detección multiusuario

La detección multiusuario se ocupa de la demodulación de los flujos digitales de información que interfieren entre sí, como en áreas como las comunicaciones inalámbricas, la transmisión de datos de alta velocidad, DSL , la comunicación por satélite, la televisión digital y la grabación magnética. ^{[ 1 ]} Actualmente también se está investigando para la demodulación en comunicaciones de baja potencia entre chips e intrachips. La detección multiusuario abarca tanto tecnologías de receptores dedicadas a la detección conjunta de todas las señales interferentes ^{[ 2 ]} como receptores monousuario que se centran en recuperar solo un usuario, pero que son robustos frente a la interferencia multiusuario y no solo al ruido de fondo.

La interferencia mutua es inevitable en los sistemas inalámbricos modernos espectralmente eficientes: incluso al usar sistemas de multiplexación ortogonal como TDMA, CDMA síncrono u OFDMA , la interferencia multiusuario se origina por la distorsión del canal y por la interferencia fuera de la celda. Además, en los sistemas multiantena ( MIMO ), las secuencias moduladas digitalmente que emanan de diferentes antenas interfieren en el receptor, y el receptor MIMO utiliza técnicas de detección multiusuario para separarlas. ^{[ 3 ]} Al explotar la estructura de las señales interferentes, la detección multiusuario puede aumentar la eficiencia espectral, la sensibilidad del receptor y la cantidad de usuarios que el sistema puede soportar.

Debido a la creencia errónea en algunos sectores de la comunidad de espectro ensanchado de que poco se podía ganar con receptores más sofisticados que el filtro adaptado de un solo usuario, la detección multiusuario no comenzó a desarrollarse hasta principios de la década de 1980. ^{[ 4 ]} Verdu ^{[ 5 ]} demostró que el problema cercano-lejano que sufría CDMA no era inherente a esta tecnología de multiplexación y podía superarse con un receptor óptimo que demodulara a todos los usuarios simultáneamente. El receptor de Verdu consistía en un banco de filtros adaptados seguido de un algoritmo de Viterbi . En el contexto de la capacidad del canal de acceso múltiple gaussiano de banda estrecha para dos usuarios, Cover ^{[ 6 ]} demostró la posibilidad de alcanzar la región de capacidad mediante un receptor de cancelación sucesiva, que decodifica a un usuario tratando al otro como ruido, vuelve a codificar su señal y la resta de la señal recibida. La misma resistencia de corto a largo alcance del receptor óptimo se puede lograr con el receptor decorrelacionador propuesto en ^{[ 7 ]} . También se han propuesto detectores multiusuario adaptativos que no requieren conocimiento previo de las formas de onda interferentes. ^{[ 8 ] [ 9 ]}

Los análisis de sistemas grandes de detección multiusuario CDMA también han utilizado métodos de la mecánica estadística. Toshiyuki Tanaka aplicó el método de réplica a sistemas CDMA distribuidos aleatoriamente, derivando expresiones de rendimiento de sistemas grandes para detectores multiusuario óptimos individualmente y conjuntamente. ^{[ 10 ]} Yoshiyuki Kabashima propuso un algoritmo de detección multiusuario CDMA basado en la propagación de creencias. ^{[ 11 ]} Trabajos posteriores generalizaron los modelos CDMA distribuidos aleatoriamente caracterizando los sistemas a través del espectro de valores propios de la matriz de correlación cruzada de la secuencia de distribución. ^{[ 12 ]}