直接序列扩频多用户检测算法

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　　 摘 要：多址干扰以及远近效应是影响扩频系统性能的两大关键问题。多用户检测是一种从接收端设计入手的干扰抑制方法，主要作用是从用户信息相互叠加的CDMA信号中可靠地解调出部分或全部用户的信息。多用户检测技术是消除多址干扰，缓解远近效应，提高系统性能的有效方法，本文介绍了几种经典的用于直接序列扩频的多用户检测算法。
　　关键词：直接序列扩频 多址干扰 多用户检测
　　中图分类号：TN911 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2011）12（c）-0000-00
　　
　　 直接序列扩频是在第三代移动通信系统中被广泛应用的一种多址技术，其最早是在军事通信领域为了抗干扰而诞生并且得到广泛研究的，它的主要原理是利用信号的正交性原理，通过相互正交或准正交的扩频码（Spreading Code），以及不同形状的码片（CHIPS）构建相互正交或准正交的特征信号（Signature Waveform），用来作为各个用户数字信息的载体。CDMA 信号中不同用户的信息相互叠加，占据相同的信号带宽。如果用户扩频码之间不能严格正交，则会引起用户间相互干扰，即“多址干扰MAI”，这也是CDMA 系统的自干扰特性。随着用户数增多，MAI 将增大，接收机的误码率性能也会随之变差。多用户检测是一种从接收端设计入手的干扰抑制方法，主要作用是从各个用户信息相互叠加的信号中可靠地解调出部分或全部用户的信息。多用户检测技术是消除多址干扰，提高系统性能的有效方法。
　　
　　最优多用户检测算法（ML）
　　 不确定性最优多用户检测算法是1986 年Verdu提出的最大似然（ML）多用户检测算法。对于同步CDMA系统，接收信号的最佳解调向量如下表示:
　　 对于CDMA系统中同时传送信息的K个用户来说，每个用户传送信息的取值有＋1和－1两种可能，向量的组合有种，这种算法的目的就是要从种组合的用户信息向量中找出一种使似然函数最大的输出信息向量。使用该算法时，用户每发送一个比特信息，该算法的复杂度为。实际的CDMA 系统具有相当庞大的活动用户数量，该算法的复杂度随用户数量的增加呈指数上涨，实际的系统中该算法运算的复杂度会使得系统难以忍受。
　　
　　解相关多用户检测算法(DEC)
　　 多址干扰是由于不同用户的扩频码不能完全正交引起的。抑制多址干扰的影响，去除所有用户扩频码之间的相关性，是解相关检测的基本思想。
　　 考虑离散CDMA信号模型：
　　 第一步，用转置后的扩频码集矩阵S左乘信号Y得到匹配信号
　　 其中，叫做相关矩阵，第一步的处理实质上就是对每个用户进行匹配的单用户检测。
　　 第二步，对相关矩阵求逆，得到。
　　 第三步，用左乘第一步中得到的匹配信号，并对结果进行判决：
　　由于需要计算相关矩阵的逆矩阵，使得解相关多用户检测算法的计算复杂度达到了。
　　
　　最小均方多用户检测算法(MMSE)
　　 最小均方（MMSE）多用户检测算法同时考虑了背景噪声和多址干扰，该多用户检测算法的实质是使发送的信息与检测输出数据的均方误差最小，即代价函数最小，其检测过程如下：
　　 其中为相关矩阵，A为振幅矩阵，为高斯白噪声的方差。将线性变换矩阵与匹配滤波器组输出向量相乘得到最小均方误差检测器输出，再对此输出进行判决
　　 和解相关多用户检测一样最小均方多用户检测算法也需要计算相关矩阵的逆，在运算复杂度上相对解相关多用户检测算法没有改变。
　　
　　参考文献
　　[1] Verdu S. Multiuser detection[M] ．Cambridge University Press, 1998.
　　[2] R.Kohno, M.Hatori,H.Imai. Cancellation technique of co-channel interference in asynchronous spread spectrum multiple access systems[J]. Elect. And Comma. In Japan,vol.66, 1983:20-29.
　　[3]Z.Xie, R.T.Short, C.K.Rushforth. A family of suboptimum detectors for coherent multi-user communications[J]. IEEE JSAC,vol.8, May 1990: 683-690.
　　

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