UWB的多用户检测研究

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1990年,美国国防部首先定义了“超宽带(UWB,Ultra Wide Band)”概念,超宽带无线通信在民用领域开始受到普遍关注。目前“超宽带”的定义只是针对信号频谱的相对带宽(或绝对带宽)而言,没有定界信号的时域波形特征,因此,有多种方式产生超宽带信号。其中,最典型的方法是利用纳秒级的窄脉冲(又称为冲激脉冲,Impulse)的频谱特性来实现。在UWB多用户通信系统中,各个用户共享空间频谱资源,每个用户依靠不同的码字来区分。在接收端,由于信道的不理想或者其它一些原因,特定用户必然会受到其它用户的干扰,称之为多用户干扰(MUI,multiuser interference)。在对用户进行检测时传统的方法是基于标准高斯近似(Standard Gaussian Approximation,SGA)的假设,即把包括多用户干扰在内的所有干扰成分的累积,看做是在感兴趣的频率范围内具有均匀PSD的加性高斯噪声,因此检测获得的性能不理想。而多用户检测技术(MUD,multiuser detection)在传统检测技术的基础上,充分利用造成MUI的所有用户信号信息对单个用户的信号进行检测,从而获得优良的抗干扰性能。本文研究了UWB中的多用户检测技术,分别针对跳时超宽带(TH-UWB)和直扩超宽带(DS-UWB)两种多址方式。针对跳时多址方式,利用了跳时序列的特殊性质,提出了一种低复杂度的解相关接收机,减少了计算复杂度而又降低了多址干扰的影响。同时进行数学分析,从减小秩亏概率的角度对发射信号进行了改进,进一步提升了检测器的性能。针对直扩多址方式,本文提出了一种带预处理的多用户检测器,通过预处理动态的设定门限从而直接判决用户的数据比特信息,计算结果表明经过预处理得到的数据与最佳多用户检测器得到的数据相同,但是最佳多用户检测器的复杂度为指数时间复杂度,而预处理的复杂度为指数时间复杂度,因此大大降低了计算量。通过计算也表明通过预处理得到的用户信息码的数量是很大的。由于通过预处理得到的数据已经是最优的,这样可以去除这些数据对原多用户检测问题的影响,相对于原问题这个较小规模的多用户检测问题的多址干扰减小了,之后可以采用一些常用的诸如解相关或者最小均方误差检测器进行求解,其误码性能在一定程度上有所提高。
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