专利名称：基于最小均方误差和人工鱼群联合的直接序列超宽带多用户检测方法
技术领域：
本发明涉及信号检测领域，具体涉及一种基于最小均方误差和人工鱼群联合的多 用户检测方法。
背景技术：
直接序列超宽带(Direct Sequence Ultra-wideband，DS-UWB)是超宽带无线通信 的调制方式之一，其信号波形为
权利要求
1.基于最小均方误差和人工鱼群联合的直接序列超宽带多用户检测方法，其特征是 它由以下步骤实现步骤一、获取直接序列超宽带信号，将所述直接序列超宽带信号同时输入到处于协同 工作状态的K个匹配滤波器中，获得到K个用户的匹配滤波结果Ii ；所述K个用户和K个匹 配滤波器一一对应；K个匹配滤波器的互相关系数矩阵是R= (APkxk，式中，rij>> IrijI, i，j = 1， 2，...K，i乒j，K为正整数；步骤二、利用次优的最小均方误差多用户检测算法对步骤一所获得的K个用户的匹配 滤波结果Yi进行检测处理，获得K个用户的次优解b = [b1; b1; . . .，bi; . . .，bK]；步骤三、对步骤一所获得的K个用户的匹配滤波结果yi进行最优多用户检测，其检测 方法是将所述最优多用户检测等价为求解离散函数Ω (b) =2bTAy_bTARAb的最大值，式中 A — diag (A1，A2，· · ·，Ai，· · ·，Ak)，y — Ly1 Jy2 ... ？ Yi？ . . . ？ yK]，b — Eb1，b2，· · ·，bi，· · ·， 比？且、e {-1,1}；步骤四、利用人工鱼群算法对步骤三中所述的离散函数进行寻优，获得K个近似最优 解 ；所述人工鱼群算法中的每条人工鱼的初值为步骤二获得的K个用户的次优解b = [bi; Iv ...，bi; ...，bK]或其变异运算结果；步骤五、将步骤四获得的K个近似最优解；^作为待检测的直接序列超宽带信号的K个用 户检测结果，完成直接序列超宽带信号的多用户检测。
2.根据权利要求1所述的基于最小均方误差和人工鱼群联合的直接序列超宽带多用 户检测方法，其特征在于步骤二中所述利用次优的最小均方误差多用户检测算法对步骤一 所获得的K个用户的匹配滤波结果yi进行检测处理的具体方法是将步骤一中获得的K个用户的匹配滤波结果yi用矩阵表示为y = RAb+n，其中η为一 个零均值高斯随机向量，并且其协方差矩阵为E[rmT] = O2R, σ 2为噪声的能量；对矩阵y 进行线性变换M = AlR+ο Ι—2]—1，使函数Ω (M) = E[| |b_My |2]达到最小值，从而实现K 个用户的匹配滤波结果Yi进行检测处理。
3.根据权利要求1所述的基于最小均方误差和人工鱼群联合的直接序列超宽带多用 户检测方法，其特征在于步骤三中对步骤一所获得的K个用户的匹配滤波结果yi进行最优 多用户检测采用最大似然序列检测法。
4.根据权利要求1所述的基于最小均方误差和人工鱼群联合的直接序列超宽带多用 户检测方法，其特征在于步骤四中所述人工鱼群的初值为步骤二获得的K个用户的最小均 方误差次优解b = [b1; Iv . . .，. . .，bK]的变异运算结果的具体方法为步骤Al、从步骤二获得的K个用户的最小均方误差次优解b = [bi;b2,.. .，bi;. . .，bK] 中随机选择一位元素，使其与-1进行异或运算，即办=4 (-1)，获得运算后结果b’ = (bi; Iv . . .，b/，. . .，bK)，并将其作为第N+1条人工鱼的初始值；步骤A2、将N的值加1，并返回执行步骤Al，直到获得人工鱼群中的每条鱼的初值为止；所述N的初始值为1。
5.根据权利要求4所述的基于最小均方误差和人工鱼群联合的直接序列超宽带多用户检测方法，其特征在于步骤四中所述利用人工鱼群算法对步骤三中所述的离散函数进行 寻优，获得K个近似最优解；^的方法由以下步骤实现步骤Bi、初始公告板将每条人工鱼的初值代入步骤三的寻优函数中，比较每条人工 鱼的初值所对应的函数值的大小，将对应于函数值最大的人工鱼状态赋给公告板；步骤B2、人工鱼行为的选择人工鱼共有四种行为，分别为觅食行为、聚群行为、追尾 行为和随机行为，每条人工鱼根据自身所处的环境选择其中最优的一种行为，实现步骤三 中的寻优函数的全局寻优，获得逼近最优多用户检测的结果。步骤B3、公告板的更新该算法中每次迭代完之后，各条人工鱼都将获得新的状态值； 将这些新的状态值代入步骤三中的寻优函数，选择其中的最大函数值，若该值大于公告板 上保存的值，则更新公告板；否则，公告板保持不变；步骤B4、判断终止条件是否满足当公告板中的值已经达到步骤三中函数的最优值， 或算法的迭代次数已经达到设定值，则算法停止执行，并执行步骤B5 ；否则，返回执行步骤 B2 ；步骤B5、当该算法终止执行后，将公告板中保存的值输出，作为该待检测的直接序列超 宽带信号的多用户检测结果。
6.根据权利要求5所述的基于最小均方误差和人工鱼群联合的直接序列超宽带多用 户检测方法，其特征在于步骤B2中所述人工鱼的觅食行为的数学模型为
7.根据权利要求6所述的基于最小均方误差和人工鱼群联合的直接序列超宽带多用 户检测方法，其特征在于步骤B2中人工鱼的各行为状态下的人工鱼之间的距离采用异或 算子来计算。
全文摘要
基于最小均方误差和人工鱼群联合的直接序列超宽带多用户检测方法，涉及信号检测领域，它解决了现有直接序列超宽带多用户检测方法由于复杂度高导致的系统实时性差，以及检测性能低的问题。发明的多用户检测方法首先将直接序列超宽带信号通过匹配滤波器进行初步检测；然后，利用次优的最小均方误差检测得到多用户检测的次优解；最后，以这个次优解为初值，利用人工鱼群算法进行寻优，从而获得逼近最优多用户检测的性能。本发明适用于对误码率性能和实时性要求较高的多用户检测过程中。
文档编号H04B1/7105GK102142859SQ20111007713
公开日2011年8月3日 申请日期2011年3月29日 优先权日2011年3月29日
发明者匡运生, 吴芝路, 宗志远, 尹振东, 庄树峰 申请人:哈尔滨工业大学