[發明專利]免疫克隆智能多用戶檢測方法

無效

• 申請號: 200710018573.7
• 申請日: 2007-09-04
• 公開（公告）號: CN101141140A
• 公開（公告）日: 2008-03-12
• 發明（設計）人: 焦李成;公茂果;張向榮;劉芳;王爽;馬文萍;侯彪
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H04B1/707
• 分類號: H04B1/707;H04L1/00;H04J13/02
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心
• 代理人: 韋全生

技術領域

本發明屬于人工智能技術領域，涉及一種人工智能技術在通信技術領域的應用，具體地說是一種免疫克隆智能多用戶檢測方法。該方法可用于解決第三代移動通信中碼分多址系統，即CDMA系統的多用戶檢測問題。

背景技術

隨著第三代移動通信技術的逐漸成熟，3G的標準化和發展進入實質階段，克服現有3G技術的缺陷成了很多研究機構的重要工作。作為3G的核心技術，CDMA通過頻譜復用和高頻譜效率的多址技術滿足了現代無線通信對帶寬的要求，但是其存在遠近效應和多址干擾等問題。多用戶檢測技術在一定程度上解決了CDMA系統的遠近效應，使其成為無線通信領域最重要的學術研究熱點之一。目前，無論是線性還是非線性多用戶檢測器，都存在一定的不足和缺陷，這就促使很多研究者嘗試一些新的方案，其中就有用智能方法設計的多用戶檢測器。

CDMA通信系統中傳統的檢測方法是由多個相關檢測器組成的，相關檢測器可以用匹配濾波器實現，所以又稱為匹配濾波檢測器。傳統檢測方法具有結構簡單、運算復雜度小等優點。當系統中不存在多址干擾，只有背景高斯噪聲時，傳統檢測器就是最佳檢測器。如果各用戶功率相同，用戶間的互相關系數很小時，它也可以達到較滿意的效果。但是，當接收信號中用戶間的互相關系數不為零，而干擾用戶的功率又遠大于期望用戶的功率時，多址干擾MAI將使傳統檢測器產生遠近效應。這是因為，傳統檢測器沒有考慮MAI的影響，當干擾用戶數量增加時MAI也增加，尤其是當存在遠近效應時，期望用戶較弱的信號可能會被其他用戶較強的信號淹沒。實際上，只有對極少數的同步正交特征波形的情況，傳統檢測器才不受多址干擾的影響。

1979年K.Schneider提出多用戶檢測MUD的概念以來，經過20余年的發展，特別是1986年Verdu提出最佳多用戶檢測算法以后，多用戶檢測技術成為無線通信領域最重要的學術研究熱點之一。CDMA系統中的多用戶檢測是指聯合考慮同時占用某個信道的所有用戶或某些用戶，消除或減弱其它用戶對任一用戶的影響，并同時檢測出所有這些用戶或某些用戶的信息的一種信號檢測方法。最佳多用戶檢測方法OMD是基于最大似然序列估計MLSE的檢測方法。它通過最優化一個整數二次目標函數來實現對用戶的聯合檢測。雖然OMD在抗遠近效應和抗多址干擾等方面的性能很高，但是OMD的運算量隨用戶數的增加呈指數增長，是一個完全的NP組合優化問題，難以滿足實時的要求。因此，研究者轉而尋找次佳sub-optimal多用戶檢測解決方案。

目前，次佳MUD大體可分為線性MUD和非線性MUD兩大類。線性MUD先對匹配濾波器的輸出進行一次線性變換，然后再判決。代表性的線性MUD有解相關MUD、最小均方誤差MUD，即MMSEMUD等。解相關MUD用戶擴頻碼序列的自相關逆矩陣對匹配濾波器的輸出進行線性變換，其優點是克服了多址干擾和遠近效應，復雜度與用戶數呈線性關系，并且不用估計用戶的功率。但是解相關MUD對噪聲有放大效應，而且它需要進行矩陣求逆運算，運算量很大。MMSEMUD是對解相關MUD的改進，在線性變換時引入一個與信道噪聲功率成正比的修正項，綜合考慮多址干擾和信道噪聲的影響，在總體性能上好于解相關MUD，并且MMSEMUD可以自適應實現。它的主要不足是要對接收幅度進行估計。非線性MUD的基本思想是在接收端重構各個用戶的MAI，并讓它們與包含MAI的混合接收信號相減，使得MAI剛好抵消。常用的非線性MUD有串行干擾抵消SIC和并行干擾抵消PIC。SIC先對所有用戶按接收功率由大到小進行排序，然后對各用戶逐一進行判決、MAI的重構和抵消。SIC在性能上比傳統檢測器有較大提高，而且硬件結構簡單，易于實現。但是SIC每一級都有一個字符的時延，用戶越多，時延越大；另外當信號功率強度順序發生變化時要重新排序，而且如果初始數據判決不可靠，將會對下級產生較大的干擾。PIC一般也具有多級結構，但是與SIC不同，PIC每一級都同時估計和去除所有用戶造成的MAI，然后再進行數據的判決，從而克服了SIC時延大的缺點，而且無需在情況發生變化時進行重新排序。但是一個高功率的用戶會很明顯的增加PIC檢測器的誤碼率，因此PIC的抗遠近效應的能力較差。

發明內容

本發明的目的在于：克服已有技術的不足，即抗遠近效應、抗多址干擾、抗噪聲干擾以及運算復雜度等多方面要求難以同時滿足的矛盾，提出一種免疫克隆智能多用戶檢測方法，以達到增強抗遠近效應、抗多址干擾和噪聲干擾的能力，并與最佳多用戶檢測相比降低運算復雜度。