论文导读:这些关键技术中包括功率控制技术和多用户检测(包括干扰对消)技术。根据当前MMSE滤波器的输出信干比调整用户发射功率使之满足所需SIR要求。博弈者的这两种行为可以分别用效度函数(utility function)和代价函数(cost function)来描述。
关键词:功率控制,最小均方误差,代价函数,信干比,链路增益
CDMA蜂窝移动通信系统具有容量大、频率管理简单、软切换等诸多优点,近年来受到了人们的关注.从90年代中期IS-95CDMA系统被成功商用以来,有关进一步提高CDMA系统性能的关键技术的研究,成为近几年来无线通信领域里最活跃的研究分支之一。这些关键技术中包括功率控制技术和多用户检测(包括干扰对消)技术,这两项技术都能有效地抑制多址干扰,提高系统容量。提供全球覆盖和多媒体通信的第三代移动通信系统(如WCDMA系统),将可能同时采用这两项技术以进一步提高系统性能。
1.功率控制概述
功率控制是3G系统的关键技术之一[1-3]。发射机的功率将会影响链路信号质量和无线系统的干扰环境。功率控制在对接收端的接收信号能量或解调信噪比指标进行评估的基础上,适时补偿无线信道中引起的衰落,从而既维持了高质量的通信,又不对同一无线资源中的其他用户产生干扰,保证了系统容量。
研究蜂窝移动通信系统中基于SIR平衡的最佳功率控制和蜂窝移动通信系统中基于SIR平衡的分布式功率控。在传统功率控制系统模型下通过找到信干比与功率的关系,从而得到传统功率控制的迭代算法。到目前为止,功率控制的研究主要集中在两个方面:
1)是平衡所有通信链路的信号干扰比(SIR),最大化发射机的功率,使系统达到最大所能达到的SIR,当系统中用户数发生变化时,使所有通信链路的SIR都下降或提高;
2)调整发射功率,在各通信链路到达要求的SIR时,最小化发射机的功率,以提高系统容量。
2.联合功率控制的概念
功率控制存在许多的不足,例如,需要专用信道传递功率控制信息,算法收敛速度问题,性能与移动用户的运动速度有关以及系统复杂等。更重要的是:即使功率控制方法能克服远近效应,但也没有有效解决多址干扰限制系统容量的问题。针对这些问题,有必要研究性能更好的功率控制方法。
在研究功率控制技术时,往往假设接收机具有固定匹配滤波器即单用户接收机结构,此时通过控制用户的发射功率来进行优化和通信;而在进行多用户检测技术的研究时,则往往假设用户的发射功率固定,从而将精力集中在优化多用户接收机即接收机滤波器的结构上。由于功率控制是在发射端进行的,而多用户检测是在接收端进行的,可对发射端和接收端联合优化。多用户检测技术和联合功率控制的基本研究问题可以归纳为:
1)在系统内的各用 QoS 要求即对应的目标SIR值确定的情况下,在每次自适应迭代
的过程中寻找最优的符合目标条件的多用户检测器的滤波器系数向量C。
2)运用上一步所获得的最优滤波器系数向量C,优化更新用户的发射功率,以使每个用户在施加给别的用户的干扰功率最小,即系统总的发射功率最低的前提下,满足各自 QoS 的要求。
3. 几种联合功率控制
3.1 基于MMSE多用户检测的联合功率控制
在功率控制算法中引入多用户检测可以在一定程度上提高系统内用户的服务质量以及整个系统的容量。基于MMSE多用户检测的联合功率控制将功率向量与接收机滤波器系数进行同时迭代更新,以得到更好的控制效果。
假设用户i的扩频码为si,基站接收机滤波器用ci表示,那么基站接收到用户i的信号干扰噪声比为:
(1)
上式中σ2为基站接收机处加性高斯背景噪声的功率。对基于单用户检测器的CDMA系统而言,检测器结构是恒定不变的: ,且有归一化能量 ,那么系统只有通过调整发射功率pi来保证每个用户的 。对基于多用户检测器的CDMA系统而言,检测器结构ci和发射功率pi都是系统可以控制的资源,那么我们的目的就是寻找最佳的发射功率pi,以及多用户检测器系数ci,使得在保证 , i=1,2,…N的条件下,使用户的总发射功率最小,该优化问题的目标函数与约束条件的基本形式如下:
(2)
s .t. (3)
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