基于免疫理论的MC-CDMA多用户检测研究

论文摘要

MC-CDMA是为宽带移动通信提出的新型调制技术,作为CDMA的改进方式,它仍然需要用相应的扩频码来区分不同的用户和信息,这就不可避免的会产生多址干扰问题,因此将多用户检测技术应用到MC-CDMA中是十分有意义的。由于多用户检测的运算量随着用户数的增加而成指数级增加,使其很难在实际中得到应用,因此次优多用户检测方法成为目前研究的热点。人工免疫系统以独特的自我学习、自我组织、高度并行性及强鲁棒性等特点得到广泛关注,目前已成为了多用户检测的一个重要研究方向。但算法自身在求解速度上、容易陷入局部最优等方面还不够理想,为此本文在深入研究了免疫规划算法基本理论,归纳总结了近年来的研究进展的基础上,提出了一种改进的免疫规划算法,并将其成功应用于MC-CDMA多用户检测。首先,本文提出的改进的免疫规划采用了二次变异操作,通过恰当的设置二次变异概率,在既不会影响种群的多样性,又不出现早熟现象的前提下,提高寻优过程中的收敛速度,使系统更快地找到最佳值;随后,再根据克隆选择的思想加入免疫死亡操作,将亲和力较高的抗体进行繁殖,以概率取代一些亲和力较差的个体。这样其种群规模仍然受到限制,既能体现克隆选择的机理,又有助于噌强群体的多样性,有效的克服了上述缺点。实验结果表明,本文提出的改进算法,加速了最优解的收敛速度,改善了最优解的质量,从而大大提高了免疫规划算法的性能。其次,本文在构建的MC-CDMA系统结构上,实现了基于改进的免疫规划算法的MC-CDMA多用户检测。结果表明在同等条件下,改进的算法性能明显优于基于解相关、MMSE和通用免疫规划算法的多用户检测的性能,更优于没有采用多用户检测技术的匹配滤波器检测的性能,其效果非常接近于最佳多用户检测,而其运算量则远远小于最佳多用户检测。因此,本论文提出的算法具有十分重要的实际应用价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的目的和意义
• 1.2 课题的国内外研究现状
• 1.2.1 MC-CDMA国内外研究现状
• 1.2.2 多用户检测技术国内外研究现状
• 1.2.3 人工免疫算法国内外研究现状
• 1.3 课题研究内容及论文安排
• 第2章 MC-CDMA和多用户检测的基本原理
• 2.1 正交频分复用（OFDM）技术
• 2.1.1 OFDM的历史与现状
• 2.1.2 OFDM的基本原理
• 2.1.3 OFDM的数学模型
• 2.1.4 OFDM的FFT实现
• 2.1.5 OFDM的保护间隔和循环前缀
• 2.1.6 OFDM的技术优缺点
• 2.2 OFDM-CDMA技术
• 2.2.1 Multi-carrier DS-CDMA（MC-DS-CDMA）
• 2.2.2 Multi-tone-CDMA（MT-CDMA）
• 2.2.3 Multi-carrier CDMA（MC-CDMA）
• 2.2.4 三种方案性能比较
• 2.3 MC-CDMA的系统模型
• 2.3.1 MC-CDMA的发射机模型
• 2.3.2 MC-CDMA的接收机模型
• 2.4 多用户检测技术
• 2.4.1 多用户检测技术的背景及特点
• 2.4.2 多用户检测技术的数学模型
• 2.4.3 多用户检测技术的性能参数
• 2.4.4 几种常见的多用户检测方法
• 2.5 本章小结
• 第3章 人工免疫系统理论及其改进
• 3.1 人工免疫系统的生物学基础
• 3.1.1 生物免疫系统的结构和工作原理
• 3.1.2 生物免疫系统的特性
• 3.2 人工免疫优化算法
• 3.2.1 免疫规划算法
• 3.2.2 免疫疫苗的选取
• 3.2.3 人工免疫系统在优化问题中的应用
• 3.3 改进的免疫规划算法
• 3.4 本章小结
• 第4章 基于免疫理论的MC-CDMA多用户检测的实现
• 4.1 MC-CDMA系统的构建
• 4.1.1 MC-CDMA系统信道模型
• 4.1.2 MC-CDMA系统的仿真流程
• 4.2 改进的免疫规划算法在MC-CDMA多用户检测中的实现
• 4.3 计算复杂度分析
• 4.4 本章小结
• 第5章 系统实验仿真结果与分析
• 5.1 实验条件
• 5.2 免疫规划算法在MC-CDMA多用户检测中的性能分析
• 5.2.1 免疫规划算法在MC-CDMA多用户检测中的性能分析
• 5.2.2 改进免疫规划算法在MC-CDMA多用户检测中的性能分析
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢