多用户检测技术在异步WCDMA中的应用

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多址干扰是影响CDMA系统容量的主要因素。传统的CDMA信号检测器将用户间的多址干扰视为噪声,这大大降低了接收机的输入载干比,影响了系统的性能。多用户检测能够有效地消除不同用户间的多址干扰,提高载干比,降低误码率;此外,多用户检测还能克服远近效应。最优多用户检测由于其实现复杂而难以应用,因而,复杂度大幅降低但性能稍差的各种次最优多用户检测算法受到广泛的研究,其中并行干扰对消算法由于其易于实现而备受关注。已有的关于多用户检测的文献大都把注意力集中在讨论算法的复杂度、误码率、多用户效率等性能指标上,而对于多用户检测所能达到的实际的容量增益,却很少有文献报道。基于此,本文旨在探究高数据传输速率,低扩频增益的宽带CDMA系统,在满足给定误码率要求的情况下,采用多级并行干扰对消多用户检测技术后,所能达到的极限容量。为此,我们在Matlab平台上建立了基于多级并行干扰对消多用户检测器的CDMA反向链路模型,通过不同用户数情况的模拟仿真,找出了限制系统容量提高的主要因素,并通过对算法加以适当的修正来克服或降低这些因素造成的影响。模拟仿真研究发现,限制系统容量提高的主要因素有:对于采用卷积前向纠错编码的CDMA系统,由匹配滤波器结合多级并行干扰对消算法组成的多用户检测器,决定检测器能否收敛以及收敛速度的主要因素仍然是匹配滤波器输出信号的错误概率,它将影响卷积解码器的工作状态以及对干扰估计的可靠性。对于Viterbi 解码器存在纠错门限,如果它的输入误码率高于此门限,解码后的误码率反而更高,此门限是由卷积码的结构决定的,它是限制这种多用户检测器能否收敛的因素之一,对卷积解码前的匹配滤波器的输出信号进行预干扰对消可减轻纠错门限的影响。如果用于估计干扰的各个用户信号的平均误码率高于0.1, 100%干扰对消后的信号的误码率将高于对消前,此时采用部分干扰对消效果会更好,通过模拟仿真,我们发现当干扰用户信号的平均误码率在0.1~0.2之间时,采用40%干扰对<WP=3>消效果最佳,平均可降低的误比特率为0.05。用户扩频码间的互相关系数决定干扰功率的大小,从而决定了匹配滤波器输出信号的可靠性;此外互相关系数太高会导致错误在相应的用户间相互传播,也可能造成检测器不收敛,采用相对于互相关系数的部分干扰对消可有效地解决此问题。模拟仿真结果表明:如果采用BPSK调制,相干解调,以及码率为,约束长度为7的卷积编码,在WCDMA所规定的5MHz带宽的加性高斯白噪信道中,在满足误码率指标不超过10-5的前提下,不采用多用户检测的普通单匹配滤波器接收机最多只能支持3个用户以384kbps的速率同时传输数据。本文在大量模拟实验的基础上得出如下结论,如果不考虑蜂窝间干扰,采用我们所建议的多用户检测算法,上述应用系统的容量可以达到普通系统的3倍以上。
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