CDMA多用戶(hù)通信處理模型及優(yōu)化算法的研究.pdf

1、CDMA多用戶(hù)通信處理模型及優(yōu)化算法的研究摘要本論文結(jié)合國(guó)家973重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展項(xiàng)目《信息技術(shù)中的應(yīng)用理論與高性能軟件》之《移動(dòng)通信中的處理方法和高性能軟件實(shí)現(xiàn)》課題，在對(duì)CDMA通信中的多用戶(hù)檢測(cè)方法進(jìn)行了分析研究的基礎(chǔ)上，從計(jì)算算法復(fù)雜性的NP完全理論的角度，主要就CDMA通信中多用戶(hù)檢測(cè)問(wèn)題的難解性、CDMA多用戶(hù)通信的處理模型及其優(yōu)化算法進(jìn)行了研究，將NP類(lèi)問(wèn)題的最優(yōu)和近似算法和通信信號(hào)處理中多用戶(hù)檢測(cè)問(wèn)題的特點(diǎn)相結(jié)合，研究探

2、索新型CDMA多用戶(hù)信號(hào)檢測(cè)的優(yōu)化近似模型及處理算法。低文首先從計(jì)算算法復(fù)雜性的NP完全理論出發(fā)，就CDMA通信中的多用戶(hù)檢測(cè)問(wèn)題進(jìn)襯了分析描述，論證了CDMA多用戶(hù)檢測(cè)問(wèn)題的NPhard特性，并對(duì)已有的多用尸臉測(cè)方法進(jìn)行了分析、歸納，將目前研究的CDMA多用戶(hù)檢測(cè)方法歸納為多用戶(hù)檢測(cè)NPhard問(wèn)題的優(yōu)化檢測(cè)方法和從物理意義上進(jìn)行簡(jiǎn)化近似為一個(gè)P類(lèi)問(wèn)題進(jìn)行求解的方法兩大類(lèi)。在此基礎(chǔ)上，以獲得實(shí)用的多用戶(hù)檢測(cè)問(wèn)題的求解方法為目標(biāo)，從將多

3、用戶(hù)檢測(cè)問(wèn)題從物理意義上簡(jiǎn)化近似為一個(gè)P類(lèi)問(wèn)題去求解的角度，基于解相關(guān)多用戶(hù)檢測(cè)方法的思想，提出了一種適合CDMA多用戶(hù)通信的矩陣(矢量)表達(dá)及線(xiàn)性方程組求解的信號(hào)處理方法并利用GaussSeidel迭代法求解，為了進(jìn)一步降低復(fù)雜度，對(duì)超松弛迭代法的迭代判定條件進(jìn)行了改進(jìn)，從而利用改進(jìn)的超松弛迭代法解線(xiàn)性方程組，快速用軟件獲得計(jì)算結(jié)果。分析了有限精度序列解相關(guān)接收機(jī)，將有限精度解相關(guān)的多用戶(hù)檢測(cè)問(wèn)題歸約為一個(gè)線(xiàn)性約束整數(shù)優(yōu)化問(wèn)題，同時(shí)對(duì)

4、其N(xiāo)Phard特性作了證明，進(jìn)而利用分枝定界法尋找最優(yōu)有限精度度序列即求解此NPhard問(wèn)題，同時(shí)對(duì)分枝定界法進(jìn)行了修改。從NP優(yōu)化處理的角度，針對(duì)CDMA最優(yōu)多用戶(hù)檢測(cè)問(wèn)題的難解性，利用遺傳方法適合多變量數(shù)值求解、較好的兼容性及模擬退火算法好的加速性，結(jié)合通信系統(tǒng)的實(shí)際特點(diǎn)進(jìn)行改進(jìn)，提出了一種基于遺傳退火算法的CDMA優(yōu)化多用戶(hù)檢測(cè)方法。最后，綜合以上研究的方法，把多用戶(hù)檢測(cè)NPhard問(wèn)題簡(jiǎn)化為P類(lèi)問(wèn)題的近似求解方法和基于NPhar

5、d問(wèn)題的優(yōu)化求解方法結(jié)合起來(lái)，針對(duì)適合未來(lái)大用戶(hù)量、多媒體移動(dòng)通信的寬帶CDMA系統(tǒng)，提出了一種根據(jù)不同業(yè)務(wù)需求及綜合多址無(wú)線(xiàn)通信環(huán)境的動(dòng)態(tài)QOS要求，進(jìn)行主動(dòng)式多用戶(hù)信號(hào)動(dòng)態(tài)檢測(cè)的方法，根據(jù)不同的業(yè)務(wù)需求分別采取不同的多用戶(hù)檢測(cè)問(wèn)題的求解方法進(jìn)行處理。通過(guò)對(duì)接收系統(tǒng)多用戶(hù)檢測(cè)器的動(dòng)態(tài)配置，以滿(mǎn)足不同誤碼率(BER)及系統(tǒng)穩(wěn)健性的要求，從而獲得更佳的系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)效率。同時(shí)，對(duì)主動(dòng)式多用戶(hù)動(dòng)態(tài)檢測(cè)方法的軟件無(wú)線(xiàn)電實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了初步考慮。對(duì)提出的

6、方法及算法都進(jìn)行了計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)及實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析、算法復(fù)雜度比較等，取得較滿(mǎn)意的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。方一關(guān)鍵詞:CDMA通信，多用戶(hù)檢測(cè)，NPhard，組合優(yōu)化，算法復(fù)雜度Thenfromtheviewofthetheoryofmodernoptimalitycalculationasuboptimalmultiuserdetectorbasedongeneticannealalgorithmdirecttowardsthehardproblemo

7、foptimummultiuserdetectioninCDMAcommunicationsystemisproposed.Itmakesuseofthegoodcompatibilityofgeneticalgorithmwhichsuitsforsolvingmultivariablevalueandgetsinitialsolutionusingotheralgorithmsandgoodaccelerationqualityof

8、annealalgorithmandimprovedwithpracticalcharactersofCDMAcommunication.Thesimulationresultsshowthattheperformanceoferrorbitprobabilityofproposedmethodisapproachtothatofoptimalmultiuserdetectorandthecomplexityismuchlowertha

9、nthatofit.ThelastintegratingaboveproposedmethodsandcombiningapproximatesolutionsbysimplifyingtheNPhardproblemtoPclassproblemfromphysicalmeaningandoptimizationsolutionsbyoptimizingNPhardproblem.Facingthemultimediamobileco

10、mmunicationwithlargenumberofusersamethodofactivedynamicmultiuserdetectionforWCDMAcommunicationsystemsisproposed.ItcanreconfigurethedetectordynamicallyaccordingtodiferentservicerequirementsandintegrateddynamicQoSofmultiac

11、cesswirelesschannels.Theactivedynamicreconfigurationofmultiuserdetectorcansatisfytherequirementsofvariousrangesofbiterrorrateandrobustness.ThesimulationresultsshowthattheperformanceoftheoptimizationsolutionsbyoptimizingN

12、PhardproblemdetectionsolutionsisbeterthanthatoftheapproximatesolutionsbysimplifyingtheNPhardproblemtoPclassproblem.Theyaresuitablefordiferentserviceswithdiferentrequirementsofrealtimequality.Keywords:CDMAMultiuserDetecti