1、北郵信息理論北郵信息理論與技術(shù)教研中心與技術(shù)教研中心 BUPT Information Theory & Technology Education & Research Center 第九章第九章多用戶檢測技術(shù)多用戶檢測技術(shù) BUPT Information Theory & Technology Education & Research Center 2多用戶檢測多用戶檢測 碼分多址蜂窩移動通信系統(tǒng)的干擾源碼分多址蜂窩移動通信系統(tǒng)的干擾源 加性高斯白噪聲加性高斯白噪聲 多徑衰落干擾多徑衰落干擾 多址干擾多址干擾 在用戶數(shù)比較多時，多址干擾在用戶數(shù)比較多時，多址

2、干擾 多徑衰落多徑衰落 白噪聲白噪聲 傳統(tǒng)的傳統(tǒng)的CDMA檢測：把其他干擾作為檢測：把其他干擾作為白噪聲處理白噪聲處理 在用戶數(shù)很多的情況下，其它用戶的干擾看成多個在用戶數(shù)很多的情況下，其它用戶的干擾看成多個獨(dú)立獨(dú)立的隨的隨機(jī)變量，通過機(jī)變量，通過大數(shù)定理大數(shù)定理，他們之和服從，他們之和服從高斯分布高斯分布。 但是實(shí)際上但是實(shí)際上CDMA中有中有特殊的碼字關(guān)系特殊的碼字關(guān)系，可以通過特定的方，可以通過特定的方式，把這些干擾去除掉式，把這些干擾去除掉 不論是多徑干擾還是多址干擾，其本質(zhì)上并不是純粹無用的白噪不論是多徑干擾還是多址干擾，其本質(zhì)上并不是純粹無用的白噪聲，而是有聲，而是有強(qiáng)烈結(jié)構(gòu)性強(qiáng)烈

3、結(jié)構(gòu)性的偽隨機(jī)序列信號，而且各用戶間與各條的偽隨機(jī)序列信號，而且各用戶間與各條路徑間的相關(guān)函數(shù)都是已知的路徑間的相關(guān)函數(shù)都是已知的 再次說明：干擾不可怕，有先驗(yàn)信息就可以刪除再次說明：干擾不可怕，有先驗(yàn)信息就可以刪除BUPT Information Theory & Technology Education & Research Center 3 多用戶檢測的主要優(yōu)點(diǎn)多用戶檢測的主要優(yōu)點(diǎn) 1、它是消除或減弱、它是消除或減弱CDMA中中多址干擾多址干擾的有效手段，也是的有效手段，也是消除或減弱消除或減弱CDMA中多徑干擾的有效手段。中多徑干擾的有效手段。 2、能夠消除或減弱、能夠

4、消除或減弱CDMA中中遠(yuǎn)近效應(yīng)遠(yuǎn)近效應(yīng)，簡化簡化CDMA系系統(tǒng)中的統(tǒng)中的功率控制功率控制，降低功率控制的精度要求。，降低功率控制的精度要求。 3、彌補(bǔ)、彌補(bǔ)CDMA中由于正交擴(kuò)頻碼互相關(guān)性不理想所帶來中由于正交擴(kuò)頻碼互相關(guān)性不理想所帶來的一系列消極影響，改善的一系列消極影響，改善CDMA系統(tǒng)性能，系統(tǒng)性能，提高系統(tǒng)容提高系統(tǒng)容量、擴(kuò)大小區(qū)覆蓋范圍量、擴(kuò)大小區(qū)覆蓋范圍。 多用戶檢測的主要缺點(diǎn)多用戶檢測的主要缺點(diǎn) 大大增加大大增加CDMA系統(tǒng)的系統(tǒng)的設(shè)備復(fù)雜設(shè)備復(fù)雜度，增加度，增加CDMA 系統(tǒng)的系統(tǒng)的處理時延。處理時延。 需要知道其它正在通信的擴(kuò)頻碼字需要知道其它正在通信的擴(kuò)頻碼字 其它用戶的信

5、道估計(jì)其它用戶的信道估計(jì) 多用戶檢測多用戶檢測BUPT Information Theory & Technology Education & Research Center 49.2 最優(yōu)多用戶檢測技術(shù)最優(yōu)多用戶檢測技術(shù) 9.2.1 同步同步最優(yōu)多用戶檢測最優(yōu)多用戶檢測白噪聲信道中的接收信號模型白噪聲信道中的接收信號模型 兩個擴(kuò)頻序列之間的相關(guān)系數(shù)為：兩個擴(kuò)頻序列之間的相關(guān)系數(shù)為： 1( )( )( )Kkk kky tAb s tn t0,tT0( )( )Tijijs t s t dtBUPT Information Theory & Technology Edu

6、cation & Research Center 5 第第 個濾波器輸出的采樣信號為：個濾波器輸出的采樣信號為： 采用矩陣表示形式，上式可以表示為：采用矩陣表示形式，上式可以表示為：kkkjjjkkj kyAbAbny RAb nk12,TKy yyy12,TKb bbb12000000KAAAA12,TKn nnnR：碼字間的相關(guān)矩陣：碼字間的相關(guān)矩陣B：發(fā)送比特信息，如果此方程可解，：發(fā)送比特信息，如果此方程可解，所有所有的發(fā)送信息都解出來，不只是的發(fā)送信息都解出來，不只是一路信息一路信息A：每個信號的接收幅度，需要知道：每個信號的接收幅度，需要知道其它信息的其它信息的信道估計(jì)信道

7、估計(jì)。9.2.1 同步同步最優(yōu)多用戶檢測最優(yōu)多用戶檢測BUPT Information Theory & Technology Education & Research Center 6 多用戶檢測的目的是聯(lián)合檢測解調(diào)發(fā)送比特向量，使多用戶檢測的目的是聯(lián)合檢測解調(diào)發(fā)送比特向量，使聯(lián)合似然概率最大聯(lián)合似然概率最大。 聯(lián)合最優(yōu)檢測準(zhǔn)則聯(lián)合最優(yōu)檢測準(zhǔn)則 上述準(zhǔn)則可以等價為：上述準(zhǔn)則可以等價為： 一般解不出來，是個一般解不出來，是個NP問題，需要窮舉問題，需要窮舉22011argmaxexp( )( )2KTkk kky tb As tdtbb 2TTTbb Ay b A RAb9.2

8、.1 同步同步最優(yōu)多用戶檢測最優(yōu)多用戶檢測BUPT Information Theory & Technology Education & Research Center 7 9.2.2 異步異步最優(yōu)多用戶檢測最優(yōu)多用戶檢測三個用戶的異步時序關(guān)系 用戶1用戶2用戶3123TTT BUPT Information Theory & Technology Education & Research Center 8 異步CDMA系統(tǒng)的接收信號： 同步CDMA系統(tǒng)： 標(biāo)準(zhǔn)的白噪聲信道中單用戶碼間干擾信號模型 ：1( )( ) ()( )KMk kkkkiMy tAb i

9、 s tiTn t12K12KAAAA12( )( )( )( )Ks ts ts ts t(1)kkTKBUPT Information Theory & Technology Education & Research Center 9 由于多徑效應(yīng)的存在，不管是同步CDMA還是異步CDMA，此時每個用戶本身的數(shù)據(jù)流就含有多徑時延引入的碼間干擾，這樣典型的多徑多用戶系統(tǒng)中的多址干擾、多徑干擾都可以統(tǒng)一等效為單用戶數(shù)據(jù)流中的碼間干擾。 從另一方面來看，也可以將異步CDMA的信號模型看作同步CDMA的信號模型的特例。這種等效觀點(diǎn)在分析異步CDMA系統(tǒng)時非常方便。 BUPT Inf

10、ormation Theory & Technology Education & Research Center 10 異步CDMA等效為碼間干擾的示例 T/4T/2T3 /4TBUPT Information Theory & Technology Education & Research Center 11 異步CDMA系統(tǒng)中相關(guān)系數(shù)的示意 當(dāng) 時，相關(guān)系數(shù)定義為： lslsks( )lk( )klkl( )( ) ()Tklkls t s tdt0( )( ) ()lkkls t s tTdt0,TBUPT Information Theory &

11、 Technology Education & Research Center 12 第 個匹配濾波器時刻輸出的信號可以表示為： 上式對應(yīng)的矩陣表示為：k( )( )(1)( )( )(1)( )jkjkkkkjjkjjjjkj kj kjjkjjjjkkj kj ky iA b iA b iA b iA b iA b in i( )(1)(1)(0)( )(1)(1)( )TiiiiiyRAbRAbRAbnBUPT Information Theory & Technology Education & Research Center 13 0均值高斯隨機(jī)過程的相關(guān)矩陣

12、為： 相關(guān)矩陣 和 定義為： 222(1) ,1;(0) ,;( )( )(1),1;,TTif jiif jiEiiif jiotherwise RRnnR0(0)R(1)R1,;(0),;,;jkjkkjifjkRifjkifjk0;(1),;jkkjifjkRifjkBUPT Information Theory & Technology Education & Research Center 14 異步CDMA檢測的目標(biāo)也是最大化似然概率： 令 ， 維矩陣 (2)22( ),(2)1exp( )( )2MTtMTP y t tMTMTy tSdt bb12,Kdiag

13、A AAA(21)(21)KMKMMA0A0A(0)(1)(1)(0)(1)(1)(0)(1)(0)TTRR000RRR00R0RR00000RRBUPT Information Theory & Technology Education & Research Center 15 進(jìn)一步，令 ，則聯(lián)合優(yōu)化準(zhǔn)則可以化簡為： 上述聯(lián)合優(yōu)化準(zhǔn)則的計(jì)算復(fù)雜度是 ，需要進(jìn)一步分析矩陣 的結(jié)構(gòu)，從而能夠降低運(yùn)算量。首先分析三用戶情況的矩陣結(jié)構(gòu)，如下式所示。TMMHA RA 22( ) ( )( )2ttTTMSy t dtSdtbbbb A yb Hb(21)(2)KMOH21121213

14、1322112223232121231133223331313232212211331112121313223322112223232311332233131322232321213000000000000000000AA AA AA AAA AA AA AA AAA AA AA AA AAA AA AA AA AAA AA AA AAA AAA AA AA AH2113322333131323222121313111212131323232211222323231133223300000000A AAA AA AA AA AAA AA AA AA AAA AA AA AABUPT Infor

15、mation Theory & Technology Education & Research Center 16 對于一般的 用戶的 矩陣應(yīng)當(dāng)是帶狀對稱矩陣，只在 條對角線上有值。 引入記號 表示 模 的余數(shù)，即存在整數(shù) ，滿足 。對于該矩陣的元素，可以歸納如下性質(zhì)： (1) (2) (3) (4) (5) 對于用戶異步CDMA系統(tǒng)，需要簡化代價函數(shù)。 HK(21)K ( )1,2,jKjKi( )jjiK2,( )j jjhA,k iK n iKk nhh,0,j lhif jlK,i jj ihh,()( )(), ( ),1,2,1j n jj njj njhAAnK

16、2TTMbb A yb HbBUPT Information Theory & Technology Education & Research Center 17 代價函數(shù)第一部分簡化為 ： 利用的 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可以將第二部分簡化為： 可以把優(yōu)化度量表示為：(1)( )1MKTMjjjjMKAb y b A yH(1)1( )( )()(), ( )112MKjTjjjjj nj nj njjMKlj KAbAbbA b Hb(1)1( )(,)MKjjjjMKb bx1( )( )()(), ( )1( , )22( )Kjjjjj nj njnuAuyuAx n Ax1111(

17、1),(2),(1)(2),(1),TjjjjjjjjjxxxKxx KbfbxxBUPT Information Theory & Technology Education & Research Center 18 在BPSK調(diào)制的特例下，度量計(jì)算可以進(jìn)一步簡化為： 時刻的 狀態(tài)對應(yīng)的度量可以計(jì)算如下：1( )()(), ( )1( , )( )Kjjjj nj njnuAu yx n Ax1j 1jx111111111111()max0,(1),(2),(1)0,(1),(2) ,1,(1),(2),(1)1,(1),(2)jjjjjjjjjjjjjjjjJxxKxKJxx

18、KxxKxKJxxKxBUPT Information Theory & Technology Education & Research Center 19 的異步CDMA對應(yīng)的Trellis圖 3K 00011011000110110001101100011011010101010101010101010101BUPT Information Theory & Technology Education & Research Center 20 因此在每個狀態(tài)，Viterbi算法需要進(jìn)行如下計(jì)算： (1) 計(jì)算分支度量 和 ； (2) 計(jì)算兩個累加求和； (3)

19、 兩個度量進(jìn)行比較，選擇最大值。 通過簡化，采用Viterbi算法來進(jìn)行迭代計(jì)算度量，檢測單個比特的運(yùn)算量降低為 ，這是一種非常富有創(chuàng)見的設(shè)計(jì)思想，盡管運(yùn)算量仍然是指數(shù)復(fù)雜度，但與原來相比，計(jì)算復(fù)雜度大大降低了。 ( ,0)jx( ,1)jx2KOBUPT Information Theory & Technology Education & Research Center 219.3 線性多用戶檢測技術(shù)線性多用戶檢測技術(shù) 9.3.1 解相關(guān)檢測器解相關(guān)檢測器 令變換矩陣令變換矩陣 ，左乘上式兩端，得到：，左乘上式兩端，得到：則每個用戶的判決比特為：則每個用戶的判決比特為： 線

20、性變換后的噪聲向量線性變換后的噪聲向量 的相關(guān)矩陣為，的相關(guān)矩陣為，可見，解相關(guān)檢測器可以完全消除多址干擾，但是同時可見，解相關(guān)檢測器可以完全消除多址干擾，但是同時增大了增大了高高斯噪聲功率。非常類似于單用戶碼間干擾信道中的斯噪聲功率。非常類似于單用戶碼間干擾信道中的迫零均衡迫零均衡（ZFZF）。 yRAbn1decTR11decbR yAbR nAbz1sgnkkbR yz1121TTEEzzRnnRR對于多用戶對于多用戶CDMA接收信號模型：接收信號模型：窮舉法過于復(fù)雜，尋找簡單（窮舉法過于復(fù)雜，尋找簡單（次優(yōu)次優(yōu)）的算法）的算法線性多用戶檢測線性多用戶檢測干擾抵消干擾抵消BUPT Inf

21、ormation Theory & Technology Education & Research Center 22解相關(guān)檢測器解相關(guān)檢測器 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 比傳統(tǒng)的單用戶檢測性能好，容量大比傳統(tǒng)的單用戶檢測性能好，容量大 比最大似然檢測相比比最大似然檢測相比 不需要幅度估計(jì)，未知用戶能量的最大似然檢測不需要幅度估計(jì)，未知用戶能量的最大似然檢測 計(jì)算復(fù)雜度小計(jì)算復(fù)雜度小 是次優(yōu)的是次優(yōu)的 有一定的抗遠(yuǎn)近效應(yīng)能力有一定的抗遠(yuǎn)近效應(yīng)能力 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 放大噪聲放大噪聲 矩陣求逆難，化簡，低維矩陣求逆矩陣求逆難，化簡，低維矩陣求逆 計(jì)算量還是比較大計(jì)算量還是比較大BUPT Infor

22、mation Theory & Technology Education & Research Center 23 最小均方誤差最小均方誤差(MMSE)檢測器：考慮檢測器：考慮背景噪聲背景噪聲和和接收接收信號功率信號功率的線性檢測器。的線性檢測器。目標(biāo)：目標(biāo)：最小化均方誤差最小化均方誤差代價函數(shù)，即最小化發(fā)送比特向量和代價函數(shù)，即最小化發(fā)送比特向量和匹配濾波器組輸出向量之間的均方誤差：匹配濾波器組輸出向量之間的均方誤差： 求梯度可得到線性變換矩陣為：求梯度可得到線性變換矩陣為： MMSE判決向量為：判決向量為： 則每個用戶的判決比特為：則每個用戶的判決比特為： 2argminE

23、TbTy221()MMSETRA122MMSEbRAy122sgnkkbRAy9.3.2 MMSE檢測器yRAbn1sgnkkbR yBUPT Information Theory & Technology Education & Research Center 249.3.2 MMSE檢測器 MMSE是解相關(guān)檢測的是解相關(guān)檢測的修正修正 在抑制干擾和提高噪聲功率之間取在抑制干擾和提高噪聲功率之間取平衡平衡 引入一定的引入一定的殘留多址干擾殘留多址干擾換取噪聲的降低換取噪聲的降低 均方誤差最小。均方誤差最小。 當(dāng)噪聲趨近于當(dāng)噪聲趨近于0，MMSE等價于解相關(guān)檢測器等價于解相關(guān)檢

24、測器 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 需要估計(jì)信號的接收幅度（信道估計(jì)），對估計(jì)誤需要估計(jì)信號的接收幅度（信道估計(jì)），對估計(jì)誤差敏感差敏感 抗遠(yuǎn)近效果不如解相關(guān)檢測抗遠(yuǎn)近效果不如解相關(guān)檢測 復(fù)雜度還是高，矩陣求逆復(fù)雜度還是高，矩陣求逆122MMSEbRAy1sgnkkbR yBUPT Information Theory & Technology Education & Research Center 25 9.3.3 多項(xiàng)式展開(PE)檢測器： 多項(xiàng)式展開檢測的變換矩陣為 ： 由此可得PE判決向量為： 則每個用戶的判決比特為： 0sNiPEiiwTR0sNiPEiiwbR y0sgnsNiki

25、ikbwR yBUPT Information Theory & Technology Education & Research Center 26 2階PE多用戶檢測器結(jié)構(gòu) 匹配濾波器組( )y tRRTTTTTTyRy2R y0w1w2w0w y1w Ry22w R y20iPEiiwbR yBUPT Information Theory & Technology Education & Research Center 27 據(jù)Cayley-Hamilton矩陣分解定理可知，對于有限的數(shù)據(jù)幀長，PE檢測器可以精確逼近解相關(guān)檢測器或MMSE檢測器。但當(dāng)數(shù)據(jù)幀長

26、較大時，需要非常高階的PE檢測器才能逼近解相關(guān)或MMSE檢測器。但通過優(yōu)化多項(xiàng)式系數(shù)，能夠以非常低階的多項(xiàng)式逼近線性變換矩陣。即采用合適的系數(shù)向量，可以得到： 或 10( )sNiiifwRRR1220()sNiiifwRRRABUPT Information Theory & Technology Education & Research Center 28 時變信道，干擾量成為時變信道，干擾量成為時變時變參量，怎么處理參量，怎么處理 自適應(yīng)處理，自適應(yīng)處理， 根據(jù)是否需要根據(jù)是否需要傳送訓(xùn)練傳送訓(xùn)練序列，自適應(yīng)檢測可以分為序列，自適應(yīng)檢測可以分為 非盲型：需要傳送訓(xùn)練序列，

27、分為解相關(guān)與非盲型：需要傳送訓(xùn)練序列，分為解相關(guān)與MMSE兩大類型兩大類型 與盲型：不需要。與盲型：不需要。 單用戶自適應(yīng)單用戶自適應(yīng)MMSE檢測器：每一個用戶檢測器：每一個用戶k的接收機(jī)采用的接收機(jī)采用一個橫向?yàn)V波器，而濾波器系數(shù)在每個比特接收后可根一個橫向?yàn)V波器，而濾波器系數(shù)在每個比特接收后可根據(jù)自適應(yīng)算法自動更新。據(jù)自適應(yīng)算法自動更新。 濾波器抽頭系數(shù)的個數(shù)濾波器抽頭系數(shù)的個數(shù)m一般要大于擴(kuò)頻增益一般要大于擴(kuò)頻增益N，以保證獲得足，以保證獲得足夠的統(tǒng)計(jì)信息，但是夠的統(tǒng)計(jì)信息，但是N也不能過大，過大會導(dǎo)致收斂速度變慢；也不能過大，過大會導(dǎo)致收斂速度變慢； 主要優(yōu)點(diǎn)：不需要其他用戶擴(kuò)頻碼的知

28、識，也不要求本用戶擴(kuò)頻主要優(yōu)點(diǎn)：不需要其他用戶擴(kuò)頻碼的知識，也不要求本用戶擴(kuò)頻序列準(zhǔn)確同步序列準(zhǔn)確同步 主要缺點(diǎn)：需要訓(xùn)練序列主要缺點(diǎn)：需要訓(xùn)練序列9.3.4 基于訓(xùn)練序列的自適應(yīng)基于訓(xùn)練序列的自適應(yīng)多用戶檢測器多用戶檢測器BUPT Information Theory & Technology Education & Research Center 29 單用戶自適應(yīng)單用戶自適應(yīng)MMSE第第k個用戶檢測器原理框圖個用戶檢測器原理框圖 TTT自適應(yīng)系數(shù)更新接收信號r(t)1kC2kCkmCSgn(.)訓(xùn)練序列kZ誤差kb-+單用戶自適應(yīng)單用戶自適應(yīng)MMSEBUPT Inform

29、ation Theory & Technology Education & Research Center 30 不僅需要訓(xùn)練序列，還要求其它用戶的擴(kuò)頻碼字不僅需要訓(xùn)練序列，還要求其它用戶的擴(kuò)頻碼字自適應(yīng)系數(shù)更新Sgn(.)訓(xùn)練序列kbkZ接收信號r(t)1( )S t2( )S t( )kS t1kC2kCkkC10Tdt20Tdt0kTdt誤差多用戶自適應(yīng)多用戶自適應(yīng)MMSEMMSE檢測器檢測器BUPT Information Theory & Technology Education & Research Center 31 直接從業(yè)務(wù)信號本身提取信道狀態(tài)

30、信息的自適應(yīng)型檢直接從業(yè)務(wù)信號本身提取信道狀態(tài)信息的自適應(yīng)型檢測技術(shù)，稱為盲自適應(yīng)檢測。但是盲算法最大問題是測技術(shù)，稱為盲自適應(yīng)檢測。但是盲算法最大問題是其收斂速度能否跟得上信道時變衰落的變化速度。由其收斂速度能否跟得上信道時變衰落的變化速度。由于盲自適應(yīng)多用戶檢測既不需要訓(xùn)練序列也不需要其于盲自適應(yīng)多用戶檢測既不需要訓(xùn)練序列也不需要其他用戶的擴(kuò)頻碼信息，所需要的信息幾乎與傳統(tǒng)的檢他用戶的擴(kuò)頻碼信息，所需要的信息幾乎與傳統(tǒng)的檢測器相同，因此它本質(zhì)上是一種單用戶抗多徑自適應(yīng)測器相同，因此它本質(zhì)上是一種單用戶抗多徑自適應(yīng)檢測器。盲算法的收斂速度慢是通病，特別對于快速檢測器。盲算法的收斂速度慢是通病

31、，特別對于快速時變信道，這是一個致命的弱點(diǎn)。但對于慢時變的移時變信道，這是一個致命的弱點(diǎn)。但對于慢時變的移動信道，它仍是很有吸引力的算法。動信道，它仍是很有吸引力的算法。9.3.5 盲自適應(yīng)多用戶檢測器盲自適應(yīng)多用戶檢測器BUPT Information Theory & Technology Education & Research Center 329.4 干擾抵消多用戶檢測器干擾抵消多用戶檢測器 基本原理：在接收端分別基本原理：在接收端分別估計(jì)和重建估計(jì)和重建各個干擾信號，然后各個干擾信號，然后從接收信號中從接收信號中減去減去某些或全部的某些或全部的多址干擾多址干擾估計(jì)。

32、估計(jì)。 與抗碼間干擾的判決反饋均衡器類似與抗碼間干擾的判決反饋均衡器類似 在判決反饋均衡器中，前面判決的符號反饋到接收端，以便消除后在判決反饋均衡器中，前面判決的符號反饋到接收端，以便消除后邊符號中的碼間干擾。邊符號中的碼間干擾。 這一類檢測器稱為這一類檢測器稱為判決反饋多用戶檢測器判決反饋多用戶檢測器。 用于重建用于重建MAI的比特判決信息可以是硬判決信息，也可以的比特判決信息可以是硬判決信息，也可以是軟判決信息。是軟判決信息。軟判決方法：是比特信息和幅度信息的聯(lián)合估計(jì)，很容易實(shí)現(xiàn)。軟判決方法：是比特信息和幅度信息的聯(lián)合估計(jì)，很容易實(shí)現(xiàn)。硬判決方法反饋：非線性方法，為了準(zhǔn)確重構(gòu)多址干擾，需要

33、可靠硬判決方法反饋：非線性方法，為了準(zhǔn)確重構(gòu)多址干擾，需要可靠估計(jì)接收信號的幅度。估計(jì)接收信號的幅度。 干擾抵消分為：串行干擾消除（干擾抵消分為：串行干擾消除（SIC）、并行干擾消除）、并行干擾消除（PIC）和迫零判決反饋（）和迫零判決反饋（ZF-DF）檢測器）檢測器BUPT Information Theory & Technology Education & Research Center 33 b1是未抵銷的判是未抵銷的判決結(jié)果決結(jié)果b2是一次抵銷后是一次抵銷后的判決結(jié)果的判決結(jié)果串行干擾抵消串行干擾抵消(SIC)檢測器檢測器BUPT Information Theory

34、 & Technology Education & Research Center 34 為了保證抵銷的為了保證抵銷的準(zhǔn)確性準(zhǔn)確性，有下列算法，有下列算法 首先：各用戶信號功率按強(qiáng)弱大小排隊(duì)。首先：各用戶信號功率按強(qiáng)弱大小排隊(duì)。 每次僅檢測一個用戶，且首先解調(diào)出的是每次僅檢測一個用戶，且首先解調(diào)出的是最強(qiáng)功率最強(qiáng)功率的用的用戶（戶（估計(jì)最準(zhǔn)確估計(jì)最準(zhǔn)確），再從總的接收信號中減去最強(qiáng)用戶），再從總的接收信號中減去最強(qiáng)用戶重構(gòu)的最強(qiáng)用戶干擾，然后再重建和抵消次強(qiáng)干擾，依重構(gòu)的最強(qiáng)用戶干擾，然后再重建和抵消次強(qiáng)干擾，依次類推下去。次類推下去。 串行干擾抵消器的性能，取決于用戶接收信號

35、的串行干擾抵消器的性能，取決于用戶接收信號的功率分功率分布布如果用戶接收信號的功率分布差別較大，則性能提高就明顯。如果用戶接收信號的功率分布差別較大，則性能提高就明顯。 SICSIC檢測的重要缺陷：檢測性能取決于初始數(shù)據(jù)估計(jì)的檢測的重要缺陷：檢測性能取決于初始數(shù)據(jù)估計(jì)的可靠性?？煽啃?。 估計(jì)的準(zhǔn)確性估計(jì)的準(zhǔn)確性順序處理，有時延順序處理，有時延串行干擾抵消串行干擾抵消(SIC)檢測器檢測器BUPT Information Theory & Technology Education & Research Center 35 一次同時處理多個用戶一次同時處理多個用戶擴(kuò)頻單元部分求和匹

36、配濾波器組11Kk2Kk12Kkk+-+-+1( )b m2( )b m( )KbmKA2A1A1( )b m2( )b m( )Kbm( )y t1( )r t2 ( )r t ( )Kr t并行干擾抵消并行干擾抵消(PIC)檢測器檢測器BUPT Information Theory & Technology Education & Research Center 36 為了提高多用戶干擾抵消能力，往往需要進(jìn)行為了提高多用戶干擾抵消能力，往往需要進(jìn)行多級檢測多級檢測，一般實(shí)際應(yīng)用時只需取一般實(shí)際應(yīng)用時只需取 即可。即可。 一次估計(jì)不準(zhǔn)一次估計(jì)不準(zhǔn) PIC檢測器有多種改進(jìn)，可以

37、進(jìn)一步提高它的性能。檢測器有多種改進(jìn)，可以進(jìn)一步提高它的性能。 1、使用解相關(guān)檢測器作為、使用解相關(guān)檢測器作為PIC檢測器的第一級。檢測器的第一級。 2、利用同級已檢測出的比特提高其它比特的檢測可靠性、利用同級已檢測出的比特提高其它比特的檢測可靠性 。 3、線性組合、線性組合PIC不同級的軟判決信息不同級的軟判決信息 。 4、 每一級只抵消部分每一級只抵消部分MAI，增大下一級的多址干擾。，增大下一級的多址干擾。 2 3m 并行干擾抵消并行干擾抵消(PIC)檢測器檢測器BUPT Information Theory & Technology Education & Resear

38、ch Center 37 迫零判決反饋迫零判決反饋(ZF-DF)檢測器，又稱為檢測器，又稱為迫零解相關(guān)檢測器迫零解相關(guān)檢測器。它需要進(jìn)行兩步操作：它需要進(jìn)行兩步操作：首先進(jìn)行線性處理，部分解相關(guān)運(yùn)算首先進(jìn)行線性處理，部分解相關(guān)運(yùn)算(不會增大噪聲不會增大噪聲)然后按照信號能量從大到小的順序，采用然后按照信號能量從大到小的順序，采用SIC進(jìn)行干擾抵消進(jìn)行干擾抵消 對于相關(guān)矩陣，對于相關(guān)矩陣，Cholesky分解，可以得到分解，可以得到 ， 其中其中 是下三角矩陣。將矩陣是下三角矩陣。將矩陣 左乘匹配濾波器組輸左乘匹配濾波器組輸出的信號向量，可以得到出的信號向量，可以得到白噪聲信號模型白噪聲信號模型

39、： 白化濾波矩陣，與白化濾波矩陣，與ISI處理的白化濾波類似處理的白化濾波類似wwyFAbzTRF FF1TF迫零判決反饋迫零判決反饋(ZF-DF)檢測器檢測器yRAbn1sgnkkbR yBUPT Information Theory & Technology Education & Research Center 38 由于矩陣由于矩陣 是下三角矩陣，上式中的比特信息是是下三角矩陣，上式中的比特信息是部分解相關(guān)部分解相關(guān)的。因此第一個用戶不含有的。因此第一個用戶不含有MAI，而第二個用戶只含有第，而第二個用戶只含有第一個用戶的一個用戶的MAI，依此類推，第，依此類推，第 個

40、用戶含有個用戶含有 個用戶的個用戶的MAI。 ZF-DF檢測采用檢測采用SIC進(jìn)行干擾抵消。第一個用戶的軟輸出信進(jìn)行干擾抵消。第一個用戶的軟輸出信息完全沒有多址干擾，可用于重建和抵消它所造成的多址息完全沒有多址干擾，可用于重建和抵消它所造成的多址干擾，經(jīng)過抵消后，第二個用戶也不含有多址干擾，也可干擾，經(jīng)過抵消后，第二個用戶也不含有多址干擾，也可以重建和抵消它所造成的多址干擾。這個過程遞推進(jìn)行，以重建和抵消它所造成的多址干擾。這個過程遞推進(jìn)行，每次迭代得到一個比特判決信息，用于重建和抵消它所造每次迭代得到一個比特判決信息，用于重建和抵消它所造成的多址干擾。成的多址干擾。 在進(jìn)行白化濾波之前，匹配濾波器組的輸出向量需要根據(jù)在進(jìn)行白化濾波之前，匹配濾波器組的輸出向量需要根據(jù)信號