1、 本科毕业设计（论文）宽带移动通信中多用户检测的研究郝义朋燕 山 大 学2014 年 6 月 本科毕业设计（论文）移动通信中多用户检测算法的研究学 院：里仁学院 专 业：通信工程 学生 姓名：郝义朋 学 号：111308061084 指导 教师：刘凯 答辩 日期：2015 年 6 月 燕山大学毕业设计（论文）任务书学院： 系级教学单位： 学号 111308061084学生姓名 郝义朋专 业班 级 通信工程 11-2题目名称 宽带移动通信中多用户检测算法的研究题目性质1.理工类：工程设计 （ ） ；工程技术实验研究型（ ） ；理论研究型（ ） ；计算机软件型（ ） ；综合型（ ）2.文管理类（
2、） ；3.外语类（ ） ；4.艺术类（ ）题目类型 1.毕业设计（ ） 2.论文（ ）题目题目来源 科研课题（ ） 生产实际（ ）自选题目（ ） 主要内容随着移动通信用户数量的增加，抑制通信用户间的各种干扰成为当下通信过程中的一个难题。多用户检测技术的出现给予众多研究人员一缕曙光，多用户检测技术不仅可以抑制多址干扰、增加系统通信容量，而且在抗远近效应方面也有和好的效果。本文主要研究了传统多用户检测、解相关检测和 MMSE 检测的算法，通过仿真证明了方法的有效性。基本要求1 通过学习相应书籍和查阅资料，了解课题介绍的目的和意义，对课题目前的发展和较为常见的算法有所了解和掌握。2 通过对给定图片的
3、介绍，能够将课题介绍的算法应用其中，达到课题介绍的目的。参考资料1 数字图像处理及 MATLAB 实现 余成波编著，重庆大学出版社 20032 应用 MATLAB 处理数字信号与数字图像 陈桂明等编著，科学出版社 20002 移动通信 李建东 郭梯云 邬国扬等编著，西安电子科技大学船板社 20112扩展频谱通信及其多址技术 曾兴雯 刘乃安 孙献璞等编著，西安电子科技大学船板社 2011周 次 第 1 3 周 第 4 7 周 第 8 11 周 第 12 14 周 第 15 17 周应完成的内容收集资料，熟悉课题内容，查找参考书，确定设计思路所需程序语言的学习及设计中原理和使用的算法的理解编写处理
4、程序，并上机进行软件程序调试、修改和优化，最后进行仿真对仿真结果整理及总结论文的书写和课题总结，准备答辩指导教师：刘凯职称： 年 月 日系级教学单位审批：年 月 日）摘要I摘要宽带移动通信中码分多址（CDMA）技术是第三代移动通信系统中主要应用的多址技术，但他是一个干扰受到限制的系统，该系统中存在远近效应和多址干扰，这两个因素限制了 CDMA 系统的容量。为了打破这一困境，多用户检测技术应运而生，多用户检测技术是第四代移动通信系统中一种重要的有效抗干扰的技术，它解决了远近效应问题，减少了多址干扰，提高了通信系统容量。在现实应用中，多用户检测算法的性能要优良、运算复杂度要低。但是，现在应用的多用
5、户检测技术还不能在二者间取得令我们满意的平衡，因此，我们要对多用户检测技术进行更加深入的研究。本文首先分析了几种典型的多用户检测算法和它们的特点，推出了CDMA 系统容量计算公式，分析了多用户检测算法对通信系统容量的影响；其次，对多用户检测算法中解相关检测算法、MMSE 算法、传统多用户检测算法进行了研究，并且对三个算法进行了系统仿真；最后，根据仿真图形得出了三者的优缺点：低信噪比下，解相关检测算法的性能最差；大信噪比下，传统多用户检测算的性能最差。关键词:系统容量 多用户检测 解相关检测 MMSE 检测 CDMA燕山大学本科生毕业设计（论文）IIAbstractWideband Code D
6、ivision Multiple Access mobile communication (CDMA) technology is the third generation mobile communication system multiple access technology is mainly used, but he is a jamming system restricted, MAI proximity effect and the existence of the system, both factors limit the capacity of the CDMA syste
7、m. In order to break this dilemma, multi-user detection technology emerges, multi-user detection technology is the fourth generation mobile communication system is an important and effective anti-jamming technology, which solves the problem of distance effect, reducing MAI improve the communication
8、system capacity. In real-world applications, the performance of multi-user detection algorithm to be excellent, lower computational complexity. However, the multi-user detection technology is now applied not get to our satisfaction balance between the two, so we want to multi-user detection techniqu
9、es further researchThis paper analyzes several typical multi-user detection algorithms and their characteristics, the introduction of the CDMA system capacity is calculated, the influence of multi-user detection algorithm for communication system capacity; secondly, for multi-user detection algorith
10、m decorrelating detection algorithm , MMSE algorithm, the traditional multi-user detection algorithm is studied, and the three systems simulation algorithm; Finally, according to the simulation results of the advantages and disadvantages of the three graphics: low SNR performance detection algorithm
11、 Decorrelating most poor; large signal to noise ratio, the traditional multi-user detection algorithm performance is the worstKeywords ：System Capacity Multi-user detection Decorrelating detector The minimum mean square error detection CDMA III目 录摘要 .IAbstract.II第 1 章 绪论 .11.1 课题背景 .11.2 国内外发展及现状 .1
12、1.3 课题研究的目的及意义 .21.4 课题研究的主要内容 .31.5 课题研究的步骤和方法 .41.5 本文主要内容及章节安排 .4第 2 章 多用户检测的概述 .52.1 CDMA 信号模型 .52.2 多用户检测技术的出现 .62.2.1 抗多址干扰的措施 .62.2.2 多用户检测的基本思路及用途 .72.3 多用户检测的定义和分类 .82.4 多用户检测的性能参数 .102.5 传统多用户检测原理及仿真 .142.5.1 传统多用户检测器的原理 .142.5.2 传统多用户检测的仿真分析 .162.6 最优多用户检测器 .172.7 非线性多用户检测 .182.7.1 串行干扰消除
13、检测器 .182.7.2 并行干扰消除检测器 .192.8 线性多用户检测技术 .202.9 本章小结 .21第 3 章 多用户检测算法的仿真分析 .22IV3.1 解相关检测的原理及仿真 .223.1.1 解相关检测器 .223.1.2 解相关检测算法的仿真 .233.2 最小均方误差检测的原理及仿真 .243.2.1 最小均方误差检测器的原理 .243.2.2 最小均方误差检测的仿真 .263.3 两种多用户检测的仿真对比 .273.4 三种多用户检测的仿真分析 .283.5 本章小结 .30结论 .31参考文献 .32致谢 .34附录 1.35附录 2.40附录 3.44附录 4.49第
14、 1 章 绪论 1第 1 章 绪论1.1 课题背景移动通信这一概念最早出现在 20 世纪 40 年代，第二次世界大战中无线电台的广泛应用使移动通信迈出了第一步。美国贝尔实验室在 70 年代提出了蜂窝的概念 1,2，解决了频率复用问题。随着通信用户数量的增加，80年代，为满足用户需要，美国提出了小区制模式的第一个蜂窝通信系统。随后欧洲各个国家和日本都开发了自己的移动通信系统。1980 年后，移动通信技术趋于成熟，相应各种通信系统标准应运而生。20 世纪 90 年代中期，世界各国家开始了对第三代移动通信的研发，根据 ITU 的标准，第三代移动通信系统的方案主要有：WCDMA,CDMA2000 和
15、TD-SCDMA 三种方案。其中 TD-SCAMA 标准由我国提出。总体上看，各国虽然采用的通信方案不甚相同，但在第三代移动通信系统中，各国都采用了码分多址(CDMA)技术。CDMA 的优点：第一，设计容量比模拟/数字系统大的多，在一定程度上满足了用户群体的需要；第二，有一套精准的功率控制措施，可调节手机发射功率，降低功耗，延长电池寿命；第三，CDMA 采用了软切换降低了掉话概率，提高了通信的可靠性，同时增加了通信容量，大大改善了业务量。但在现实应用中，用户的随机接入和扩频码集不能真正的实现正交，引发了多址干扰问题，同时，远近效应也严重影响了系统的性能 3。为了解决这一问题，多用户检测技术应运
16、而生。多用户检测方法利用多址干扰的结构特征，在多址干扰的环境下，将多址信号看成有用成分考虑进来，联合多个用户的扩频码、定时、延迟、幅度等先验信息一次性检测出所有用户信号，很好的解决了这一问题。1.2 国内外发展及现状多用户检测的这一思想是在 1979 年由白 Schenider 提出，而且还研究了迫零法；R.Kohno 于 1983 年发表了多用户干扰消除器的研究，指出了一2些研究方向；1984 年 Verdus 提出了最优多用户检测器和最大序列检测器并对其进行了分析，1986 年通过对最优多用户检测算法的研究，在理论上证明了采用最大似然序列检测可以逼近单用户接收机性能，不仅在一定程度上可有效
17、地克服远近效应，而且提高了系统容量；随后盲多用户检测概念于 1995 年被 Miehaex 和 Sergio Vverdu S 提出，使得多用户检测技术向实用方向又推进了一步，同时自适应滤波原理也广泛应用其中。此外，他们还提出了基于最小均方误差的盲多用户检测算法LMS-CMOE；1997年，Poor 等人在 CMOE 准则的基础上提出了一种基于递归最小二乘的盲多用户检测算法RLS-CMOE，通过 QR 分解得到了实用的 QR-RLS-CMOE 算法；X.Wang 于 1998 年提出了基于子空间跟踪的盲多用户检测算法PASTd 4。之后，Xiaofei Zhang 和 Dazhuan Xu 在
18、 SIMO-CDMA 系统中提出了基于 PARAFAC 算法的多用户检测算法 5；Yonwoo Yoon 等于2005 年提出了一种最大似然检检测算法 6。国内学者对盲多用户检测问题也做了大量的研究和实验，提出了一些抑制多址干扰的算法，比如：基于高阶累积量的盲自适应检测算法 7,8，基于 Kalman 滤波的盲多用户检测算法 9，判决反馈变长盲自适应检测算法 10，基于神经网络的多用户检测算法 11,12，基于子空间的约束最小二乘检测算法13等等。1.3 课题研究的目的及意义多用户检测技术的目的是获得更大的通信系统容量，提高宽带的利用效率，使覆盖范围更广。多用户检测通过消除小区内的干扰来提高带宽效率，增加系统容量。远近效应的主要因素是功率的控制，多用户检测算法可以降低甚至消除多址干扰，从而在一定程度上缓解了远近效应这一问题。因此多用户检测技术减少了功率控制的负担。同时，多用户检测技术降低了对移动台发射功率的要求，这样就可以把节省的功率用于扩大通信面积上，增加小区通信系统的覆盖面积。
