聯(lián)合檢測技術(shù)

　　the technology of united detection
　　一、什么是聯(lián)合檢測技術(shù)
　　聯(lián)合檢測是多用戶檢測（Ｍｕｌｔｉ－ｕｓｅｒ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）的一種。ＣＤＭＡ系統(tǒng)中多個用戶的信號在時域和頻域上是混疊的，接收時需要在數(shù)字域上用一定的信號分離方法把各個用戶的信號分離開來。信號分離的方法大致可以分為單用戶檢測技術(shù)和多用戶檢測技術(shù)兩種。
　　在實際的ＣＤＭＡ移動通信系統(tǒng)中，由于各個用戶信號之間存在一定的相關(guān)性，這就是多址干擾（ＭＡＩ）存在的根源。由個別用戶產(chǎn)生的ＭＡＩ固然很小，可是隨著用戶數(shù)的增加或信號功率的增大，ＭＡＩ就成為寬帶ＣＤＭＡ通信系統(tǒng)的一個主要干擾。傳統(tǒng)的ＣＤＭＡ系統(tǒng)信號分離方法是把ＭＡＩ看作熱噪聲一樣的干擾，導(dǎo)致信噪比嚴重惡化，系統(tǒng)容量也隨之下降。這種將單個用戶的信號分離看作是各自獨立的過程的信號分離技術(shù)稱為單用戶檢測（Ｓｉｎｇｌｅ－ｕｓｅｒ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）。ＩＳ－９５等第二代ＣＤＭＡ系統(tǒng)實際容量遠小于設(shè)計碼道數(shù)，就是因為使用了單用戶檢測技術(shù)。實際上，由于ＭＡＩ中包含許多先驗的信息，如確知的用戶信道碼，各用戶的信道估計等等，因此ＭＡＩ不應(yīng)該被當(dāng)作噪聲處理，它可以被利用起來以提高信號分離方法的準(zhǔn)確性。這樣充分利用ＭＡＩ中的先驗信息而將所有用戶信號的分離看作一個統(tǒng)一的過程的信號分離方法稱為多用戶檢測技術(shù)（ＭＤ）。根據(jù)對ＭＡＩ處理方法的不同，多用戶檢測技術(shù)可以分為干擾抵消（Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ Ｃａｎｃｅｌｌａｔｉｏｎ）和聯(lián)合檢測（Ｊｏｉｎｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）兩種。其中，干擾抵消技術(shù)的基本思想是判決反饋，首先從總的接收信號中判決出其中部分的數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)和用戶擴頻碼重構(gòu)出數(shù)據(jù)對應(yīng)的信號，再從總接收信號中減去重構(gòu)信號，如此循環(huán)迭代。
　　聯(lián)合檢測技術(shù)則指的是充分利用ＭＡＩ，一步之內(nèi)將所有用戶的信號都分離開來的一種信號分離技術(shù)。
　　二、聯(lián)合檢測技術(shù)分析
　　聯(lián)合檢測是多用戶檢測（Ｍｕｌｔｉ－ｕｓｅｒ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）的一種。ＣＤＭＡ系統(tǒng)中多個用戶的信號在時域和頻域上是混疊的，接收時需要在數(shù)字域上用一定的信號分離方法把各個用戶的信號分離開來。信號分離的方法大致可以分為單用戶檢測技術(shù)和多用戶檢測技術(shù)兩種。
　　在實際的ＣＤＭＡ移動通信系統(tǒng)中，由于各個用戶信號之間存在一定的相關(guān)性，這就是多址干擾（ＭＡＩ）存在的根源。由個別用戶產(chǎn)生的ＭＡＩ固然很小，可是隨著用戶數(shù)的增加或信號功率的增大，ＭＡＩ就成為寬帶ＣＤＭＡ通信系統(tǒng)的一個主要干擾。傳統(tǒng)的ＣＤＭＡ系統(tǒng)信號分離方法是把ＭＡＩ看作熱噪聲一樣的干擾，導(dǎo)致信噪比嚴重惡化，系統(tǒng)容量也隨之下降。這種將單個用戶的信號分離看作是各自獨立的過程的信號分離技術(shù)稱為單用戶檢測（Ｓｉｎｇｌｅ－ｕｓｅｒ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）。ＩＳ－９５等第二代ＣＤＭＡ系統(tǒng)實際容量遠小于設(shè)計碼道數(shù)，就是因為使用了單用戶檢測技術(shù)。實際上，由于ＭＡＩ中包含許多先驗的信息，如確知的用戶信道碼，各用戶的信道估計等等，因此ＭＡＩ不應(yīng)該被當(dāng)作噪聲處理，它可以被利用起來以提高信號分離方法的準(zhǔn)確性。這樣充分利用ＭＡＩ中的先驗信息而將所有用戶信號的分離看作一個統(tǒng)一的過程的信號分離方法稱為多用戶檢測技術(shù)（ＭＤ）。根據(jù)對ＭＡＩ處理方法的不同，多用戶檢測技術(shù)可以分為干擾抵消（Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ Ｃａｎｃｅｌｌａｔｉｏｎ）和聯(lián)合檢測（Ｊｏｉｎｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）兩種。其中，干擾抵消技術(shù)的基本思想是判決反饋，首先從總的接收信號中判決出其中部分的數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)和用戶擴頻碼重構(gòu)出數(shù)據(jù)對應(yīng)的信號，再從總接收信號中減去重構(gòu)信號，如此循環(huán)迭代。
　　聯(lián)合檢測技術(shù)則指的是充分利用ＭＡＩ，一步之內(nèi)將所有用戶的信號都分離開來的一種信號分離技術(shù)，它已成為目前第三代移動通信技術(shù)中的熱點。
　　傳統(tǒng)的檢測技術(shù)完全按照經(jīng)典直接序列擴頻理論對每個用戶的信號分別進行擴頻碼匹配處理，其接收端用一個和發(fā)送地址碼（波形）相匹配的匹配濾波器（相關(guān)器）來實現(xiàn)信號分離，在相關(guān)器后直接解調(diào)判決。如果匹配濾波采用的是結(jié)合了信道響應(yīng)的相關(guān)波形，相當(dāng)于是ＲＡＫＥ接收機，實現(xiàn)了利用多徑響應(yīng)的作用。這種方法只有在理想正交的情況下，才能完全消除多址干擾的影響，對于非理想正交的情況，必然會產(chǎn)生多址干擾，從而引起誤碼率的提高。TD-SCDMA系統(tǒng)中采用的聯(lián)合檢測技術(shù)是在傳統(tǒng)檢測技術(shù)的基礎(chǔ)上，充分利用造成ＭＡＩ干擾的所有用戶信號及其多徑的先驗信息，把用戶信號的分離當(dāng)作一個統(tǒng)一的相互關(guān)聯(lián)的聯(lián)合檢測過程來完成，從而具有優(yōu)良的抗干擾性能，降低了系統(tǒng)對功率控制精度的要求，因此可以更加有效地利用上行鏈路頻譜資源，顯著地提高系統(tǒng)容量。
　　聯(lián)合檢測的目的就是根據(jù)上式中的Ａ和ｅ估計出用戶發(fā)送的原始信號ｄ。Ａ由所有用戶的擴譜碼以及信道沖激響應(yīng)決定，因此聯(lián)合檢測算法的前提是能得到所有用戶的擴譜碼和信道沖激響應(yīng)。TD-SCDMA系統(tǒng)中在幀結(jié)構(gòu)中設(shè)置了用來進行信道估計的訓(xùn)練序列Ｍｉｄａｍｂｌｅ，根據(jù)接收到的訓(xùn)練序列部分信號和我們已知的訓(xùn)練序列就可以估算出信道沖激響應(yīng)，而擴譜碼也是確知的，那么我們就可以達到估計用戶原始信號ｄ的目的。
　　聯(lián)合檢測算法的具體實現(xiàn)方法有多種，大致分為非線性算法、線性算法和判決反饋算法等三大類。根據(jù)目前的情況，在TD-SCDMA系統(tǒng)中采用了線性算法中的一種，即迫零線性塊均衡（ＺＦ－ＢＬＥ）法。
　　隨著算法和相應(yīng)基帶處理器處理能力的不斷提高，聯(lián)合檢測技術(shù)的優(yōu)勢也會越來越顯著。經(jīng)過大量的仿真計算和實際的現(xiàn)場實驗，我們發(fā)現(xiàn)使用聯(lián)合檢測技術(shù)可以為系統(tǒng)帶來了以下好處：
　　降低干擾。聯(lián)合檢測技術(shù)的使用可以降低甚至完全消除ＭＡＩ干擾。
　　擴大容量。聯(lián)合檢測技術(shù)充分利用了ＭＡＩ的所有用戶信息，使得在相同ＲＡＷ ＢＥＲ的前提下，所需的接收信號ＳＮＲ可以大大降低，這樣就大大提高了接收機性能并增加了系統(tǒng)容量。
　　削弱“遠近效應(yīng)”的影響。由于聯(lián)合檢測技術(shù)能完全消除ＭＡＩ干擾，因此產(chǎn)生的噪聲量將與干擾信號的接收功率無關(guān)，從而大大減少“遠近效應(yīng)”對信號接收的影響。
　　降低功控的要求。由于聯(lián)合檢測技術(shù)可以削弱“遠近效應(yīng)”的影響，從而降低對功控模塊的要求，簡化功率控制系統(tǒng)的設(shè)計。通過檢測，功率控制的復(fù)雜性可降低到類似于ＧＳＭ的常規(guī)無線移動系統(tǒng)的水平。
　　聯(lián)合檢測技術(shù)已成功的應(yīng)用于TD-SCDMA系統(tǒng)，該技術(shù)在TD-SCDMA系統(tǒng)中的成熟性和可應(yīng)用性是沒有問題的。
　　三、聯(lián)合檢測技術(shù)對網(wǎng)絡(luò)成本的影響
　　聯(lián)合檢測技術(shù)在改善系統(tǒng)性能的同時還將對降低無線網(wǎng)絡(luò)成本起到很大的作用，這主要體現(xiàn)在以下幾個方面。
　　第一，由于聯(lián)合檢測技術(shù)可以降低干擾，因而提高了系統(tǒng)的容量。特別是對于容量受限的系統(tǒng)來講，將減少基站設(shè)備的個數(shù)，因而大大降低整個網(wǎng)絡(luò)的成本。
　　第二，聯(lián)合檢測技術(shù)可以削弱″遠近效應(yīng)″的影響，從而降低對功控的復(fù)雜度。這種復(fù)雜度的降低從某種程度上也可以減少對該模塊的投入，從而降低整個網(wǎng)絡(luò)的成本。
　　總之，聯(lián)合檢測技術(shù)的優(yōu)越性在于它充分利用了所有和ＭＡＩ相關(guān)的先驗信息，通過與其它先進技術(shù)如智能天線技術(shù)相結(jié)合，達到相輔相成的效果。它不僅提高了頻率的利用率，改善了系統(tǒng)性能，同時還降低了網(wǎng)絡(luò)成本。作為TD-SCDMA系統(tǒng)的一個重要組成部分，聯(lián)合檢測技術(shù)必將能給運營商帶來極佳的經(jīng)濟效益。

• 通信詞典解釋