扩频通信系统多用户检测技术

杨毅

摘要：多用户检测是一种现代化的检测技术，其在扩频通信系统中的应用，主要通过用户信号信息有效检测单个用户信号，这种检测技术能够改善扩频通信系统的使用性能，扩大系统容量，因此应加大对多用户检测技术研究，满足扩频通信系统发展要求。本文介绍了多用户检测技术常见分类，分析了盲目适应多用户检测在扩频通信系统的应用，阐述了扩频通信系统多用户检测技术应用发展。

【关键词】扩频通信系统 多用户检测技术

近年来，扩频通信系统快速发展，为人们的信息通信提供了极大便利。扩频通信系统使用中主要受到中强信号抑制、多址干扰、码间干扰等方面的影响，传统的接收系统存在较大的高斯白噪声，系统容量相对较小，而通过应用多用户检测技术，用户信号信息都可以成为有用的信号信息，通过解调单个用户信号，有效抑制了远近效应和多址干扰，也可以实现扩频通信系统的有效控制，全面提高扩频通信系统的使用性能，因此多用户检测技术的应用极大地推动了扩频通信系统发展。

1 多用户检测技术常见分类

1.1 最佳多用户检测技术

多用户检测技术在高斯信道下，若信号符号序列从系统发送出来具有等概率特点，最佳多用户检测可以完全满足最大似然准则。同步的扩频通信系统在高斯信道下，通过寻找和接收信号所构建的欧氏距离相距最小的信号信息向量，计算该信号信息向量的复杂度。通常情况下，用户指数越大，多用户检测系统越复杂，因此最佳多用户检测实现难度较大，而为了满足检测需求，次最优检测成为专家学者研究的一个热点。

1.2 次最佳多用户检测

1.2.1 干扰消除多用户检测

干扰消除多用户检测通过己知的可靠信号科学估计干扰，在原信息信号中取出估计干扰，使系统接收分析更加准确。干扰消除作为一种重要的多用户检测技术，检测可靠性较高，主要包括并行和串行干扰消除检测。并行干扰消除检测系统采用多级结构，其在每一阶同时进行判决，多址干扰被消除或者再生，在本质上来讲，并行干扰消除检测是基于前级判决信号，建立各个用户干扰信号，再将干扰消除在接收信号中全部抵消，最后对所有用户信号进行同时判决，所以这种并行干扰消除检测准确性很高。

首先，串行干扰消除检测，分多级检测用户信息比特，得到分析判决。先获取功率最强用户信号，结合在所有接收信号中去除该用户信号，然后得出次强用户信号判决，反复进行这个过程，最后得出所有用户信号判决。由于信号功率强弱对于操作顺序有着决定性影响，因此应先操作大功率用户信号，所以这种串行干扰消除检测可以提高功率弱的用户信号判决准确性，有效改善了系统多址干扰情况。

1.2.2 线性多用户检测

线性多用户检测是通过对滤波器匹配组输出信号进行线性变换，然后得出判决，其中主要包括最小均方误差线性检测和解相关检测算法。最下均方误差线性检测系统主要是对传统检测系统判决输出与经过线性变化的数据计算两者的均方差，线性变换为均方差最小矩阵。线性变换T=[R+（N₀/2）A^-2]^-1，A为信号幅度矩阵，N₀/2是双边功率谱密度。线性多用户检测在实际应用中，考虑了系统存在背景噪声，然后计算接收信号功率值，实现了背景噪声不增强和多址干扰消除之间的平衡。解相关检测是利用扩频码对各个用户信号的相关矩阵，然后计算其逆矩阵，解相关计算接收信号，对不同用户之间的扩频序列相关性实现消除，有效抑制多址干扰，最后判决解相关信号。这种检测方法在实际应用中会使高斯白噪声增强，虽然对接收信号幅度不用进行重新估计，但是互相关求逆矩阵计算难度较大，并且需要准确估计时延。

2 盲目适应多用户检测在扩频通信系统的应用

扩频通信系统运行应用中，考虑到无线信道是一种时变系统，如果采用线性检测系统，往往需要重复进行线性变换矩阵计算，而多用户检测需要进行实时处理，所以在扩频通信系统应用自适应技术，不仅能够极大地减少计算量，而且可以对信道变化进行自动化跟踪。在实际应用中，这种自适应算法主要包括盲算法和训练序列适应算法。自适应算法带训练序列需要占用系统资源，为了保障判决准确性，不得不提高系统发射功率，而一旦产生其它同信道用户或者信道发生变化，必须重新发送训练序列，这就直接影響了扩频通信系统性能。盲自适应多用户检测通过利用相关用户知识，配合检测算法，实现多址干扰的有效抑制，其利用子空间跟踪技术，利用并且根据信号子空间，消除新用户干扰，能够在未知条件下准确检测用户特征序列。

3 扩频通信系统多用户检测技术应用发展

3.1 结合智能天线

在扩频通信系统中，多用户检测技术和智能天线的结合，根据相关空域信息，可以使多用户检测在空时领域实现更好的应用，并且通过引入空间信息，能够提高检测系统输入信噪比，同时过载系统也能够应用多用户检测，根据扩频码序列数，可以容纳更多小区用户信号，使扩频通信系统容量进一步得到提高。

3.2 结合多载波技术

多载波技术的应用可以有效抑制扩频通信系统的符号间串扰，在多载波扩频通信系统中应用多用户检测技术，引入码域和频域的二维信号处理技术，不仅可以提高信号判决准确性，也能够有效提高扩频通信系统的稳定性和抗干扰性能。

3.3 结合分集接收结构

当前，扩频通信系统运营使用最大的困扰就是多径衰落，对于普通扩频通信系统，主要利用分集接收来降低多径衰落影响，多用户检测和分集接收结构的结合，可以有效抑制远.近效应、多址干扰和多径衰落，这也为多用户检测在扩频通信系统的应用提供了新的研究方向。多用户检测技术结合相关处理技术，不仅可以改善扩频通信系统运行性能，而且能够扩大系统容量，然而这也使得系统设计更加复杂，并且扩频通信系统运行效率受限，只有不断优化和改进，才能实现两者的有效结合。

4 结束语

随着现代化通信技术的不断发展，用户的通信业务需求大幅度上涨，多用户检测技术是扩频通信系统发展中的一项关键技术，为了更好地满足扩频通信系统发展要求，应加大扩频通信系统的应用研究，充分发挥其应用优势。

参考文献

[1]李江源，扩频通信系统多用户检测技术的研究[D]，华南理工大学，2006.

[2]冯振勇.多载波扩频通信及其多用户检测技术研究[D].北京邮电大学，2009.

[3]龚秋莎，杨家玮，第三代移动通信系统中的多用户检测技术[J].电信快报，2002 （11）：21-22.endprint