第三代移动通信技术中多用户检测技术的研究 开题报告.docx
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第三代移动通信技术中多用户检测技术的研究开题报告
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第三代移动通信技术中多用户检测技术的研究
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1.
选题意义
3G研究领域及背景
自1986年，国际无线电咨询委员会成立了一个预测未来公用移动电话系统的专门组织FPLMTS，并提出对未来移动通信发展的具体构想。
从1985——2000年之间伴随着第三代移动通信的大量谈论3G走上了一定通信的舞台。
3G与现有的2G系统有根本的不同3G采用CDMA技术和分组交换技术，而2G系统通常采用的是TDM技术和电路交换技术。
与之前的连带技术，1G、2G、相比3G系统的主要特征是可提供丰富多彩的多媒体业务，3G的设计目的是提供比2G更大的系统容量，更好的通信质量，而且要能在全球范围内更好地实现无缝漫游几位用户提供包括语音、数据及多媒体等在内的多种服务。
为了提供这种服务，无线网络必须能够支持不同的数据传输速度。
即在室内室外和行车环境中能分别支持至少2Mb/s,384kb/s,144kb/s的传输速率。
同时3G还要与2G，2.5G有良好的兼容性。
3G发展前景
第三代移动通信主要为手机多媒体业务,其可分为手机短信、出版、游戏、音乐、影视、网络、商务、生活等多种形式，随着手机媒介功能和产品形式的拓展，手机文化产业发展变化迅速，呈现多元性、灵活性。
总体上看，该产业体系当前处于形成与发展初期，新技术、新产业形式引起产业资源整合及产业链重构，成为变化的最大动因。
新技术动力尤以3G的广泛应用为代表。
码分多址系统作为新一代的无线移动通信模式，在第三代移动通信系统中被采用。
但是我们也应看到，由于采用的是码分多址的多址方案，系统内各用户使用相同的频带发射信号，共享一个信道，在时域和频域上都是混叠的。
码分多址是一个自干扰系统，由于实际系统中各用户之间的码字不可能达到完全正交和完全同步，因此，多用户之间互相产生的干扰是不可避免的，这个干扰称为多址干扰（MAI）。
多址干扰一般分为同信道干扰和邻信道干扰，其中同信道干扰占主要部分。
由于多址干扰的存在，使得接收机在接收远区用户信号的同时，必然受到近区用户强信号的干扰，从而导致了远近效应。
鉴于码分多址是一种干扰受限系统，多址干扰不仅严重影响系统的抗干扰性，还严重限制了系统容量的提高。
传统接收机的缺点是对一个用户解调时没有利用已知的其它用户的信息，而是将多址干扰当作高斯白噪声，因此大大降低了系统容量。
传统的匹配滤波接收机或相关接收机存在的主要问题体现在：
干扰底限：
由于干扰信号与期望信号不完全正交，所以期望用户的匹配滤波器输出中含有多址干扰。
因此，即使接收机热噪声电平趋于零，但由于多址干扰的存在，匹配滤波接收机的错误概率也会表现出非零的下界，使得相关接收机很难达到低误码率。
远近问题：
由于多址干扰的存在，如果干扰用户比期望用户距基站更近，干扰用户在基站的接收功率就会比期望用户大的多，扩频序列与干扰之间的相关就可能比与期望用户信号之间的相关大，于是传统的相关接收机的输出中多址干扰分量就可能很严重，期望用户信号甚至可能被淹没在干扰信号中。
可以看出，更好的接收算法应该是对多个用户的联合检测。
传统接收机是对一个用户解调时没有利用已知的其它用户的信息，这样就将多址干扰当作高斯白噪声，因此大大降低了系统容量。
而多用户检测技术将造成多址干扰的所有用户信号信息均看作有用信号信息，利用其对单个期望信号解调，来降低多址干扰和远近效应的影响，也降低了系统对控制精度的要求，进而提高了通信系统的容量。
所以，多用户检测技术已被列为第三代移动通信系统中的关键技术之一。
目前多用户检测技术由于其优越的性能和商用前景使其成为移动通信领域的热点之一。
由于其要用到CDMA系统原理、自适应信号处理技术、信号的检测与估计等等各个方面的理论知识，所以它有着很高的理论研究价值。
2.国内外研究现状概述
移动通信即将由以GSM和IS一95 CDMA为代表的第二代系统步人第三代系统，即IMT一2000。
第二代系统的主要特征是提供数字化的话音业务及低速数据业务，而即将出现的第三代系统则以提供移动环境下的多媒体业务和宽带数据业务为主。
我们深信，在第三代移动通信系统上体现的电信与电脑的结合趋势，必将对下一世纪人类社会的生活方式带来深远的影响。
我国的政府、研究和运营部门对第三代移动通信的研究非常重视，早在1994年就开始了相应的跟踪研究活动，原邮电部于1997年5月专门召开第三代移动通信会议，为部署第三代移动通信研究作准备；国家“863”通信主题专家组也于97年6月在黄山召开了CDMA高级技术研讨会，开展相关课题的研究。
一、IMT一2000的提出及发展现状
第三代移动通信系统-1MT-2000是国际电信联盟（ITU）在1985年提出的工作在2000MHz频段，预期在2000年左右商用的系统。
当时称为陆地移动通信系统，即FPLMTS， 1996年正式更名为IMT一2000（International Mobile Telecommunication）。
1992年世界无线电大会也为IMT一2000分配了230MHz的频段。
从1996年开始各国对第三代移动通信的研究逐渐进入实质阶段，特别是ITU在1997年4月向全世界发出征集IMT-2O00无线传输技术（RTT）的通函，并制定了详细的IMT-2000 RTT的步骤和时间表。
根据ITU的时间表，98年6月截至提交候选无线传输技术（RTT）98年9月结束评估报告截止；99年3月确定关键参数；99年底完成IMT-2000的无线技术规范；2000年前所有信令要求及协议将完成。
可以看出，目前IMT-2000的工作已进入了最关键的时期。
由于移动通信在未来的信息产业占有举足轻重的作用，发达国家的政府部门、电信运营及制造商均不迫余力，积极参与有关第三代移动通信标准制定及其科研开发工作，以期在未来的竞争中占据有利地位。
日本对IMT-2000的研究非常重视。
这主要是因为一方面日本国内蜂窝通信面临着容量不够的压力，也有高速移动数据业务的需求，另一方面日本希望在第三代改变其第二代与其他国家制式不同的局面。
日本于1993年开始进行IMT-2Ooo的研究， 94年10月日本开始征集无线传输技术，97年初已基本确定为W-CDMA技术。
按计划，2001年左右日本将成为第一个在世界使用第三代移动通信的国家。
欧洲也早在阴年代中期已开始研究第三代移动通信系统，1987年正式提出了UMTS的概念，并开始征集候选的无线传输技术RTT，1998年初确定UMTS的无线传输技术为UTRA，其FDD模式采用WCDMA。
TDD模式采用TD-CDMA。
目前正在积极进行UMTS的标准化工作。
与欧洲和日本相比，美国在第三代上的研究起步稍晚，但由于有着窄带CDMA的先进技术基础和经验，其在第三代移动通信的研究方面目前也进入了实质阶段。
北美主要的候选技术为基于IS-95的cdma 2000系统。
对我国来讲，一方面移动通信网络发展飞速，特别是到了1997年，我国的移动通信已跃居世界第三位，而且发展速度非常快。
1998年底我国的移动蜂窝用户已超过2200多万。
到2005年我国的移动用户预计将达到1亿左右。
从发展潜力来看，我国元疑将成为世界上最大的移动通信市场，从这一点来讲，世界第三代移动通信的标准将对我国产生重大的影响；另外一个方面，尽管我国的移动通信发展飞速，而与其形成鲜明对比的是，我国的移动通信产业起步很晚，刚刚开始进入市场，与外国公司相比竞争力相差甚远。
因此我国政府将第三代移动通信看作是我国振兴移动通信民族产业的一个重要契机。
因此，97年7月，原邮电部正式成立了“中国IMT2000无线传输技术（RTT）评估协调组”，英文缩写ChEG，于1997年12月在ITU正式注册：
并于98年6月向国际电联正式提交了中国的RTT候选技术TD-SCDMA，这标志着我国移动通信行业已经向国际化舞台迈出了可喜的一步。
目前，IMT-2000最为关键的所在是确定无线接口技术及关键参数，当然，相应的网络及业务规范也在制定之中，因此，我们的工作重点是以评估候选无线传输技术为主，由此带动整个系统的研究和开发。
二、IMT-2000的无线按口技术
1986年，国际电联专门成立了有关第三代移动通信技术的临时工作组，简称ITU一RTG8／1，主要负责起草有关IMT一2000总的概念和原则、要求和结构、无线技术的评估和选择及相应的技术规范，另外，由ITU-TSG11负责起草制定有关无线信令和网络信令方面的标准。
截止到98年6月底，提交到国际电联的候选无线传输技术共有15种方案，其中10种为地面技术，5种为卫星技术，98年9月底，又分别增加了一种地面技术和卫星技术。
三、我国IMT-2000研究现状前面提到，为更好地对第三代移动通信系统进行研究，原邮电部于97年7月成立了评估组ChEG，由其总体负责IMT一2oo0的研究工作，其主要任务是对IMT-2000的主要RTT及中国提交的RTT进行评估，同时对涉及IMT-2000的关键技术、网络结构、信令协议等各个方面进行研究。
ChEG由原邮电部电信传输研究所牵头，成员来自原邮电部政府部门、运营单位、标准制定部门、研发部门、大专院校的知名专家和学者。
为促进中国移动通信行业的全面发展，吸收更多的技术力量，共同搞好中国的第三代移动通信的研究和开发，1998年初，ChEG还承担了国家“863”通信主题专家组的“第三代移动通信总体技术研究”项目，并吸收包括国家教委所属知名院校及国内通信生产厂家在内的专家作为其项目组的成员。
在研究过程中，ChEG主要对两种主流候选技术W-CDMA和cdma2000进行了链路级和系统级仿真，同时对十几项关键技术进行了深入的研究和分析，按照ITU的要求，分别对三种RTT，即W一CDMA。
cdma2000及我国提交的TD-SCDMA技术进行了系统的评估。
在评估过程中，ChEG发现了ITU建议的多处错误，指出了两种宽带CDMA技术上的某些缺陷，并提出了改善性能的建议。
三个评估报告经过原邮电部的评审，按照ITU的时间表，与1998年9月30日提交到1TU，受到各国的高度重视。
评估报告的深度和水平都与国外先进水平相差无几。
另外，在评估期间，chEG还对第三代移动通信的业务、应用以及现有网络向第三代移动通信的过渡进行了研究。
截止目前为止，ChEG在IMT-2000领域所研究的内容主要包括以下五部分：
（1）第三代移动通信的技术与应用要求；
（2）第三代移动通信系统无线传输技术（RTT）的评估原则和评估方法；
（3）第三代移动通信系统侯选RTT评估报告；
（4）第三代移动通信系统侯选技术的比较及关键技术的研究；
（5）第三代移动通信网与现有网的兼容技术研究；
四、总结
经过一年多的努力，ChEG对IMT-2000进行了全面深入的研究，取得了丰硕的研究成果，这些研究成果对我国IMT-2000的下一步研究和开发及参与国际标准化活动有着极其重要的作用：
（1）成功地组织了相关单位开展工作评估工作涉及了中国的政府、研究机构、运营部门、生产厂家、高校等几十个单位，可以说，成功的组织形式是第三代移动通信系统评估工作成功的关键，也为将来发展中国第三代移动通信产业奠定了良好的合作基矗
（2）及早地参与了ITU工作及国外标准化组织的活动，全面而及时地了解国际第三代移动通信的技术进展及复杂的形势在开展以评估为主的第三代移动通信全面的研究过程中，通过参加ITU的活动、与国外标准化组织、运营者组织和大的电信厂家的合作与交流，能及时掌握技术的最新发展，了解各大利益集团的观点、策略，对我国国内的运营、产业和标准化工作，特别是决策我国IMT-2000的技术和发展策略有着重要的意义。
（3）成功地进行了仿真和部分关键技术的研究链路级仿真对于下一步完善无线技术、研究开发无线技术有着重要的作用；系统级仿真则动态模拟了实际的移动通信网络，对于下一步第三代移动通信系统的总体设计、开发、网络规划都有着重要的现实意义。
评估过程中安排的十几个关键技术研究项目的成果，有些很可能成为具有我国知识产权的技术而被采用，很多研究成果可很快用于下一步的研究开发和对技术的完善中去，为我国IMT-2000的研究开发工作打下了一个较好的基矗
（４）培养了一支队伍目前参与工作的有涉及各个领域的几十个人，他们在不同方面程度不同地开展了研究。
这些人是我国从事下一步第三代系统标准制定和研究开发的基矗到目前为止，RTT的评估工作已经基本结束，按计划，下一步的工作将围绕IMT-2000的标准制定而陆续展开，我们深信，第三代移动通信的出现，将是中国移动通信产业的又一个春天。
3.主要研究内容
线性多用户检测主要有下面几类：
解相关检测，最小均方误差检测，盲子自适应多用户检测和多项式检测。
其中前三类只能用于短码系统，而多项式检测可以在长码系统中应用。
1.线性多用户检测
由Lupas和Verdu提议的解相关器（又称为零驱动检测器）结构如图所示。
这种检测器是将多用户通信环境的多址干扰等效为一个信道的传输响应矩阵，即码字之间的相关矩阵R，该矩阵仅与各用户的扩频序列以及序列间的相对时延有关。
得到信道传输的逆矩阵T，就可以将多用户信号经过K个匹配滤波器的输出，再通过此逆矩阵进行求逆运算，以等效地消除各用户扩频序列间的相关性，从而达到消除多址干扰的目的。
实际上T是一个非因果的无限冲击响应的矩阵传递函数，是不可实现的。
在实际情况中要将T截断为有限长具体实现可以采用横向滤波器。
这种检测器具有以下特点：
必须知道所有用户的扩频码及其特性；必须得到所有用户的定时；必须计算互相关矩阵R的逆矩阵；其性能独立于干扰功率，不需估计功率的大小；不需对用户幅度进行估计。
它的缺点是：
放大噪声功率，扩大噪声的影响，而且造成解调信号很大的时延，也就是说解相关检测的性能是以提高背景噪声为代价换取消除多址干扰。
2.MMSE多用户检测
使用最小均方误差准则，可以得到MMSE多用户检测。
与解相关不同它不会增强噪声。
MMSE检测器是在消除多址干扰和增大信道噪声这两者之间采取折中而达到某种平衡，从性能上来说，在信噪比低的情况下，MMSE检测器优于解相关检测器，在信噪比高的情况下，解相关检测器比MMSE性能更优。
MMSE检测器的主要缺陷在于它需要估计接收信号的强度，对估计误差比较敏感。
另外，它的性能依赖于干扰用户的功率。
因此与解相关检测器相比，MMSE检测的抗远近效应能力有所损失。
3.多项式扩展（PE）多用户检测
S.Moshavi提出了一种称为多项式扩展的多用户检测方法。
这一算法的基本思想是应用的矩阵多项式来逼近一个线性变换。
多项式扩展多用户检测实质上还是解相关检测或者是最小均方误差检测，只不过提出了将线性变换阵展开的一种方法。
但多项式扩展多用户检测有一个最重要的特点是在长码系统和短码系统中同样容易实现。
4.盲自适应多用户检测
对于快时变信道，由于需要频繁发送训练序列，从而大大降低了系统的有效性和可靠性。
因此，人们开始直接从业务信号本身提取信道状态信息的自适应检测技术，成为盲自适应检测。
但是，盲算法的最大问题是其收敛速度能否跟得上信道时变衰落的变化速度。
由于盲自适应多用户检测既不需要训练序列，也不需要其他用户的扩频码信息，所需要的信息几乎与传统的检测器相同，因此，它本质上是一种单用户抗多径自适应检测。
盲算法的收敛速度慢是通病，特别对于快速时变信道，这是一个致命的弱点。
但对于慢时变的移动信道，它仍是很有吸引力的算法。
4.拟采用的研究思路（方法、技术路线、可行性论证等）
多用户检测的分类
自从1986年S.Verdu提出最优多用户检测算法以来，多用户检测技术已迅
速成为了整个移动通信领域的研究热点。
就目前已提出的多用户检测技术，我们
可按其研究方向大致划分为如下图所示。
多用户检测结构框图
可以看出，多用户检测器就是在传统检测器的基础上，增加了一个多用户检测算法模块，其通过充分利用干扰的结构化信息来实现对用户信号的联合检测。
研究方法：
基于约束最小输出能量的盲多用户检测算法、基于子空间的盲多用户检测算法。
5.研究工作安排及进度
第一周
初步了解毕业设计题目
第二周
初步选择毕业设计题目
第三周
最终选定毕业设计题目
第四周
开始研讨具体实施步骤，写开题报告
第五周
毕业设计导师具体辅导
第六周
自行查找相关资料，进行相关设计
第七周
导师实时辅导，解答所有疑惑
第八周
自行查找相关资料，进行相关设计
第九周
自行查找相关资料，进行相关设计
第十周
导师实时辅导，解答所有疑惑
第十一周
自行查找相关资料，进行相关设计
第十二周
导师实时辅导，解答所有疑惑
第十三周
自行查找相关资料，进行相关设计
第十四周
整理相关资料及论文初稿
第十五周
完成论文初稿模版
第十六周
论文定稿并准备上交
第十七周
上交毕业设计论文并进行毕业答辩
6.参考文献
[1]张平,王卫东，崔春凤等.第三代移动通信系统-WCDMA.北京:
北京邮电大学出版社,2000,9-15
[2]胡捍英，杨峰义.第三代移动通信系统.北京:
人民邮电出版社，2001,7-12
[3]TeroOjanpera,Ramjeeprasad.宽带CDMA:
第三代移动通信技术.朱旭红，卢学军，卓天真.北京:
人民邮电出版社,2001,41-45
[4]李建东，杨家玮.个人通信.北京:
人民邮电出版社.1998.
[5]祁玉生，邵世祥.现代移动通信系统.北京:
人民邮电出版社.1999.
[6]张贤达，保铮著.通信信号处理.北京:
国防出版社.2000.pp.420-461
[7]SehneiderKS.Optimumdeteetionofcodedivisionmultiplexedsignals.IEEETransactiononAerosElectronSystem,1979,15（l）:
181-185
[8]VerduS.MinimumProbabilityoferrorforasynehronousgaussianmultipleAeesschannels.IEEETransactionsonIT，1986,32（l）:
85-96
[9]VerduS.Optimummultiuserasymptoticeffieieney.IEEETransactiononCommunication,1986,34（9）:
890-897
[10]HonigM,MadowU,VerduS.Blindadaptivemultiuserdeteetion.IEEETransaetiononInformationTheory,1995,41（4）:
944一960
[11]K.S.Schneider.Optimumdetectionofcode-divisionmultiplexedsignals.IEEE
Trans.Aerosp.Electron.Syst.1979,15
（1）.pp.181-185.
[12]VerduS.MinimumprobabilityoferrorforasynchronousGaussianmultipleaccess
channels.IEEETransInformTheory.1986,32
（1）.pp.85–96.
[13]VerduS.Optimummultiuserasymptoticefficiency.IEEETransCommun.1986,34（9）.pp.890–897.
[14]HonigM,MadhowU,VerduS.Blindadaptivemultiuserdetection.IEEETransInformationTheory.1995,41（4）.pp.944–960.
[15]WangXD,PoorHV.Blindmultiuserdetection:
asubspaceapproach.IEEETransInformationTheory.1998,44
（2）.pp.677–690.
[16]宋春玲,吕明.CDMA中盲多用户检测技术的应用研究.电子科技大学.硕士学位论文.2004.
[17]龚秋莎.3G中的关键技术---多用户检测.电子科技.2002,6月.pp.34-37.
[18]何先刚,温平川.第3代移动通信系统中的多用户检测技术.重庆邮电学院学报（自然科学版）.2002,14（4）.pp.33-36.
[19]栾英姿,李建东,杨家玮.MC-CDMA系统采用多用户检测器的性能分析.华东理工大学学报（自然科学版）.2003,29
（2）.pp.185-190.
[20]ZhangAiping,LuoHanwen.Iterative.MultiuserReceiverBasedonDecorrelatingDecision-FeedbackDetection.系统工程与电子技术（英文版）.2003,14
（1）.pp.86-91.
[21]王秀芳,赵忖,张秀艳,夏树林.基于Kalman滤波的盲自适应多用户检测.大庆石油学院学报.2005,29（5）.pp.112-114.
[22]张立毅.数字通信系统中盲均衡技术的研究.北京理工大学.博士学位论文.2003.
[23]孙世国,庞伟正.CDMA移动通信系统中多用户检测算法的研究.哈尔滨工程大学.硕士学位论文.2002.
[24]GeorgeYin.AdaptiveStep-SizeAlgorithmsforBlindInterferenceSuppressioninDS/CDMASystems.ProceedingoftheIEEE.2001,49
（1）.pp.190-201.
[25]王毅,吕晶.变步长的LMS盲多用户检测.解放军理工大学学报（自然科学版）.2004,5
（1）.pp.10-13.
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