图1中的加权输出yk(t)包括期望用户信号、多径衰落引起的白干扰以及多用户环境引起的多址干扰。为了克服共道干扰(CCI),利用信道参数和传输信息比特bj(k)的估计(bj(k)=sgn(yk(jTb)))重构干扰信号。多级干扰抵消可以同时消除ISI和MAI。空时干扰抵消接收机要首先将所有用户根据信号强度进行排序,由大到小对各用户进行估计与对消,即从第一级开始检测最强的用户,第二级次之,直到最后一级检测最弱的用户。因此,每一级所检测的信号为输入信号中功率最大的用户,但是其计算复杂度较高。
利用FFT匹配滤波的空时干扰抵消接收机可以解决这一问题。利用FFT变换使所有的信号处理均在空间频率域进行。这种接收机通过计算阵列信号矢量的FFT在空域进行波束空间波束成形,形成多个确定波束。对每一确定波束而言,基于FFT的2-D RAKE接收机用来匹配期望用户的扩频码,然后合并空时域的信号能量。使用FFT波束形成器,由于其空域滤波性,使得多径将根据不同到达角来区分。接收信号强度各不相同,即βk,i=αk,iejψk,i(l)·G(l,θ),则每一阵元仅搜集期望信号而削弱其他信号。与空时干扰抵消接收机相比,同样条件下仅需要更少的指峰数即可达到相同的系统性能,且结构及计算复杂度降低了。
基于以上分析,2-D RAKE接收机就是一种2-D匹配滤波器,权矢量wk,i也可以根据最小均方准则(MMSE,需要提供参考信号),最大信噪比准则(MaxS-NR,必须知道噪声的统计量和期望信号的来波方向),最小二乘法准则及最大似然准则(ML)来确定。对于联合空时干扰抵消接收机来说,也可以采取并行干扰抵消(PIC),其处理延迟小,但计算量大,所以可采用将SIC与PIC结合提高空时接收机的性能。基于FFT匹配滤波的空时干扰抵消接收机旨在减少计算复杂度,将信号处理在空间频率域进行,可以采取基4或分裂基FFT(将基2分解和基4分解结合在一起)更大地减少计算复杂度。
4 结 语
空时RAKE接收机充分利用了空域和时域信息,可以提高接收机的检测性能。传统的检测技术(如匹配滤波器和RAKE合并)将MAI和ISI视为噪声,没有利用多用户以及多径之间的信息,因此来自多址干扰和符号间干扰通常会导致误码率(BER)无法降低,大大降低通信质量和系统容量。空时2-D RAKE接收机和多用户检测技术能够消除这两种干扰,因此这两种技术的结合也就成为研究的热点。
2-D RAKE与PIC算法结合的空时多用户检测,尽管能够很好地消除MAI与ISI,但是由于PIC缺少弱信号的能量信息,对弱信号检测不理想,且不利于实际系统采用;2-D RAKE与SIC算法结合,其以降低强用户检测性能为代价改善接收机性能,然而这依赖于信号强度较强的用户可靠的幅度估计,准确度不好的幅度估计会导致性能增益的降低,甚至性能恶化。实际系统中,将SIC与PIC结合形成新的干扰抵消技术,组成混合型MUD接收机,通过对用户信号进行分类,减少多址干扰估计错误。此技术与2-D RAKE及FFT结合可以进一步提高系统BER,减少计算复杂度。