In this dissertation, we propose new techniques of three practical and important topics in DS-CDMA systems. The first one is blind multiuser detection for improper received signal of DS-CDMA system, in which we assume that the asynchronous DS-CDMA system and multipath fading channels. The second is reduced-complexity maximum-likelihood (ML) multiuser detection. The last is optimal spreading sequence design utilizing minimum mean-squared-error (MMSE) multiuser detection.
First, we consider a new linear blind multiuser detection based on widely linear (WL) signal processing. The received signal and its complex conjugate are separately filtered and the results are linearly combined. The WL maximum/minimum (max/min) mean-output-energy (MOE) receiver is derived by applying the modified cost function. It is shown that a performance gain can be attained for the improper DS-CDMA signal, due to the additional information contained in pseudo-covariance matrix of observations. The adaptive implementation with acceptable complexity is also developed. Computer simulation results show that a significant performance gain is obtained over the other classical methods.
Second, the reduced-complexity maximum-likelihood (ML) multiuser detection is proposed for improper DS-CDMA signals in multi-cell environment. It is shown that the inter-cell interference and the background noise can be modeled as an improper random vector with the nonzero pseudo-covariance matrix. Based on this model, a computationally efficient multiuser detection is developed and its bit error probability is analyzed. The computer simulations demonstrate the superiority of the proposed scheme to the various conventional detection schemes and validate the bit error probability analysis result.
Finally, the design of optimum spreading sequences is considered over multipath fading channel employing the widely linear (WL) minimum mean square error (MMSE) receiver. The optimum spreading sequences are dominant eigenvectors associated with the largest eigenvalues from the channel correlation matrix, which can be efficiently computed by power iteration method. The implementation of the proposed system is presented based on the least-squares channel estimation using training sequence. In this time-varying channel, the optimum spreading sequences are computed at each frame with the periodic transmission of training sequence. In the simulation, we demonstrate the superiority of the proposed system to the system employing various spreading sequences.
이 논문에서는 직접수열 부호분할 다중접속 시스템의 비고유 수신신호를 위한 세 가지의 다중사용자 검파기법을 여러가지 환경에서 개발하였다. 이동국에서의 수신기는 자기 사용자의 정보만을 이용하고, 기지국에는 다른 셀로부터의 간섭을 고려하여야 한다. 또한, 수신기로부터 채널의 정보를 받을 수 있다면, 직접수열 부호분할 다중접속 시스템은 최적의 확산부호를 이용하여 더 좋은 신호를 전송할 수 있고, 시스템의 성능을 향상할 수 있다.
2장에서는, 넓은 의미에서 선형인 최소출력 미상다중사용자 검파를 제안하였다. 직접수열 부호분할 다중접속 시스템에서 사용자들이 BPSK 심볼을 이용하여 전송할 경우, 수신 신호는 비고유가 된다. 넓은 의미에서의 선형인 검파기는 의사공분산 행렬의 추가적인 정보를 이용할 수 있다. 제안한 검파기의 수신신호대잡음비가 기존의 검파기의 그것보다 향상되는 것을 보였다. 또한, 적응 미상다중사용자 검파기법도 개발하였다. 컴퓨터 모의 실험에서 제안한 검파기의 우수성을 확인하였고, 적응 알고리즘의 수렴 성능과 안정상태의 성능을 보였다.
3장에서는, 다중셀환경에서 계산량을 줄인 최대우도 다중사용자 검파기를 제안하였다. 최대우도 다중사용자 검파기는 수신신호의 실수부와 허수부를 분리하여 고려하여 얻었다. 이것은 최대우도 다중사용자 검파기를 영행렬이 아닌 의사공분산 행렬에 포함된 추가정보를 이용할 수 있게 하여 검파 성능이 향상한다. 이어 계산량이 줄어든 간단하고 효율적인 최대우도 검파기를 제안하였다. 근사한 비트에러율을 구하고 컴퓨터 모의 실험으로 확인하였다.
4장에서는, 선형분산채널에서 최저평균제곱오류 수신기를 이용하여 최적의 선형 선부호화기를 설계하였다. 수신기와 선형 선부호화기는 사용자 부호의 추정치의 평균제곱오류를 최소화하는 것으로 결정되었다. 최적의 선형 선부호화기는 채널 공분산 행렬의 최대 고유값에 대응되는 딸림고유벡터들이다. 딸림고유벡터들은 계산량면에서 효율적인 누승반복법을 이용하여 추출할 수 있다. 훈련수열을 이용한 최소제곱 채널 추정법으로 구현되었다.
