间所用的扩频码通常难以保持正交,因而造成多个用户之间的相互干扰,并限制系统容量的提高。解决以上问题的一个有效方法是使用多用户检测技术(Multiple User Detection, MUD)。1.2 多用户检测技术简介多用户检测是宽带CDMA通信系统中抗干扰的关键技术。在实际的CDMA通信系统中，各个用户信号之间存在一定的相关性，这就是多址干扰(Multiple Access Interference ,MAI)存在的根源。由个别用户产生的固然很小，可是随着用户数的增加或信号功率的
14、增大，就成为宽带CDMA通信系统的一个主要干扰。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，因而抗干扰能力较差；多用户检测(Multi-User Detection, MUD)技术在传统检测技术的基础上，充分利用造成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，因此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。目前寻求MUD技术与其它技术结合的方法,以实现联合优化。现在研究较多的有MUD技术与空时二级信号处理、信道编码、功率控制等技术的结合；另外,还有用神经网络实现多用
15、户检测可以考虑系统的非线性、非平衡性和非高斯性,因此,基于神经网络的多用户检测近来也受到人们的注意。还有将智能天线技术引入多用户检测,实现码分和空分的有力结合。相信, 随着第三代通信系统逐步步入商用阶段,由于用户数急剧膨胀,系统中的多址干扰会日益严重, 因此对多用户检测技术的需求会更加迫切,多用户检测技术联合其他优化技术必将发挥它重要的作用,它的发展将会进一步完善第三代移动通信系统。2 多用户检测技术2.1 多用户检测技术概述及其作用多用户检测是第三代移动通信系统中宽带CDMA通信系统抗干扰的关键技术。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，因而抗多址干扰()能力较差；如图2.1所示，多用户检测(Multi-User Detection, MUD)技术在传统检测技术的基础上，通过取消小区间干扰来改进性能，增加系统容量。实际容量的增加取决于算法的有效性、无线环境和系统负载。充分利用造成多址干扰的所有用户信号信息对多个用户做联合检测或从接收信号中减掉相互间干扰的方法，有效地消除的影响，从而具有优良的抗干扰性能。在理想情况下，应用多用户检测技术，系统的性能将接近单用户时的性能。这显然消除了“远近”效应的影响，可以简化用户的功率控制，降低系统对功率控制精度的要求。并且由于的消除，用户在较小的信噪比下就可达到可靠的性能，
