CDMA移动通信系统的多用户检测研究

CDMA移动通信系统的多用户检测研究

廉亚囡[1]2007年在《基于自适应免疫遗传算法的CDMA多用户检测技术研究》文中指出CDMA系统在技术上的优势已经使它成为3G的核心体制,但系统的容量和通信质量受限于多址干扰。多用户检测技术是宽带CDMA通信系统抗干扰的关键技术,其中最优多用户检测方法在理论上可以完全克服多址干扰,但计算复杂度大,因而目前无法实时实现。为了解决其中矛盾,人类还在不断地寻求次优多用户检测方法。免疫遗传算法类似于遗传算法,是一种混合型改进遗传算法,其核心思想是在传统遗传算法的框架之上,引入了免疫系统的诸多特性如免疫调节机制、多样性、保持策略等,有效地防止了搜索过程中的未成熟收敛问题,从而克服了一般遗传算法的不足,是一种更加有效的优化算法。目前CDMA多用户检测领域已有了大量研究工作。本论文针对CDMA通信系统的特点,研究了现有的一些多用户检测技术,并在此基础上采用了提高CDMA通信系统带宽效率,降低多址干扰的改进算法。在研究免疫遗传算法的基础上,采用了将自适应免疫遗传算法引入到CDMA多用户检测技术中。在同步CDMA系统使用自适应免疫算法进行了CDMA多用户检测计算机仿真实验,结果表明这种算法的应用使系统性能得到提高,优于传统的多用户检测。本论文的最后,对全文的研究工作进行了总结,展望了CDMA多用户检测的进一步研究和应用。

赵恒[2]2015年在《多用户检测技术在CDMA移动系统中的应用研究》文中进行了进一步梳理CDMA通信系统是一个存在多种干扰的受限系统,而码分多址干扰(MAI)和远近效应是限制CDMA系统容量的两种主要干扰,而且随着用户数量的增加,码分多址干扰成为主要干扰,严重导致系统性能恶化。采用由匹配滤波器和相关判决组成的传统接收机,通过将期望用户的信息当作有用信号,而将其它用户的信号视为干扰信号,仍然存在较严重的多址干扰。多用户检测技术在CDMA系统中能够有效解决上述问题的一个关键核心技术,它是将所有用户所携带的信号都当作有用信息进行处理,通过分析并利用各用户的扩频码、有用信号的幅度和定时以及不同信号间的延时等特征,较大程度地克服多址干扰,从而提高了系统容量,改善了系统系能。本论文研究了几种典型的多用户检测技术,该检测理论是一个不断发展和完善的过程。多用户检测技术是现代CDMA系统中能够有效解决上述问题的一个关键核心技术。各用户做联合检测或从接收信号中减掉相互间的干扰,从而有效地消除了多址干扰和符号间干扰,大大地缓解了CDMA系统的“远——近”效应问题,明显地改善了系统的性能,提高了CDMA系统的容量。多用户检测需要使用训练序列,在进行训练之后,其系数可以锁定。但训练序列的不断发送会造成频谱资源的大量浪费,因而人们转而去研究不需要训练序列的盲自适应检测近年来,盲多用户检测技术也是国内外热门的研究课题,本论文的主要内容包括:(1)概述了CDMA通信系统的基本原理与关键技术,以及存在的问题,进而引出了多用户检测,阐述了对多用户检测的基本原理、基本结构及性能测度。(2)通过对传统检测器(CD)、解相关检测器(DD)、线性MMSE检测器、串行干扰抵消检测器(SIC)及并行干扰抵消检测器(PIC)的原理、性能和优缺点的分析和比较,并在同步高斯白噪声信道环境中对以上5种检测器进行仿真分析。(3)分析了盲自适应LMS和RLS算法的基本原理,分别利用LMS和RLS算法的盲多用户检测技术的在高斯白噪声信道环境中实现了信干比、平均误差以及抗干扰性的仿真分析,结果表明这两种算法均能达到性能最佳的状态,并且能在系统突变的情况下实现自动恢复。

周科理[3]2002年在《CDMA多用户检测技术研究》文中指出在CDMA通信系统中,各个用户信号间的相关性是多址干扰(MAI)存在的根源。由个别用户产生的MAI固然很小,可是随着用户数的增加或信号功率差异的增大,MAI就成为宽带CDMA通信系统的一个主要干扰。传统的单用户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MAI能力较差。多用户检测(MUD)技术作为CDMA系统的关键技术之一,在传统单用户检测的基础上,充分利用造成MAI的所有用户信号信息对用户的信号进行检测,从而具有优良的抗多址干扰和抗远近效应性能。由Verdu提出的最优多用户检测器(OMD)能够解决CDMA系统多址干扰及远近效应。但是由于其复杂度随用户数的上升而成指数增长,当用户数较大时,是不可实现的。因此高效的次最优算法成为多用户检测技术研究的关键。本文提出一种次最优多用户检测算法:基于随机Hopfield网络和精简检测器的混合CDMA多用户检测器。离散Hopfield网络(DHNN)能量函数和最优多用户检测求解公式之间的相似性,从理论上表明可以利用离散Hopfield网络来进行最优多用户检测,神经网络收敛的过程就是求解的过程,从而得到一种基于神经网络的多用户检测器。由于离散Hopfield网络可能收敛到局部极小点,本文引入一种改进的离散Hopfield网络,即随机Hopfield网络(SHNN),以达到收敛到全局最小点的目的。为了减小随机Hopfield网络的搜索空间,降低其复杂度,同时使大功率用户提前被检测出,进一步发挥随机Hopfield网络的优势,文中引入一种精简检测器。该检测器的优势是有效地克服远近效应。综合利用几种检测器的优点,文中提出一种基于随机Hopfield网络和精简检测器的混合多用户检测器。该检测器利用精简检测器对待检测数据进行预处理,然后利用随机Hopfield网络进行搜索。仿真结果表明该检测器的性能良好。该算法是一种全数字实现方案,随着D S P技术的发展,能够在实际中得到进一步的验证和改进。

侯祥博[4]2010年在《CDMA移动通信系统中盲多用户检测技术的研究》文中提出码分多址(CDMA)技术已经成为第三代移动通信系统中的主流技术,但CDMA系统是一个干扰受限系统。由于用户扩频码很难同时获取非常优异的自相关特性和互相关特性以及传统匹配滤波接收机的性能缺陷,从而导致用户间的多址干扰。1979年Schneider第一次提出多用户检测的思想,多用户检测技术是在传统检测技术的基础上提出的,充分利用造成多址干扰的所有用户信息对多个用户进行联合检测。它不仅可以消除多址干扰,还能有效地解决远近效应和码间串扰问题,降低系统对功率控制的要求,提高了CDMA系统的容量。但现有的多用户检测技术还不能在性能和复杂度之间取得一个好的折中,处理复杂度高仍是制约多用户检测实用的最大因素。由于盲自适应多用户检测技术在检测时不需要训练序列,也不需获知干扰用户信息,因此成为近几年研究的热点。论文的主要内容与成果如下:(1)在介绍扩频通信原理以及CDMA同步系统模型的基础上,对DS-CDMA和MC-CDMA系统的误码率性能做了仿真分析,实验结果表明这两个系统的误码率随着信噪比的增加而减小。(2)在介绍多用户检测的基本原理以及几种典型的多用户检测器的基础上,对传统检测器(CD)、解相关检测器(DD)、MMSE检测器、串行干扰抵消检测器(SIC)、并行干扰抵消检测器(PIC)、判决反馈多用户检测器(DFD)以及单用户检测器在不同条件下的误码率性能做了仿真对比。(3)在介绍盲LMS算法、盲RLS算法和盲Kalman算法的基础上,对三种盲多用户检测算法的收敛性做了仿真分析。得出了这三种算法在不同的信道环境中的信干比和平均误差的仿真对比分析结果,实验结果表明这三种算法的性能:Kalman最优,RLS次之。

邹丽[5]2013年在《基于智能算法多用户检测技术的研究》文中指出码分多址技术是一种在蜂窝和个人通信中扮演重要角色的复用技术,由于该技术中各用户使用的扩频码并非严格正交,从而产生了多址干扰等问题。当用户数较少时,产生的多址干扰很小,但是当系统中用户数增多或者信号功率增大时,多址干扰就成了系统的主要干扰,从而成为制约CDMA通信系统发展的一大难题。因此,要想提升系统性能和容量,首先要考虑如何才能有效地抑制多址干扰。而解决多址干扰问题的一种有效方法是多用户检测技术,它把多址干扰当作一种具有一定结构的有效信息,而不是简单地看作干扰噪声,这样就能充分地利用各用户间的相互关联进行联合检测,大幅度地提升了系统的性能。本文主要研究的是智能算法在多用户检测中的应用。最优多用户检测在降低多址干扰和“远近”效应方面有很好的效果,但是它具有与用户数成指数增长的计算复杂度,这在当前的硬件水平下是不可能实现的。最优多用户检测可以看成一个组合优化问题,可以将智能算法应用到寻优过程中。因此,深入研究智能优化算法,将其与多用户检测技术有机结合,探索具有较低计算复杂度的能够抑制多址干扰和远近效应的检测方法具有重要的意义。本文从CDMA系统出发,首先研究了几种典型的多用户检测技术,并分析了其优缺点。介绍了遗传算法和离散Hopfield神经网络,利用两者在解决组合优化问题上的优点,将两种算法有机结合起来,提出了一种基于遗传算法和离散Hopfield神经网络的多用户检测器,利用遗传算法为神经网络提供一个较好的初始解,在此基础上,神经网络按梯度下降的机制进行局部寻优。介绍了模拟退火算法,考虑到遗传算法容易陷入局部最优,将模拟退火思想融入遗传算法中,并设计了自适应交叉概率和变异概率,提出了自适应模拟退火遗传算法,该算法能够使遗传算法避免早熟收敛,由于模拟退火算法具有良好的爬山性能,使遗传算法的性能得到了提升,最终搜索到最优解。提出了基于禁忌搜索的多用户检测算法,采用传统检测器的输出作为搜索的初始解,邻域选择与当前解汉明距为1的解,搜索过的解构成禁忌表。这种算法可以得到良好的检测性能。考虑到初始解的选择对禁忌搜索的性能的影响很大,故选择模拟退火遗传算法的输出作为搜索的初始解。计算机仿真表明,这种混合算法的误码率曲线与最优多用户检测的很接近,且具有较高的收敛速度。

宋春玲[6]2004年在《CDMA中盲多用户检测技术的应用研究》文中研究表明DS/CDMA通信系统由于具有容量大、软容量、软切换、频率利用率高、抗多径衰落能力强等优点,己得到广泛应用。然而,DS/CDMA系统中存在两个主要的问题:多址干扰(MAI)和远近效应问题,影响着这一技术的推广运用。目前DS/CDMA通信系统主要采用功率控制技术来处理多址干扰问题。该技术虽能缓解多址干扰,但无法从根本上解决多址干扰。第三代移动通信系统将多用户检测这项关键技术作为克服多址干扰的一种有效方法。盲多用户检测器由于不需要发送期望用户的训练序列,且不需要干扰用户的先验知识,具有开销小、效率高、实现复杂性比较低等一系列优点,而引起了人们对它的广泛关注。首先,本文较为系统地分析了传统检测器CD、最优检测器OMUD、解相关检测器DD及MMSE盲多用户检测器(基于子空间的盲算法及基于CMOE准则的盲算法)的性能,通过仿真验证,得出一种能有效解决多址干扰和远近问题的盲多用户检测器,并初步给出其实现方案。其次,本文给出一种结合WCDMA规范的解决多径衰落问题的方案。最后,通过仿真对比发现,改进的盲多用户检测器当满足收敛快的条件时,具有很好的抗多址干扰、抗远近效应和抗多径衰落的能力。

钟文广[7]2007年在《序列偶应用于DS-CDMA通信系统的研究》文中研究表明扩频通信是将待传输的信息数据被扩频码调制,实现频谱扩展后再传输,接收端则采用同样的编码进行解调及相关处理,恢复原始信息数据。而CDMA通信系统则是在扩频通信的基础上,利用地址码的近似正交特性来区分用户,由于地址码的不完全正交导致了多址干扰,而多用户检测技术是缓解甚至消除多址干扰的有效措施。目前常用m序列、Gold序列作为扩频码。但是这几种码的最大不足之处是它们均有码长限制并且存在数目有限,在很多工程应用中,不得不使用这些序列的截短码,这样就给其在实际工程中的应用带来很大不便。而序列偶存在于更多的长度,可以很好地弥补目前的伪随机码所存在的这一缺陷,并且可以作为已有扩频码的有效补充。序列偶是一对满足特定关系的不同序列,属于一种新的最佳信号。将序列偶应用到现有通信系统当中,不仅克服了已有扩频码存在的一些不足,还能以一种新观念、新的思维方式去研究信号处理。对应用序列偶的通信系统中各种性能进行分析则是序列偶应用于实际的很重要一步。本文先将满足一定条件的序列偶应用于扩频通信系统,通过理论分析和实验仿真,证明了序列偶应用于扩频通信系统的可行性,再将序列偶引入CDMA系统,实验仿真了序列偶CDMA通信系统的误码率性能,同用Gold序列作为地址码的CDMA通信系统误码率进行了比较。实验仿真结果表明,两种CDMA通信系统误码率性能接近。最后将序列偶用于分别采用MOE和LS-CMA盲多用户检测算法的CDMA通信系统,实验仿真结果表明系统信干比和误码率有了较明显的提高。

杨晨[8]2006年在《CDMA中两种线性多用户检测器的性能分析及仿真》文中指出CDMA(Code Division Multiple Access)扩频通信是具有广阔发展前景的通信方式之一,并广泛应用于军事通信和民用通信中。特别是近十几年来,由于移动通信的迅猛发展,移动用户的数量以惊人的速度在扩张,这样由于用户数量增长而造成通信质量的下降矛盾就显得特别突出。由于信道的容量是由干扰所限定的,尤其是同信道干扰和邻信道干扰的影响更为严重。因此,多用户检测技术成为通信领域的新热点。 CDMA系统中由于扩频码的不完全正交而存在多址干扰,而常规接收机无法克服这个问题,CDMA多用户检测具有抗多址干扰能力,近几年来受到国内外学者的广泛关注,并进行了大量的理论研究工作,但是至今尚未解决工程实用问题。为了推动多用户检测理论研究工作的深入开展和加速工程化进程,本文针对高斯白噪声信道,对码分多址系统中两种线性多用户检测器(解相关多用户检测和最小均方误差检测)的性能进行了分析和仿真,并进行了对比,指出了它们各自的优缺点,为工程实际中的应用提供了一定的理论依据。 在系统仿真中,针对CDMA系统速率高的特点,提出了在不同仿真阶段采用不同的采样率的对策,取得了明显降低仿真运算量的效果。通过运行仿真系统,得到了仿真结果和理论分析结果相吻合的结论。

曲小宁[9]2004年在《CDMA通信系统中的联合功率控制》文中认为在CDMA系统中,用户之间由于扩频码之间的相关性互相干扰,这就会出现发射功率大的用户压制发射功率小的用户的情况,这就是所谓的远近效应,这种情况必须被克服。 功率控制和多用户检测是CDMA移动通信系统中克服远近效应、多址干扰的关键技术。功率控制作为一种可以平衡接收功率,减小对其他用户干扰的技术得到广泛的应用。而当功率控制已经采用时,利用多用户检测可以对干扰进行进一步的压缩,同样的如果已经采用了理想的线性多用户检测器,利用功率控制可以更好的解决远近效应的问题。 本文提出了一种新的基于代价函数的联合功率控制算法,试验表明,采用本文提出的功率控制算法,在系统内用户总发射功率一定的情况下,可使用户获得更高的信干比,同时,系统容量也可以进一步提高。

潘捷[10]2008年在《CDMA系统的空时多用户检测》文中研究表明多址干扰是CDMA系统中最主要的干扰,它的存在能够引起“远近效应”,限制系统的容量,因此,各种抗多址干扰技术的研究具有重要的意义。多用户检测技术是CDMA系统中最有效的抗多址干扰技术,它是一种从接收端的设计入手的干扰抑制方法。空时处理是借助阵列天线技术利用信号的空间特征来抑制干扰。将两者结合起来组成空时联合的多用户检测器是近几年来研究的热点。本文的研究内容如下:(1)最优空时多用户检测由于其计算复杂度随用户数的增长呈指数增长的趋势,无法实时实现。因此文中研究了次优的空时多用户检测技术中的解相关空时多用户检测技术,在此基础上提出了一种去偏的解相关空时多用户检测器,其计算复杂度较小,仿真实验也证明其性能优于一般的解相关空时多用户检测器,它适合于基站接收的情况。(2)研究了适合于移动台接收的基于GSC算法的盲空时多用户检测,重点讨论了自适应跟踪信号主特征值算法对该检测器接收性能的影响,通过对仿真实验结果的分析证明这种方法是有效的。

参考文献:

[1]. 基于自适应免疫遗传算法的CDMA多用户检测技术研究[D]. 廉亚囡. 合肥工业大学. 2007

[2]. 多用户检测技术在CDMA移动系统中的应用研究[D]. 赵恒. 兰州交通大学. 2015

[3]. CDMA多用户检测技术研究[D]. 周科理. 重庆大学. 2002

[4]. CDMA移动通信系统中盲多用户检测技术的研究[D]. 侯祥博. 成都理工大学. 2010

[5]. 基于智能算法多用户检测技术的研究[D]. 邹丽. 哈尔滨工程大学. 2013

[6]. CDMA中盲多用户检测技术的应用研究[D]. 宋春玲. 电子科技大学. 2004

[7]. 序列偶应用于DS-CDMA通信系统的研究[D]. 钟文广. 燕山大学. 2007

[8]. CDMA中两种线性多用户检测器的性能分析及仿真[D]. 杨晨. 北京邮电大学. 2006

[9]. CDMA通信系统中的联合功率控制[D]. 曲小宁. 西北工业大学. 2004

[10]. CDMA系统的空时多用户检测[D]. 潘捷. 大连海事大学. 2008

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