基于PIC的MC-CDMA系統(tǒng)多級(jí)型多用戶檢測技術(shù)
出處:mg588 發(fā)布于:2012-08-21 16:45:42
在CDMA系統(tǒng)中分配給各個(gè)用戶的擴(kuò)頻碼如果沒有嚴(yán)格正交,將會(huì)引起用戶之間的相互干擾,即多址干擾。隨著用戶數(shù)的增多,多址干擾的增強(qiáng),用戶的誤碼性能會(huì)變差。另一方面,移動(dòng)用戶的位置不斷變化及深度衰落的存在,強(qiáng)功率用戶的信號(hào)會(huì)抑制弱功率用戶的信號(hào),系統(tǒng)性能嚴(yán)重弱化,即所謂的遠(yuǎn)近效應(yīng),因此抑制MAI和遠(yuǎn)近效應(yīng)以提高系統(tǒng)的性能,增加容量是十分迫切的要求,而多用戶檢測技術(shù)成為近年來的主要解決方法之一。
多用戶檢測技術(shù)可以充分利用各個(gè)用戶的擴(kuò)頻序列時(shí)延幅度和相位信息對各用戶進(jìn)行聯(lián)合檢測,從總體上提高各用戶的性能。它解決了遠(yuǎn)近效應(yīng)問題,降低了系統(tǒng)對功率控制的要求,因此可以有效地利用上行鏈路頻譜資源,顯著增加系統(tǒng)容量。在多用戶檢測中,一類重要的技術(shù)是基于干擾抵消的多級(jí)檢測。
本文首先介紹干擾抵消檢測算法,重點(diǎn)分析了PIC的概念。在基于PIC的多級(jí)型多用戶檢測技術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)行仿真分析。仿真結(jié)果表明該方案在運(yùn)算復(fù)雜性和系統(tǒng)性能之間取得了良好的折中。
1 并行干擾抵消檢測算法
干擾抵消(IC)基本原理是利用已檢測的信號(hào)重構(gòu)期望用戶的干擾信號(hào),并從接收信號(hào)中刪除掉。IC包括串行干擾抵消(SIC)和并行干擾抵消(PIC),所不同的是SIC每次只檢測一個(gè)用戶,而PIC利用前級(jí)判決的信息構(gòu)造所有用戶的干擾信號(hào),然后從接收信號(hào)抵消掉干擾信號(hào),判決,因此PIC的處理延遲小,但計(jì)算量大。下面將詳細(xì)介紹PIC的基本原理。
1.1 并行干擾抵消器(PIC)
并行干擾抵消方案是指抵消工作在并行模式下。對于傳統(tǒng)的PIC,用戶k在第i級(jí)的判決信號(hào)可以表示為

其中,h.jpg表示由前獲得的第j個(gè)用戶的符號(hào)估計(jì)值,它可以通過基于判決的線性過程或基于匹配濾波的線性過程來獲得。第0級(jí)可以通過匹配濾波器(相關(guān)器)來得到h.jpg。多級(jí)PIC的基本原理可以用圖1來表示。

1.2 選擇性并行干擾消除(S-PIC)
并行干擾消除(PIC),是在同檢測中重構(gòu)出所有用戶信號(hào),然后從總的接收信號(hào)中減去所有干擾信號(hào)而獲得有用信號(hào)。但是由于級(jí)判決輸出只采用一般的檢測合并技術(shù)(單用戶檢測)而存在MAI,所以不能完全正確的重構(gòu)所有干擾用戶的信號(hào),導(dǎo)致在進(jìn)行PIC時(shí),有可能引入新的干擾。在這種情況下,某些用戶在級(jí)判決輸出原本正確,但是由于其他用戶的錯(cuò)誤判決,而經(jīng)過PIC后反而變錯(cuò)。為了避免這一差錯(cuò),提出了選擇性并行干擾(S-PIC,Selective Parallel Interference Cancellation),即根據(jù)級(jí)檢測出來的各個(gè)用戶的可靠性分組,來決定是否進(jìn)行重構(gòu),下面介紹其主要思想。


如表1所示,U1組內(nèi)的用戶不用再做PIC,U3組內(nèi)的用戶不再進(jìn)行重構(gòu),只有U2組內(nèi)的用戶進(jìn)行常規(guī)的PIC檢測。所以S-PIC在PIC的基礎(chǔ)上,大大降低了接收機(jī)的計(jì)算復(fù)雜度。所面臨的任務(wù)就是如何選擇的閥值S1、S2,使得系統(tǒng)的平均誤碼率。
2 基于HC的多級(jí)檢測方法
多級(jí)檢測的概念一開始是出現(xiàn)在DS-CDMA系統(tǒng)的多用戶系統(tǒng)中,其基本思想是:先由前獲得數(shù)據(jù)和干擾的初步估計(jì),然后在后消除對干擾的估計(jì),從而提高檢測的可靠性。
針對多址干擾(MAI),研究由各種單用戶檢測方法組合而成的多級(jí)檢測技術(shù),基于PIC的MC-CDMA系統(tǒng)多級(jí)檢測原理框圖如圖2所示。

為不失一般性,設(shè)第0個(gè)用戶為期望用戶,對初始級(jí),采用SUD得到數(shù)據(jù)判決值為

初始數(shù)據(jù)估計(jì)非常重要,初始數(shù)據(jù)估計(jì)不準(zhǔn)確,會(huì)引起誤差傳播效應(yīng)。同時(shí),PIC的性能很容易受到干擾信號(hào)估計(jì)偏差的影響。
3 仿真分析
圖3描述了幾種檢測方式的誤碼率。如圖3可見,這幾種檢測方式的誤碼率都是隨著信噪比的增大而減小。其中匹配濾波器的誤碼率。其余3種檢測方式的誤碼率均小于匹配濾波器。

如圖4可見,隨著用戶數(shù)目增加,這幾種檢測方式的誤碼率呈現(xiàn)遞增趨勢。其中匹配濾波器的誤碼率。其它三種檢測合并技術(shù)的誤碼率小于匹配濾波器的誤碼率。在小信噪比時(shí),MMSE,SIC,PIC的誤碼率較為接近,隨著用戶數(shù)目的增加,均方誤差的誤碼率大于串行干擾抵消和并行干擾抵消的誤碼率。當(dāng)信噪比達(dá)到某值時(shí),匹配濾波器的誤碼率,而并行干擾抵消的誤碼率,是的多用戶檢測技術(shù)。
4 結(jié)束語
本文采用多級(jí)型多用戶檢測技術(shù),引入并行干擾抵消技術(shù),充分利用各個(gè)用戶的擴(kuò)頻序列時(shí)延幅度和相位信息對各用戶進(jìn)行聯(lián)合檢測,抑制MAI和遠(yuǎn)近效應(yīng)以提高系統(tǒng)的性能。通過仿真驗(yàn)證,相對于其他檢測技術(shù),當(dāng)信噪比增大時(shí),并行干擾抵消(PIC)的誤碼率,使系統(tǒng)性能得到很好的改善,是的多用戶檢測技術(shù)。但隨著級(jí)數(shù)的更加,系統(tǒng)性能的優(yōu)化越來越小,且相應(yīng)的運(yùn)算復(fù)雜性越來越高,因此,在實(shí)際應(yīng)用中,進(jìn)行到三級(jí)PIC即可。
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