第六章--多用户检测课件.ppt

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1、第六章第六章 多用户检测多用户检测 西安电子科技大学西安电子科技大学张林让张林让目录n n6.1 6.1 系统模型与性能测度系统模型与性能测度n n6.2 6.2 最佳多用户检测器最佳多用户检测器n n6.3 6.3 解相关多用户检测器解相关多用户检测器n n6.4 6.4 线性线性MMSEMMSE多用户检测器多用户检测器n n6.5 6.5 自适应多用户检测自适应多用户检测n n6.6 6.6 盲多用户检测盲多用户检测n n6.7 6.7 盲多用户检测的子空间方法盲多用户检测的子空间方法目录引言引言如果接收机同时接收到多个数字调制信号，如果接收机同时接收到多个数字调制信号，怎样才能可靠地解调

2、出某个感兴趣的用户呢怎样才能可靠地解调出某个感兴趣的用户呢？F TDMATDMA：时分时分时分时分F FDMAFDMA：频分频分频分频分F CDMACDMA：码分：信号在时间和频率上重叠码分：信号在时间和频率上重叠码分：信号在时间和频率上重叠码分：信号在时间和频率上重叠.西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学 雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室引言引言 CDMA系统中的干扰系统中的干扰F码间干扰（码间干扰（码间干扰（码间干扰（ISIISI）：）：）：）：补偿在上章已讨论过。补偿在上章

3、已讨论过。补偿在上章已讨论过。补偿在上章已讨论过。F多址干扰多址干扰多址干扰多址干扰 (MAI)(MAI)：多址干扰主要是由于多个用多址干扰主要是由于多个用多址干扰主要是由于多个用多址干扰主要是由于多个用户共享一个信道，不同用户之间必然产生干扰，户共享一个信道，不同用户之间必然产生干扰，户共享一个信道，不同用户之间必然产生干扰，户共享一个信道，不同用户之间必然产生干扰，因此多址干扰也称多用户干扰。严格说来，多因此多址干扰也称多用户干扰。严格说来，多因此多址干扰也称多用户干扰。严格说来，多因此多址干扰也称多用户干扰。严格说来，多址干扰包含同信道干扰和邻信道干扰，但在于址干扰包含同信道干扰和邻信道

4、干扰，但在于址干扰包含同信道干扰和邻信道干扰，但在于址干扰包含同信道干扰和邻信道干扰，但在于扰抑制中主要考虑的是同信道干扰。扰抑制中主要考虑的是同信道干扰。扰抑制中主要考虑的是同信道干扰。扰抑制中主要考虑的是同信道干扰。西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学 雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室引言引言 多用户检测是一种从接收机端的设计入手的干扰多用户检测是一种从接收机端的设计入手的干扰多用户检测是一种从接收机端的设计入手的干扰多用户检测是一种从接收机端的设计入手的干扰抑制方法它要解决

5、的基本问题是：如何从相互抑制方法它要解决的基本问题是：如何从相互抑制方法它要解决的基本问题是：如何从相互抑制方法它要解决的基本问题是：如何从相互干扰的数字信息串中可靠地解调出某个持定用户干扰的数字信息串中可靠地解调出某个持定用户干扰的数字信息串中可靠地解调出某个持定用户干扰的数字信息串中可靠地解调出某个持定用户的信号。的信号。的信号。的信号。多用户检测也称同信道干扰抑制、多用户解调或多用户检测也称同信道干扰抑制、多用户解调或多用户检测也称同信道干扰抑制、多用户解调或多用户检测也称同信道干扰抑制、多用户解调或干扰对消。干扰对消。干扰对消。干扰对消。多用户检测技术的发展是通信技术中最重要的新多用户

6、检测技术的发展是通信技术中最重要的新多用户检测技术的发展是通信技术中最重要的新多用户检测技术的发展是通信技术中最重要的新进展之一进展之一进展之一进展之一西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学 雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室6.1 系统模型与性能测度系统模型与性能测度 Q若不同用户的特征波形若不同用户的特征波形(扩频波形扩频波形)是正交的，那么是正交的，那么将接收信号与特定用户的扩频序列求相关的接收机将接收信号与特定用户的扩频序列求相关的接收机是最佳接收机多址干扰根本就不存在。是最

7、佳接收机多址干扰根本就不存在。Q然而，由于用户之间的不同步以及不同用户的信号然而，由于用户之间的不同步以及不同用户的信号是以不同的时间延迟到达接收机的，所以不可能使是以不同的时间延迟到达接收机的，所以不可能使特征波形在所有可能的相对时延范围内正交。虽然特征波形在所有可能的相对时延范围内正交。虽然通过设计具有低互相关的特征码可以实现扩频波形通过设计具有低互相关的特征码可以实现扩频波形的近似正交，但只有当所有用户的信号到达接收机的近似正交，但只有当所有用户的信号到达接收机具有大致相等的功率时，使用近似正交扩频波形的具有大致相等的功率时，使用近似正交扩频波形的匹配滤波接收机才能有效工作。匹配滤波接收

8、机才能有效工作。西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学 雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室6.1.1 离散时间同步模型离散时间同步模型 接收信号接收信号：西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学 雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室 T比特（码元）间隔比特（码元）间隔 为用户为用户k发送的信息序列发送的信息序列 用户用户k的信号幅度，的信号幅度，代表接收能量代表接收能量 用户用

9、户k的扩频波形的扩频波形6.1.1 离散时间同步模型离散时间同步模型假定：所有可能的信息序列都是等概率的，假定：所有可能的信息序列都是等概率的，可忽略可忽略j（令（令j=0）西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学 雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室匹配滤波器组匹配滤波器组 使使用用匹匹配配滤滤波波器器组组，每每个个滤滤波波器器与与不不同同用用户的特征波形匹配户的特征波形匹配西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学 雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防

10、科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室匹配滤波器组匹配滤波器组在同步情况下在同步情况下,匹配滤波器的输出为匹配滤波器的输出为：西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学 雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室期望用户期望用户k k的离散时间输出的离散时间输出 西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学 雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室式中式中 用户

11、用户j与用户与用户k的特征波形的互相关的特征波形的互相关 第第i个码元间隔个码元间隔 高斯随机过程高斯随机过程 若若 0 0，则会产生二个问题：，则会产生二个问题：西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学 雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室（1 1）远近效应）远近效应若若干干扰扰用用户户离离基基站站很很近近，期期望望用用户户离离基基站站很很远远，干干扰扰用用户户在在基基站站的的接接收收功功率率比比期期望望用用户户在在基基站站接接收收功功率率明明显显大大，扩扩频频序序列列与与干干扰扰之之

12、间间的的相相关关就就有有可可能能比比扩扩频频序序列列与与期期望望用用户户信信号号之之间间的的相相关关大大，相相关关器器输输出出干干扰扰很很严严重重，期期望望信信号号甚甚至至有有可可能能淹淹没没在在干干扰扰中中，不不可可能能正正确确解解调调远远近近效效应应问问题题，除除非非使使用用严严格格的的功功率率控控制制。CDMA系统的主要技术障碍就是远近效应。系统的主要技术障碍就是远近效应。（2 2）干扰低限（）干扰低限（Interference floorInterference floor）n n由于干扰信号与期望信号不正交，所以期望用由于干扰信号与期望信号不正交，所以期望用由于干扰信号与期望信号不正

13、交，所以期望用由于干扰信号与期望信号不正交，所以期望用户的一般匹配滤波器的输出会含有来自多址干扰的户的一般匹配滤波器的输出会含有来自多址干扰的户的一般匹配滤波器的输出会含有来自多址干扰的户的一般匹配滤波器的输出会含有来自多址干扰的贡献。因此，即使接收机热噪声电平趋于零，匹配贡献。因此，即使接收机热噪声电平趋于零，匹配贡献。因此，即使接收机热噪声电平趋于零，匹配贡献。因此，即使接收机热噪声电平趋于零，匹配滤波器接收机的错误概率由于多址干扰的存在也会滤波器接收机的错误概率由于多址干扰的存在也会滤波器接收机的错误概率由于多址干扰的存在也会滤波器接收机的错误概率由于多址干扰的存在也会表现非零的下界表现

14、非零的下界表现非零的下界表现非零的下界(称为干扰低限称为干扰低限称为干扰低限称为干扰低限)，即使干扰用户信，即使干扰用户信，即使干扰用户信，即使干扰用户信号接收功率小于期望用户信号接收功率。号接收功率小于期望用户信号接收功率。号接收功率小于期望用户信号接收功率。号接收功率小于期望用户信号接收功率。n n干扰信号仍会对期望用户造成影响，这就使得干扰信号仍会对期望用户造成影响，这就使得干扰信号仍会对期望用户造成影响，这就使得干扰信号仍会对期望用户造成影响，这就使得相关接收机很难达到低误码率。相关接收机很难达到低误码率。相关接收机很难达到低误码率。相关接收机很难达到低误码率。匹配接收机的误匹配接收机

15、的误匹配接收机的误匹配接收机的误码率码率码率码率0 0 0 0（干扰低限），（干扰低限），（干扰低限），（干扰低限），CDMACDMACDMACDMA是干扰受限系统是干扰受限系统是干扰受限系统是干扰受限系统。西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学 雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室若若 0 0，则会产生二个问题：，则会产生二个问题：定义定义 西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学 雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科

16、技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室（对角元素（对角元素=1）特征波形互相特征波形互相关矩阵关矩阵 特征波形向量特征波形向量 其中其中其中其中西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学 雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室多用户检测，从多用户检测，从 多用户检测波器多用户检测波器匹配滤波器组输出可表示为匹配滤波器组输出可表示为？6.1.2 6.1.2 离散时间非同步模型离散时间非同步模型n假设多用户数据速率相同，接收信号假设多用户数据速率相同，接收信号 西安电子科技大学西安电子科技大

17、学西安电子科技大学西安电子科技大学 雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室假设假设 6.1.2 6.1.2 离散时间非同步模型离散时间非同步模型非非同同步步信信号号 和和 之之间间的的互互相相关关 定义为定义为 西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学 雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室T6.1.2 6.1.2 离散时间非同步模型离散时间非同步模型其中：其中：西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大

18、学西安电子科技大学 雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室多用户干扰多用户干扰+码间干扰码间干扰 矩阵矩阵向量形式：向量形式：西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学 雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室后一码元间隔后一码元间隔的发射字符的发射字符 其中矩阵矩阵向量形式：向量形式：式右前三项的式右前三项的z变换变换 西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学 雷达信号处理国防科技重点实

19、验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室6.1.3 6.1.3 性能测度性能测度 n n 单用户误码率单用户误码率单用户误码率单用户误码率 西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学 雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室单单独用户k的能量 噪声方差 是一个递减函数 6.1.3 6.1.3 性能测度性能测度n n 多用户系统期望用户的误码率多用户系统期望用户的误码率西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学 雷达信号

20、处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室存在干扰用户时，用户存在干扰用户时，用户k的实际能量即有的实际能量即有效能量效能量 6.1.3 6.1.3 性能测度性能测度n n 多用户有效性多用户有效性西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学 雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室描述干扰用户对期望用户误码率影响的测度描述干扰用户对期望用户误码率影响的测度 6.1.3 6.1.3 性能测度性能测度n 渐近多用户有效性渐近多用

21、户有效性 西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学 雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室仿真实验中误码率的计算仿真实验中误码率的计算仿真实验中误码率的计算仿真实验中误码率的计算 6.2 6.2 最佳多用户检测器最佳多用户检测器 任任何何一一种种多多用用户户检检测测器器至至少少需需要要已已知知（或或可可估估计计）下面的一个或多个参数下面的一个或多个参数（1 1）期望用户的特征波形；）期望用户的特征波形；（2 2）干扰用户的特征波形；）干扰用户的特征波形；（3 3）期望用户的定时信息（时延和

22、载波相位）；）期望用户的定时信息（时延和载波相位）；（4 4）干扰用户的定时信息；）干扰用户的定时信息；（5 5）干干扰扰用用户户相相对对于于期期望望用用户户信信号号幅幅值值的的接接收收信信号号幅值幅值西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学 雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室6.2 6.2 最佳多用户检测器最佳多用户检测器西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学 雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号

23、处理国防科技重点实验室 传传统统的的相相关关接接收收机机只只使使用用信信息息（1）和和（3），但但未未考考虑虑其其它它用用户户的的干干扰扰，故性能差故性能差 最最 佳佳 用用 户户 检检 测测 器器 使使 用用 信信 息息（1）（5），计算指数复杂度），计算指数复杂度 准最佳线性多用户检测器，需要信息准最佳线性多用户检测器，需要信息少、计算量小（研究重点）少、计算量小（研究重点）6.2.1 6.2.1 同步同步CDMACDMA系统系统 n多用户检测可视为一个多用户检测可视为一个k元决策问题元决策问题 西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学 雷达信号处理国防科技重点实验

24、室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室最大似然估计算法最大似然估计算法n后验概率用似然函数表示：后验概率用似然函数表示：西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学 雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室BayesBayes后验概率最大原理或最大似然估计算法后验概率最大原理或最大似然估计算法 解释解释 n在在 和和 已知条件下，使似然函数已知条件下，使似然函数 最最大大，即即是是 最最小小，相当于使均方误差最小。相当于使均方误差最小。n使使

25、 最大，等价于使最大，等价于使 西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学 雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室最小最小最大似然估计算法最大似然估计算法式中式中 西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学 雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室解解6.2.2 6.2.2 非同步非同步CDMACDMA系统系统 西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学 雷达信号处理国

26、防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室n同理，对于非同步同理，对于非同步CDMACDMA系统我们可以得系统我们可以得到优化结果到优化结果 式中式中 为K（2M+1）K（2M+1）对角矩阵，第k+iK个对角元素=Ak 6.2.2 6.2.2 非同步非同步CDMACDMA系统系统西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学 雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室解：解：要求已知的信息：要求已知的信息：1 1）中的元素中的元素 ，信

27、息（，信息（5 5）2 2）R R中中的的 ，要要求求 信信息息（1 1）、（2 2）；）；要求要求 信息（信息（3 3）、（）、（4 4）最佳多用户检测器是一最大似最佳多用户检测器是一最大似然检测器然检测器 西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学 雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室优优点点：理理论论上上可可获获得得最最小小BER（bit error ratio），），提供最佳检测性能提供最佳检测性能缺缺点点：（1）要要求求已已知知信信息息（1）（5），太多太多 （2）O(2k)计算

28、复杂度，不实际计算复杂度，不实际6.3 6.3 解相关多用户检测器解相关多用户检测器 n同步同步信道的匹配滤波器组的输出模型 n异步异步：西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学 雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室多址干扰产生机理多址干扰产生机理 相乘时，相乘时，组合在一起（线性相关），组合在一起（线性相关），形成多址干扰形成多址干扰由由RI引起引起 西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学 雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处

29、理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室解相关原理解相关原理 n解除线性相关解除线性相关 ，表表示向量示向量 的第的第k个元素个元素 西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学 雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室假设假设R可逆可逆忽略噪声的影响忽略噪声的影响同步信道的解相关检测器同步信道的解相关检测器 西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学 雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重

30、点实验室非同步信道的解相关检测器非同步信道的解相关检测器 西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学 雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室比较比较西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学 雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室6.4 6.4 线性线性MMSEMMSE多用户检测器多用户检测器 n原理：线性多用户检测视为一线性估计问题原理：线性多用户检测视为一线性估计问题求解求解n问题提法

31、：对用户问题提法：对用户k k，寻找一线性变换寻找一线性变换 ，用估计值，用估计值 作为用户作为用户k k发送字符的检测结果。发送字符的检测结果。西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学 雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室MMSEMMSE多用户检测器多用户检测器 西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学 雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室最小均方误差最小均方误差(MMSE)线性

32、多用户检线性多用户检测器的设计目标使第测器的设计目标使第k个用户发送信号个用户发送信号bk与其估计值之间的均方值达到最小。与其估计值之间的均方值达到最小。MMSEMMSE多用户检测器多用户检测器令令 在在MMSEMMSE下下求求最最佳佳矩矩阵阵M M，使使均均方方误误差差意意义义的的代价函数最小，代价函数最小，西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学 雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室K个用户的线性检测器 MMSEMMSE多用户检测器多用户检测器西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子

33、科技大学西安电子科技大学 雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室协方差矩阵协方差矩阵而而 各用户数据之间不相关各用户数据之间不相关 噪声与字符数据不相关噪声与字符数据不相关 MMSEMMSE多用户检测器多用户检测器西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学 雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室MMSEMMSE多用户检测器多用户检测器n令令n得得 西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学

34、 雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室MMSEMMSE多用户检测器多用户检测器若若R R非奇异，则非奇异，则 西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学 雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室MMSEMMSE多用户检测器多用户检测器西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学 雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点

35、实验室同步信道的同步信道的MMSEMMSE线性检测器线性检测器 西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学 雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室另一种形式另一种形式 西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学 雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室另一种形式另一种形式若若 0 0，则，则 西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学 雷达信号处理国防科技重点实验室雷达

36、信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室表明表明：当：当 0时，时，MMSE多用户检测器多用户检测器 解相关多用户检测器。解相关多用户检测器。第一种形式便于自适应实现，第二种形第一种形式便于自适应实现，第二种形式便于与解相关多用户检测器进行比较。式便于与解相关多用户检测器进行比较。要求已知要求已知R和和A，使用不方便，但理论解使用不方便，但理论解释有用释有用另一种推导另一种推导 n n用线性变换用线性变换MYMY估计估计AbAb，则则 n n优化结果优化结果西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学 雷达信号处理国防科技重点实

37、验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室与与前面结果一致前面结果一致非同步信道的非同步信道的MMSEMMSE多用户检测器多用户检测器 西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学 雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室线性多用户检测器线性多用户检测器F任何一种最佳的线性多用户检测器都可任何一种最佳的线性多用户检测器都可以视为一线性变换器，引入线性变换矩以视为一线性变换器，引入线性变换矩阵阵T T，则线性多用户检测器的输出为则线性多用户检测器

38、的输出为 F线性检测器的发射字符决策检验线性检测器的发射字符决策检验 西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学 雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室几种多用户检测器几种多用户检测器 西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学 雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室检测器检测器线性变换矩阵线性变换矩阵E普通接收机普通接收机T=IE解相关解相关EMMSEE最佳线性最佳线性 使渐近有效性最大

39、使渐近有效性最大 6.5 6.5 自适应多用户检测自适应多用户检测在在接接收收端端，先先进进行行码码片片匹匹配配滤滤波波，然然后后用用码码片片速速率率采采样样，在在一一个个码码元元间间隔隔内内即即可可得得到到N个个码码片片匹匹配配滤滤波波器器输输出出样样本本组组成成向向量量r。因此，同步模型可用向量形式写作：因此，同步模型可用向量形式写作：西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学 雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室注意与前面讲到的注意与前面讲到的Y（经过特征波形经过特征波形匹配滤波器的

40、输出）不同匹配滤波器的输出）不同自适应多用户检测自适应多用户检测令令多多用用户户检检测测器器的的滤滤波波器器为为 ，接接收收信信号号为为r r（观测向量）观测向量）线性检测器线性检测器F 一般的一般的一般的一般的CDMACDMACDMACDMA接收机：接收机：接收机：接收机：F 解相关检测器：选择解相关检测器：选择解相关检测器：选择解相关检测器：选择 对消多址干扰对消多址干扰对消多址干扰对消多址干扰F MMSEMMSEMMSEMMSE检测器：选择检测器：选择检测器：选择检测器：选择 使总的均方误差最小化。使总的均方误差最小化。使总的均方误差最小化。使总的均方误差最小化。西安电子科技大学西安电子

41、科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学 雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室自适应多用户检测自适应多用户检测F在实际的通信系统中，多用户检测器应在实际的通信系统中，多用户检测器应该是实时处理的。该是实时处理的。F既然是既然是 滤波系数向量，就可以用自滤波系数向量，就可以用自适应滤波算法进行更新，得到自适应检适应滤波算法进行更新，得到自适应检测器。测器。F下面介绍自适应下面介绍自适应MMSE检测器和自适应检测器和自适应解相关检测器。解相关检测器。西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学

42、雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室6.5.1 6.5.1 自适应自适应MMSEMMSE检测器检测器 n对于第对于第k个用户，个用户，目标函数：目标函数：西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学 雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室WienerWienerHopfHopf方程方程（WienerWiener滤波器）滤波器）自适应自适应MMSEMMSE检测器检测器N扩频增益 西安电子科技大学西安电子科技大学西

43、安电子科技大学西安电子科技大学 雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室自适应自适应MMSEMMSE检测器检测器西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学 雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室最佳滤波器最佳滤波器 这一滤波器需要信息（这一滤波器需要信息（1）（5），并），并且需要平稳环境，但移动通信中经常遇到的且需要平稳环境，但移动通信中经常遇到的是非平稳环境，例如，正在使用同信道的用是非平稳环境，例如，正在使

44、用同信道的用户往往是动态变化的，不时有用户退出或有户往往是动态变化的，不时有用户退出或有新用户进入使用行列。因此，希望滤波器系新用户进入使用行列。因此，希望滤波器系数能够自适应更新，以跟踪环境的变化。数能够自适应更新，以跟踪环境的变化。西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学 雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室最佳下降法自适应实现最佳下降法自适应实现 MMSEMMSE准则准则 梯度梯度 误差信号误差信号 期望信号期望信号 西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学

45、 雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室最佳下降法自适应实现最佳下降法自适应实现n n真实梯度真实梯度 瞬时梯度瞬时梯度 西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学 雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室LMSLMS算法算法 用瞬时梯度代替真实梯度用瞬时梯度代替真实梯度用瞬时梯度代替真实梯度用瞬时梯度代替真实梯度 需期望信号（期望用户的发射码序列），因此需期望信号（期望用户的发射码序列），因此需期望信号（期望用

46、户的发射码序列），因此需期望信号（期望用户的发射码序列），因此需要训练。需要训练。需要训练。需要训练。由于期望信号未知，需要使用训练序列。对于由于期望信号未知，需要使用训练序列。对于由于期望信号未知，需要使用训练序列。对于由于期望信号未知，需要使用训练序列。对于平稳信号，训练之后系数稳定。对于非平稳，平稳信号，训练之后系数稳定。对于非平稳，平稳信号，训练之后系数稳定。对于非平稳，平稳信号，训练之后系数稳定。对于非平稳，需要相隔一段时间更新发送训练序列。需要相隔一段时间更新发送训练序列。需要相隔一段时间更新发送训练序列。需要相隔一段时间更新发送训练序列。西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科

47、技大学西安电子科技大学 雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室6.6 6.6 盲多用户检测盲多用户检测 n 虽然自适应多用户检测具有一些优点，但当信道虽然自适应多用户检测具有一些优点，但当信道响应突然变化或出现新的同信道用户时，训练序列响应突然变化或出现新的同信道用户时，训练序列便需要重新发送，而这种情况是常见的众所周知、便需要重新发送，而这种情况是常见的众所周知、训练序列的不断发送会造成频谱资源的很大浪费。训练序列的不断发送会造成频谱资源的很大浪费。n因此人们便转而研究不需要训练序列的自适应多用因此人们便转而研

48、究不需要训练序列的自适应多用户检测。只使用观测数据，不需要训练序列的自适户检测。只使用观测数据，不需要训练序列的自适应多用户检测称为盲自适应多用户检测盲自适应应多用户检测称为盲自适应多用户检测盲自适应多用户检测常简称盲多用户检测多用户检测常简称盲多用户检测n和盲均衡和盲信号分离一样，盲多用户检测也是通和盲均衡和盲信号分离一样，盲多用户检测也是通信信号处理最近几年的一个研究热点信信号处理最近几年的一个研究热点西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学 雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室6.

49、6.1 6.6.1 线性多用户检测器的典线性多用户检测器的典范表示范表示 检测器检测器 的典范表示的典范表示：n其中其中西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学 雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室（正交分解）（正交分解）（“归一化归一化”，“典范化典范化”）线性多用户检测器的典范表示线性多用户检测器的典范表示借助典范的线性变换，多用户检测的借助典范的线性变换，多用户检测的每一个线性变换都可以用相应的正交信每一个线性变换都可以用相应的正交信号号 描描 述。述。若已知一线性变换若已知一线性

50、变换 ，则，则与与 正交的信号正交的信号 分量为分量为 西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学 雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室可以证明可以证明 MMSEMMSE线性变换等价于使线性变换器输出线性变换等价于使线性变换器输出的信干比（的信干比（SIRSIR：Signal-to-Signal-to-interfereceinterferece）最大，即最大，即 西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学 雷达信号处理国防科技重点实验室雷达信号处理国防科技重点实验室