基于PIC的MC-CDMA系統(tǒng)多級型多用戶檢測技術(shù)

摘要：為了抑制MAI和遠(yuǎn)近效應(yīng)以提高系統(tǒng)的性能，采用多級型多用戶檢測技術(shù)，充分利用各個用戶的擴(kuò)頻序列時延幅度和相位信息時各用戶進(jìn)行聯(lián)合檢測，利用前級判決的信息構(gòu)造所有用戶的干擾信號，然后從接收信號抵消掉干擾信號，從總體上提高各用戶的性能。仿真驗證表明，PIC的處理延遲小，且在用戶增多的情況下誤碼率大為降低，但隨著級數(shù)的增加，計算復(fù)雜度增大，故實際應(yīng)用中一般選三級為宜。
關(guān)鍵詞：多用戶檢測；多址干擾；并行干擾抵消；誤碼率

在CDMA系統(tǒng)中分配給各個用戶的擴(kuò)頻碼如果沒有嚴(yán)格正交，將會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)，用戶的誤碼性能會變差。另一方面，移動用戶的位置不斷變化及深度衰落的存在，強(qiáng)功率用戶的信號會抑制弱功率用戶的信號，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)可以充分利用各個用戶的擴(kuò)頻序列時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)對功率控制精度的要求，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檢測。
本文首先介紹干擾抵消檢測算法，重點分析了PIC的概念。在基于PIC的多級型多用戶檢測技術(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重構(gòu)期望用戶的干擾信號，并從接收信號中刪除掉。IC包括串行干擾抵消(SIC)和并行干擾抵消(PIC)，所不同的是SIC每次只檢測一個用戶，而PIC利用前級判決的信息構(gòu)造所有用戶的干擾信號，然后從接收信號抵消掉干擾信號，最后判決，因此PIC的處理延遲小，但計算量大。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級的判決信號可以表示為

其中，表示由前一級獲得的第j個用戶的符號估計值，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級可以通過匹配濾波器(相關(guān)器)來得到。多級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)，是在同一級檢測中重構(gòu)出所有用戶信號，然后從總的接收信號中減去所有干擾信號而獲得有用信號。但是由于第一級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，導(dǎo)致在進(jìn)行PIC時，有可能引入新的干擾。在這種情況下，某些用戶在第一級判決輸出原本正確，但是由于其他用戶的錯誤判決，而經(jīng)過PIC后反而變錯。為了避免這一差錯，提出了選擇性并行干擾(S-PIC，Selective Parallel Interference Cancellation)，即根據(jù)第一級檢測出來的各個用戶的可靠性分組，來決定是否進(jìn)行重構(gòu)，下面介紹其主要思想。
用戶第一級檢測合并后的判決變量，根據(jù)兩個歸一化的可靠閥值S1，S2(0S2S11)來進(jìn)行分組，分組依據(jù)下面的不等式組(其中GMC為擴(kuò)頻碼長)

如果u∈U1，認(rèn)為非?？煽?，這是第一級判決可以作為最終的判決輸出，不需要做PIC。同時可以重構(gòu)為干擾信號被其他的用戶在進(jìn)行PIC運算時引用。如果u∈U2，認(rèn)為部分可靠這時第一級判決不可以作為最終的判決輸出，需要進(jìn)一步做PIC來消除MAI。但可以重構(gòu)為干擾信號被其他的用戶在進(jìn)行PIC運算時引用。
如果u∈U3，認(rèn)為十分不可靠，這時第一級判決不可以作為最終的判決輸出，需要進(jìn)一步做PIC來消除MAI。而且因為的可靠性差，為了防止給其他可靠性高的用戶引入更大的干擾，不再重構(gòu)為干擾信號而被其他的用戶在進(jìn)行PIC運算時引用。