第三代移動(dòng)通信中的多用戶檢測(cè)技術(shù)淺析

楊文軍 陳航宇

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第三代移動(dòng)通信中的多用戶檢測(cè)技術(shù)淺析

楊文軍 陳航宇

空軍預(yù)警學(xué)院，湖北 武漢 430019

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，極大的豐富了人們的物質(zhì)生活，在移動(dòng)通信領(lǐng)域，多用戶檢測(cè)技術(shù)的開發(fā)使用為移動(dòng)用戶提供豐富的業(yè)務(wù)，比如話音和低速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，以及多媒體業(yè)務(wù)。對(duì)第三代移動(dòng)通信中的多用戶檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行分析研究。

第三代移動(dòng)通信；多用戶檢測(cè)；發(fā)展

1 三代移動(dòng)通信的簡(jiǎn)介

在經(jīng)濟(jì)全球化程度的不斷提高，國(guó)內(nèi)現(xiàn)代化建設(shè)的水平也在相應(yīng)的提高尤其是在信息領(lǐng)域內(nèi)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。就拿現(xiàn)在風(fēng)靡世界的手機(jī)通信來說。在最初的時(shí)候信息網(wǎng)絡(luò)還處于十分落后的階段，一般的手機(jī)終端是不可以接入網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行隨意上網(wǎng)的，只可以進(jìn)行簡(jiǎn)單的語音交流和簡(jiǎn)單的文字交流，這是因?yàn)楫?dāng)時(shí)的通信系統(tǒng)的也就是FDMA的功能還沒有強(qiáng)大到一定的地步，其性能不可以一時(shí)間傳輸大量的信號(hào)。為了進(jìn)一步的滿足人們的需要，于是在專業(yè)人士的努力研究之下，就出現(xiàn)了第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)采用TDMA或CDMA為主的數(shù)字蜂窩系統(tǒng)，如GSM /DCS 1800，IS136，IS-95等，這個(gè)系統(tǒng)要比之前的使用程度高上了很多，對(duì)于那個(gè)還沒有涉及到手機(jī)上網(wǎng)的年代，應(yīng)用2G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行上網(wǎng)，大家也樂此不彼，興趣極高，可以這樣說2G生活在很長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)占據(jù)著我們的生活。但是人類并不是一個(gè)容易滿足的生物，它具有著很強(qiáng)的欲望，試圖依靠自己的知識(shí)和力量改變著自己的生活，像第二代這種低數(shù)據(jù)傳輸?shù)南到y(tǒng)也已經(jīng)更不上時(shí)代的發(fā)展要求。在智能手機(jī)逐步的面世的時(shí)候，相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)也逐步的被開發(fā)出來，更加適應(yīng)這快捷的社會(huì)。

第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)是按照國(guó)際電聯(lián)（Interna tional Telecommunication Union，ITU）提出的IMT - 2000標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)的新一代移動(dòng)通信系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱為3G（The Third Generation）系統(tǒng)。根據(jù)有關(guān)資料顯示3G系統(tǒng)在1985年的時(shí)候就已經(jīng)形成了一定的概念，在當(dāng)時(shí)被大家一致的認(rèn)為可實(shí)施度極高的，未來通信設(shè)施建設(shè)，并且按照技術(shù)如約的完成了其大部分的建設(shè)工作，大約在2000年的時(shí)候，因此國(guó)際上有的國(guó)家就以此對(duì)其命名為IMT-2000。[1]

2 多用戶檢測(cè)技術(shù)

2.1 概念

什么是多用戶檢測(cè)，從理論來說就是通過數(shù)據(jù)傳輸終端進(jìn)一步改善其傳輸質(zhì)量的一種新型的穩(wěn)定技術(shù)。在我們實(shí)際應(yīng)用中，常常會(huì)把這種技術(shù)應(yīng)用在基站的檢測(cè)中去，進(jìn)行一種聯(lián)合檢測(cè)。多用戶檢測(cè)（Multi- user Detection，MUD）技術(shù)在傳統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)的基礎(chǔ)上，充分利用造成MAI干擾的凡是在該信號(hào)之內(nèi)的所有獨(dú)立用戶，進(jìn)行檢測(cè)。因?yàn)闄z測(cè)是獨(dú)立進(jìn)行的，因此信息傳輸被干擾的程度是很低的，為現(xiàn)代手機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳輸帶來了一個(gè)發(fā)展的春天。[2]

2.2 基本思想

（1）基于信息、論中的最優(yōu)信號(hào)檢測(cè)理論，尋求蜂窩式碼分多址的多用戶的最優(yōu)聯(lián)合檢測(cè)理論。

（2）充分利用擴(kuò)頻碼的己知結(jié)構(gòu)信息，各用戶間與各條路徑間的相關(guān)函數(shù)是已知的。因此從理論上看，完全有可能利用這些偽隨機(jī)序列的已知結(jié)構(gòu)信息和統(tǒng)計(jì)信窟、來進(jìn)一步消除它所帶來的負(fù)面影響，以達(dá)到滿足系統(tǒng)性能的要求。[3]

（3）多徑干擾和多址干擾其實(shí)質(zhì)是一樣的，都來源于偽隨機(jī)序列，可以利用擴(kuò)頻碼的己知結(jié)構(gòu)信息與統(tǒng)計(jì)信息，消除多徑干擾和多址干擾，同時(shí)也就消除和削弱了遠(yuǎn)近效應(yīng)。

（4）最優(yōu)的聯(lián)合檢測(cè)方案是可行的。在對(duì)多個(gè)用戶的匹配濾波器接收的基礎(chǔ)上，進(jìn)行多用戶聯(lián)合檢測(cè)，并充分利用己知偽碼結(jié)構(gòu)與統(tǒng)計(jì)信息，設(shè)法消除其他所有用戶的干擾，理論上是完全可行的。[4]

3 檢測(cè)算法的提出

1986年，美國(guó)學(xué)者Verdu首先提出利用已知擴(kuò)頻碼的結(jié)構(gòu)信息來克服多個(gè)用戶之間干擾的多用戶檢測(cè)理論與方案。Verdu提出的多用戶檢測(cè)器是在加性高斯白噪聲信道（AWGN）下的最優(yōu)多用戶檢測(cè)。接收機(jī)最優(yōu)結(jié)構(gòu)為匹配濾波器加上維特比（Viterbi）檢測(cè)算法，即最大似然序列檢測(cè)（MaximumLikelihood Sequences Detection， MLSD）。

4 技術(shù)的分類

目前已提出的多種MUD方法可從不同角度進(jìn)行分類：按處理方法可分為線性和非線性兩大類；按檢測(cè)器處理信息時(shí)需要知道期望用戶信息量的多少，又可分為盲和非盲多用戶檢測(cè)器。線性多用戶檢測(cè)器包括解相關(guān)檢測(cè)、最小均方誤差檢測(cè)等；非線性檢測(cè)主要包括并行（或串行）干擾抵消算法、多級(jí)檢測(cè)和非線性類概率檢測(cè)等。

5 多用戶檢測(cè)技術(shù)的展望

多用戶檢測(cè)基本上可以分為2類：一是最佳多用戶檢測(cè)；二是次最佳多用戶檢測(cè)，而后者是現(xiàn)實(shí)中經(jīng)常用到的。為了進(jìn)一步的改善現(xiàn)代的獨(dú)立終端的數(shù)據(jù)傳送，許多專業(yè)人士都在努力的朝著一個(gè)雙向的多用戶多功能的發(fā)展方向滲入著。我們有理由相信，隨著研究的深入，我們?cè)讵?dú)立終端中的大量信息的傳送能夠得到很好的效果，還會(huì)被廣大的用戶所接納。

6 結(jié)語

現(xiàn)有的多用戶檢測(cè)技術(shù)主要集中用于小區(qū)內(nèi)干擾的消除，隨著載波頻率的提高，小區(qū)的范圍會(huì)變得越來越模糊，在不遠(yuǎn)的將來，還會(huì)出現(xiàn)個(gè)人小區(qū)的概念。通過對(duì)第三代移動(dòng)通信中的多用戶檢測(cè)技術(shù)的研究，從而促進(jìn)相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展。

[1]陳章寶，崔楊培，吳楊.盲多用戶檢測(cè)技術(shù)研究[J].廣東通信技術(shù)，2015（6）：39-42.

[2]王鈞.基于子空間盲多用戶檢測(cè)算法的設(shè)計(jì)和仿真[J].信息技術(shù)，2012（6）：153-157.

[3]許燕，陳李萍，張鐵利.DEC和MMSE檢測(cè)器抑制CDMA系統(tǒng)中MAI性能分析[J].科研，2016（4）：33-34.

[4]劉巧紅.基于模擬退火遺傳算法對(duì)多用戶檢測(cè)仿真[J].計(jì)算機(jī)仿真，2011，28（5）：118-121.

The Analysis of Multi User Detection Technology in the Third Generation Mobile Communication

Chen Hangyu Yang Wenjun

Air force early warning college，Wuhan Hubei 430019

With the development of economy and science and technology progress，greatly enriched the people's material life，in the field of mobile communication，the multi user detection technology development used to provide abundant services for mobile users，such as voice and low rate data services，and multimedia services. In this paper，the third generation mobile communication in the multi user detection technology analysis.

third generation mobile communication；multi user detection；development

D922.66

A

1009-6434(2016)6-0253-02