基于改进子空间跟踪算法的盲多用户检测

【摘要】：第三代移动通信(3G)的核心技术之一码分多址(CDMA:Code Division Multiple Access)是对不同的用户分配不同的扩频码,从而实现多用户共享信道。与FDMA系统和TDMA系统相比,CDMA系统具有很多优点,如频谱利用率高,低能耗,软切换,软容量,保密性好等。然而,CDMA系统仍然存在一些不足,主要表现为受码间干扰和多址干扰影响大。其中码间干扰可以通过均衡技术来进行补偿。多址干扰是由于多个用户共享一个信道时,不同用户的扩频码之间不完全正交而产生的,抑制多址干扰的方法就是多用户检测。 盲多用户检测是只需使用观测数据,不需要训练序列的自适应多用户检测。因其需要的先验数据较少,可以充分利用频带资源而得到广泛应用。其中基于子空间的盲多用户检测将接收信号的自相关矩阵分解为信号子空间和噪声子空间,在检测时只需用到信号子空间的数据,无需噪声子空间的数据,从而简化了盲多用户检测。 本文从信号的时间相关特性和遗忘因子两个方面对基于子空间的盲多用户检测算法进行改进,主要工作如下： (1)分析了多用户检测的基本原理、性能测度、算法分类以及基于子空间的盲多用户检测算法的国内外研究现状和研究热点,对几种典型的多用户检测算法进行了仿真比较。 (2)通过研究基于优化理论的子空间迭代算法发现,该算法的代价函数只考虑了当前时刻之前的相关信号,没有考虑当前时刻之后的相关信息。而BELLO在研究时变信道的时间相关特性时指出,其相关性可以用相干时间来表示,信道在当前时刻附近的一段相干时间里具有强的相关性。因此本文提出了基于双边代价函数的子空间迭代算法,在代价函数中加入当前时刻之后的相关信息。通过Matlab仿真表明,改进算法的误码率要低于原算法的误码率。 (3)通过研究PASTd算法的收敛性能发现,其向量跟踪误差和收敛速度与遗忘因子的大小有关。对较小的遗忘因子,PASTd算法的向量跟踪误差较大,收敛速度较快；对较大的遗忘因子,PASTd算法的向量跟踪误差较小,收敛速度较慢。因此本文将遗忘因子修改为关于向量跟踪误差的可变遗忘因子,这样既能保证向量跟踪误差足够小,又能加快其收敛速度。当信道发生突变时,可根据向量跟踪误差及时地调节遗忘因子的大小。通过Matlab仿真表明,可变遗忘因子的PASTd算法的跟踪误差和收敛速度介于遗忘因子为0.995和0.999的PASTd算法之间。