擴頻通信系統多用戶檢測技術

楊毅

摘要：多用戶檢測是一種現代化的檢測技術，其在擴頻通信系統中的應用，主要通過用戶信號信息有效檢測單個用戶信號，這種檢測技術能夠改善擴頻通信系統的使用性能，擴大系統容量，因此應加大對多用戶檢測技術研究，滿足擴頻通信系統發展要求。本文介紹了多用戶檢測技術常見分類，分析了盲目適應多用戶檢測在擴頻通信系統的應用，闡述了擴頻通信系統多用戶檢測技術應用發展。

【關鍵詞】擴頻通信系統 多用戶檢測技術

近年來，擴頻通信系統快速發展，為人們的信息通信提供了極大便利。擴頻通信系統使用中主要受到中強信號抑制、多址干擾、碼間干擾等方面的影響，傳統的接收系統存在較大的高斯白噪聲，系統容量相對較小，而通過應用多用戶檢測技術，用戶信號信息都可以成為有用的信號信息，通過解調單個用戶信號，有效抑制了遠近效應和多址干擾，也可以實現擴頻通信系統的有效控制，全面提高擴頻通信系統的使用性能，因此多用戶檢測技術的應用極大地推動了擴頻通信系統發展。

1 多用戶檢測技術常見分類

1.1 最佳多用戶檢測技術

多用戶檢測技術在高斯信道下，若信號符號序列從系統發送出來具有等概率特點，最佳多用戶檢測可以完全滿足最大似然準則。同步的擴頻通信系統在高斯信道下，通過尋找和接收信號所構建的歐氏距離相距最小的信號信息向量，計算該信號信息向量的復雜度。通常情況下，用戶指數越大，多用戶檢測系統越復雜，因此最佳多用戶檢測實現難度較大，而為了滿足檢測需求，次最優檢測成為專家學者研究的一個熱點。

1.2 次最佳多用戶檢測

1.2.1 干擾消除多用戶檢測

干擾消除多用戶檢測通過己知的可靠信號科學估計干擾，在原信息信號中取出估計干擾，使系統接收分析更加準確。干擾消除作為一種重要的多用戶檢測技術，檢測可靠性較高，主要包括并行和串行干擾消除檢測。并行干擾消除檢測系統采用多級結構，其在每一階同時進行判決，多址干擾被消除或者再生，在本質上來講，并行干擾消除檢測是基于前級判決信號，建立各個用戶干擾信號，再將干擾消除在接收信號中全部抵消，最后對所有用戶信號進行同時判決，所以這種并行干擾消除檢測準確性很高。

首先，串行干擾消除檢測，分多級檢測用戶信息比特，得到分析判決。先獲取功率最強用戶信號，結合在所有接收信號中去除該用戶信號，然后得出次強用戶信號判決，反復進行這個過程，最后得出所有用戶信號判決。由于信號功率強弱對于操作順序有著決定性影響，因此應先操作大功率用戶信號，所以這種串行干擾消除檢測可以提高功率弱的用戶信號判決準確性，有效改善了系統多址干擾情況。

1.2.2 線性多用戶檢測

線性多用戶檢測是通過對濾波器匹配組輸出信號進行線性變換，然后得出判決，其中主要包括最小均方誤差線性檢測和解相關檢測算法。最下均方誤差線性檢測系統主要是對傳統檢測系統判決輸出與經過線性變化的數據計算兩者的均方差，線性變換為均方差最小矩陣。線性變換T=[R+（N₀/2）A^-2]^-1，A為信號幅度矩陣，N₀/2是雙邊功率譜密度。線性多用戶檢測在實際應用中，考慮了系統存在背景噪聲，然后計算接收信號功率值，實現了背景噪聲不增強和多址干擾消除之間的平衡。解相關檢測是利用擴頻碼對各個用戶信號的相關矩陣，然后計算其逆矩陣，解相關計算接收信號，對不同用戶之間的擴頻序列相關性實現消除，有效抑制多址干擾，最后判決解相關信號。這種檢測方法在實際應用中會使高斯白噪聲增強，雖然對接收信號幅度不用進行重新估計，但是互相關求逆矩陣計算難度較大，并且需要準確估計時延。

2 盲目適應多用戶檢測在擴頻通信系統的應用

擴頻通信系統運行應用中，考慮到無線信道是一種時變系統，如果采用線性檢測系統，往往需要重復進行線性變換矩陣計算，而多用戶檢測需要進行實時處理，所以在擴頻通信系統應用自適應技術，不僅能夠極大地減少計算量，而且可以對信道變化進行自動化跟蹤。在實際應用中，這種自適應算法主要包括盲算法和訓練序列適應算法。自適應算法帶訓練序列需要占用系統資源，為了保障判決準確性，不得不提高系統發射功率，而一旦產生其它同信道用戶或者信道發生變化，必須重新發送訓練序列，這就直接影響了擴頻通信系統性能。盲自適應多用戶檢測通過利用相關用戶知識，配合檢測算法，實現多址干擾的有效抑制，其利用子空間跟蹤技術，利用并且根據信號子空間，消除新用戶干擾，能夠在未知條件下準確檢測用戶特征序列。

3 擴頻通信系統多用戶檢測技術應用發展

3.1 結合智能天線

在擴頻通信系統中，多用戶檢測技術和智能天線的結合，根據相關空域信息，可以使多用戶檢測在空時領域實現更好的應用，并且通過引入空間信息，能夠提高檢測系統輸入信噪比，同時過載系統也能夠應用多用戶檢測，根據擴頻碼序列數，可以容納更多小區用戶信號，使擴頻通信系統容量進一步得到提高。

3.2 結合多載波技術

多載波技術的應用可以有效抑制擴頻通信系統的符號間串擾，在多載波擴頻通信系統中應用多用戶檢測技術，引入碼域和頻域的二維信號處理技術，不僅可以提高信號判決準確性，也能夠有效提高擴頻通信系統的穩定性和抗干擾性能。

3.3 結合分集接收結構

當前，擴頻通信系統運營使用最大的困擾就是多徑衰落，對于普通擴頻通信系統，主要利用分集接收來降低多徑衰落影響，多用戶檢測和分集接收結構的結合，可以有效抑制遠.近效應、多址干擾和多徑衰落，這也為多用戶檢測在擴頻通信系統的應用提供了新的研究方向。多用戶檢測技術結合相關處理技術，不僅可以改善擴頻通信系統運行性能，而且能夠擴大系統容量，然而這也使得系統設計更加復雜，并且擴頻通信系統運行效率受限，只有不斷優化和改進，才能實現兩者的有效結合。

4 結束語

隨著現代化通信技術的不斷發展，用戶的通信業務需求大幅度上漲，多用戶檢測技術是擴頻通信系統發展中的一項關鍵技術，為了更好地滿足擴頻通信系統發展要求，應加大擴頻通信系統的應用研究，充分發揮其應用優勢。

參考文獻

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