基于偽遺傳算法的CDMA多用戶檢測研究.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無線移動通信系統(tǒng)進(jìn)一步發(fā)展亟待解決的重要任務(wù)。
　　 多用戶檢測技術(shù)是抑制多址干擾的一個重要措施，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、。與單用戶檢測把多址干擾簡單地看成干擾噪聲不同，多用戶檢測把其它用戶當(dāng)作有用的信息加以利用，通過運(yùn)用各用戶間的關(guān)聯(lián)等信息來進(jìn)行綜合檢測，從而達(dá)到消除多址干擾，提高通信系統(tǒng)的檢測性能。多用戶檢測技術(shù)有許多優(yōu)點(diǎn)，但若真正投入使用尚存在一定的問題和困難。其主要的問題是檢測器的時間復(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技術(shù)中來。
　　 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成為多用戶檢測發(fā)展的一個重要方向。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，若要獲得較好的檢測性能，必然將導(dǎo)致過大的運(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有

4、待于進(jìn)一步完善。
　　 針對以上問題，筆者做了一下工作：
　　 ①引入了一種偽遺傳算法(Pseudo genetic algorithm，PGA)。該算法通過固定地對構(gòu)成互補(bǔ)的(complementary)父輩個體間進(jìn)行交叉，得到的子代個體繼承了父輩的互補(bǔ)性。其特點(diǎn)是操作對象始終保持互補(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)的兩個父代個體能

5、產(chǎn)生問題域內(nèi)任一個體，加上變異會破壞兩個父個體的互補(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DS-CDMA模型。試驗(yàn)以兩個用戶為例，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比較。試驗(yàn)結(jié)果表明：基于偽遺傳算法的多用戶檢測在相同的信噪比條件下，能得到更小的誤碼率。說明基于偽遺傳算法的多用戶檢測比基于傳統(tǒng)遺傳算法的多用戶檢測具有更低的接收誤碼率、更快的收斂速度、結(jié)構(gòu)更簡單等優(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中的應(yīng)用實(shí)質(zhì)是遺傳算法在優(yōu)化過程中的一種最優(yōu)尋優(yōu)過程。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比基于遺傳算法的多用戶檢測具有更快的運(yùn)算速率、更穩(wěn)定的檢測性能和更簡單的結(jié)構(gòu)。