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CDMA通信系统中盲多用户检测技术的研究

单丹  
【摘要】:码分多址(CDMA)系统由于软容量、软切换、频谱利用率高以及抗干扰能力强等优点在第三代移动通信系统(3G)中获得了广泛的应用。在CDMA系统中,多个用户信号是依靠不同的扩频码来相互区分的,但在实际应用中,扩频码又不可能达到完全正交的理想状态,因此在多个用户同时通信时,一定会产生多址干扰(MAI),随着系统用户数的增加,这种干扰必将会成为影响其系统性能和限制系统容量的主要因素。如何能够更好地消除多址干扰便成为近年来人们研究的热点。多用户检测技术能够有效地消除多址干扰,提高系统容量,解决远近效应的问题,因而被列为第三代移动通信系统的关键技术之一。其主要目的是从相互干扰的多个CDMA信号中检测出某个特定用户信号,从根本上消除多址干扰的存在。其中盲多用户检测技术作为一种直接利用待测用户数据和期望用户信息的盲自适应检测方法,近年来已得到众多学者的关注,并成为整个通信领域的研究热点。 本文主要围绕CDMA系统的盲多用户检测算法进行展开,首先系统地介绍了多用户检测算法的基本原理和分类,并对几种线性盲多用户检测算法进行较为详尽地介绍。在此基础上,本文针对压缩投影逼近子空间跟踪算法正交性不强的缺点,介绍了一种基于正交压缩投影逼近(OPASTd)的子空间跟踪盲多用户检测算法,通过实验仿真表明该算法是一种性能较好的子空间跟踪算法。又针对自适应LMS算法的收敛速度和精度受迭代步长影响较大的缺点,介绍了一种改进的变步长LMS盲多用户检测算法,通过实验仿真表明该算法对系统的适应能力较强,且具有较高的输出时间平均信干比。然后主要介绍了独立分量分析(ICA)的基本原理和数学模型,并重点分析了几种常见的FastICA基本算法及其算法流程。为了提高FastICA算法的收敛速度,本文在六阶收敛牛顿迭代法的基础上,提出了一种改进的快速独立分量分析算法,并通过实验仿真验证了该算法的优越性。本文针对快速独立分量分析以及改进的快速独立分量分析忽略噪声而带来的估计误差的问题,将小波变换引入到改进的FastICA算法中,提出了一种小波变换和改进的FastICA相结合的算法(WICA),通过实验仿真验证了该算法的优越性。通过讨论独立分量分析应用于CDMA系统的可行性,将WICA作为上述两种改进的盲多用户检测器的后处理部分,并通过两组实验仿真表明,考虑噪声影响的基于WICA的算法比传统的FastICA算法具有更好的性能,特别是在信噪比较低、用户数较多的情况下,这种基于WICA的盲多用户检测算法具有更好的检测性能。 综上所述,本文研究的主要工作有: (1)在压缩投影逼近子空间跟踪算法的基础上,介绍了一种基于OPASTd的子空间跟踪盲多用户检测算法。 (2)在自适应LMS算法的基础上,介绍了一种改进的变步长LMS盲多用户检测算法。 (3)针对六阶牛顿迭代修正格式,提出了一种改进的快速独立分量分析算法。 (4)将小波变换引入到改进的FastICA算法中,提出了一种基于小波变换和改进的FastICA相结合的盲多用户检测算法。


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