基于PIC的MC-CDMA系統多級型多用戶檢測技術

摘要：為了抑制MAI和遠近效應以提高系統的性能，采用多級型多用戶檢測技術，充分利用各個用戶的擴頻序列時延幅度和相位信息時各用戶進行聯合檢測，利用前級判決的信息構造所有用戶的干擾信號，然后從接收信號抵消掉干擾信號，從總體上提高各用戶的性能。仿真驗證表明，PIC的處理延遲小，且在用戶增多的情況下誤碼率大為降低，但隨著級數的增加，計算復雜度增大，故實際應用中一般選三級為宜。
關鍵詞：多用戶檢測；多址干擾；并行干擾抵消；誤碼率

在CDMA系統中分配給各個用戶的擴頻碼如果沒有嚴格正交，將會引起用戶之間的相互干擾，即多址干擾。隨著用戶數的增多，多址干擾的增強，用戶的誤碼性能會變差。另一方面，移動用戶的位置不斷變化及深度衰落的存在，強功率用戶的信號會抑制弱功率用戶的信號，系統性能嚴重弱化，即所謂的遠近效應，因此抑制MAI和遠近效應以提高系統的性能，增加容量是十分迫切的要求，而多用戶檢測技術成為近年來的主要解決方法之一。
多用戶檢測技術可以充分利用各個用戶的擴頻序列時延幅度和相位信息對各用戶進行聯合檢測，從總體上提高各用戶的性能。它解決了遠近效應問題，降低了系統對功率控制精度的要求，因此可以有效地利用上行鏈路頻譜資源，顯著增加系統容量。在多用戶檢測中，一類重要的技術是基于干擾抵消的多級檢測。
本文首先介紹干擾抵消檢測算法，重點分析了PIC的概念。在基于PIC的多級型多用戶檢測技術基礎上進行仿真分析。仿真結果表明該方案在運算復雜性和系統性能之間取得了良好的折中。

1 并行干擾抵消檢測算法
干擾抵消(IC)基本原理是利用已檢測的信號重構期望用戶的干擾信號，并從接收信號中刪除掉。IC包括串行干擾抵消(SIC)和并行干擾抵消(PIC)，所不同的是SIC每次只檢測一個用戶，而PIC利用前級判決的信息構造所有用戶的干擾信號，然后從接收信號抵消掉干擾信號，最后判決，因此PIC的處理延遲小，但計算量大。下面將詳細介紹PIC的基本原理。
1．1 并行干擾抵消器(PIC)
并行干擾抵消方案是指抵消工作在并行模式下。對于傳統的PIC，用戶k在第i級的判決信號可以表示為

其中，表示由前一級獲得的第j個用戶的符號估計值，它可以通過基于判決的線性過程或基于匹配濾波的線性過程來獲得。第0級可以通過匹配濾波器(相關器)來得到。多級PIC的基本原理可以用圖1來表示。

1．2 選擇性并行干擾消除(S-PIC)
并行干擾消除(PIC)，是在同一級檢測中重構出所有用戶信號，然后從總的接收信號中減去所有干擾信號而獲得有用信號。但是由于第一級判決輸出只采用一般的檢測合并技術(單用戶檢測)而存在MAI，所以不能完全正確的重構所有干擾用戶的信號，導致在進行PIC時，有可能引入新的干擾。在這種情況下，某些用戶在第一級判決輸出原本正確，但是由于其他用戶的錯誤判決，而經過PIC后反而變錯。為了避免這一差錯，提出了選擇性并行干擾(S-PIC，Selective Parallel Interference Cancellation)，即根據第一級檢測出來的各個用戶的可靠性分組，來決定是否進行重構，下面介紹其主要思想。
用戶第一級檢測合并后的判決變量，根據兩個歸一化的可靠閥值S1，S2(0S2S11)來進行分組，分組依據下面的不等式組(其中GMC為擴頻碼長)

如果u∈U1，認為非常可靠，這是第一級判決可以作為最終的判決輸出，不需要做PIC。同時可以重構為干擾信號被其他的用戶在進行PIC運算時引用。如果u∈U2，認為部分可靠這時第一級判決不可以作為最終的判決輸出，需要進一步做PIC來消除MAI。但可以重構為干擾信號被其他的用戶在進行PIC運算時引用。
如果u∈U3，認為十分不可靠，這時第一級判決不可以作為最終的判決輸出，需要進一步做PIC來消除MAI。而且因為的可靠性差，為了防止給其他可靠性高的用戶引入更大的干擾，不再重構為干擾信號而被其他的用戶在進行PIC運算時引用。