基于偽遺傳算法的CDMA多用戶檢測(cè)研究.pdf

1、CDMA技術(shù)由于具有大容量、軟切換、清晰的話音質(zhì)量和良好的保密性能等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為新一代移動(dòng)通信的主流技術(shù)。然而隨著干擾用戶數(shù)的增加，多址干擾成為最主要的干擾，CDMA系統(tǒng)容量降低，系統(tǒng)性能惡化。如何有效地抑制多址干擾這個(gè)CDMA系統(tǒng)發(fā)展瓶頸、提高CDMA系統(tǒng)的性能和容量成為CDMA無(wú)線移動(dòng)通信系統(tǒng)進(jìn)一步發(fā)展亟待解決的重要任務(wù)。
　　 多用戶檢測(cè)技術(shù)是抑制多址干擾的一個(gè)重要措施，它不但可以抗多址干擾，還可以抵抗遠(yuǎn)近效應(yīng)和多徑干擾

2、。與單用戶檢測(cè)把多址干擾簡(jiǎn)單地看成干擾噪聲不同，多用戶檢測(cè)把其它用戶當(dāng)作有用的信息加以利用，通過(guò)運(yùn)用各用戶間的關(guān)聯(lián)等信息來(lái)進(jìn)行綜合檢測(cè)，從而達(dá)到消除多址干擾，提高通信系統(tǒng)的檢測(cè)性能。多用戶檢測(cè)技術(shù)有許多優(yōu)點(diǎn)，但若真正投入使用尚存在一定的問(wèn)題和困難。其主要的問(wèn)題是檢測(cè)器的時(shí)間復(fù)雜度和結(jié)構(gòu)復(fù)雜度、靈敏度和穩(wěn)定性都與實(shí)際應(yīng)用存在差距。多用戶檢測(cè)技術(shù)如何應(yīng)用于實(shí)際系統(tǒng)都是值得進(jìn)一步研究的問(wèn)題。因此一些智能算法如人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模擬退火算法、遺傳算

3、法等被引入到多用戶檢測(cè)技術(shù)中來(lái)。
　　 遺傳算法由于其強(qiáng)大的搜索能力，廣受歡迎，得到迅猛發(fā)展，經(jīng)過(guò)不斷的改善，已經(jīng)形成了一種較為成熟的全局尋優(yōu)算法。使得基于遺傳算法的多用戶檢測(cè)成為多用戶檢測(cè)發(fā)展的一個(gè)重要方向。但是由于遺傳算法搜索的隨機(jī)性較強(qiáng)，其搜索的方向性并不十分明確，直接將遺傳算法應(yīng)用于多用戶檢測(cè)，若要獲得較好的檢測(cè)性能，必然將導(dǎo)致過(guò)大的運(yùn)算量；加上選擇策略和變異必將導(dǎo)致優(yōu)秀基因的丟失，故遺傳算法和基于遺傳算法的多用戶檢測(cè)有

4、待于進(jìn)一步完善。
　　 針對(duì)以上問(wèn)題，筆者做了一下工作：
　　 ①引入了一種偽遺傳算法(Pseudo genetic algorithm，PGA)。該算法通過(guò)固定地對(duì)構(gòu)成互補(bǔ)的(complementary)父輩個(gè)體間進(jìn)行交叉，得到的子代個(gè)體繼承了父輩的互補(bǔ)性。其特點(diǎn)是操作對(duì)象始終保持互補(bǔ)，具有最大漢明距(Hamming distance)，因而不需要防止亂倫操作和選擇策略。由此節(jié)省大量計(jì)算復(fù)雜度。由于互補(bǔ)的兩個(gè)父代個(gè)體能

5、產(chǎn)生問(wèn)題域內(nèi)任一個(gè)體，加上變異會(huì)破壞兩個(gè)父?jìng)€(gè)體的互補(bǔ)性，所以偽遺傳算法取消了變異操作，僅包含互補(bǔ)初始化種群、交叉、適應(yīng)度計(jì)算等主要操作。這不僅減小計(jì)算復(fù)雜度，還避免了優(yōu)秀基因被破壞。因此，基于偽遺傳算法和偽遺傳算法的多用戶檢測(cè)技術(shù)不但降低了計(jì)算復(fù)雜度，還在一定程度上降低了檢測(cè)器的工序復(fù)雜度和結(jié)構(gòu)復(fù)雜度。
　　 ②建立了基于偽遺傳算法的多用戶檢測(cè)DS-CDMA模型。試驗(yàn)以兩個(gè)用戶為例，用戶信息用31位Gold碼擴(kuò)頻，信道為瑞利多徑

6、衰落信道和加性高斯白噪聲，基于Simulink平臺(tái)構(gòu)建模型，進(jìn)行仿真得到誤碼率曲線圖。再與基于傳統(tǒng)遺傳算法的多用戶檢測(cè)比較。試驗(yàn)結(jié)果表明：基于偽遺傳算法的多用戶檢測(cè)在相同的信噪比條件下，能得到更小的誤碼率。說(shuō)明基于偽遺傳算法的多用戶檢測(cè)比基于傳統(tǒng)遺傳算法的多用戶檢測(cè)具有更低的接收誤碼率、更快的收斂速度、結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。
　　 ③最后從算法層面探討了基于偽遺傳算法的多用戶檢測(cè)的算法復(fù)雜度、收斂速度和收斂穩(wěn)定性等方面的性能。由于遺

7、傳算法在多用戶檢測(cè)中的應(yīng)用實(shí)質(zhì)是遺傳算法在優(yōu)化過(guò)程中的一種最優(yōu)尋優(yōu)過(guò)程。為了直觀地探索其收斂性能，文中以在一定區(qū)間上尋找某函數(shù)最大值為例，從各代各次試驗(yàn)最優(yōu)個(gè)體適應(yīng)度值的平均值、方差等統(tǒng)計(jì)角度進(jìn)行仿真試驗(yàn)。正如結(jié)果所示，相對(duì)于傳統(tǒng)遺傳算法，偽遺傳算法具有更小的算法復(fù)雜度、更高收斂速度和更強(qiáng)的檢測(cè)穩(wěn)定性等方面的優(yōu)越性能。這充分體現(xiàn)了基于偽遺傳算法的多用戶檢測(cè)比基于遺傳算法的多用戶檢測(cè)具有更快的運(yùn)算速率、更穩(wěn)定的檢測(cè)性能和更簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)。