第2卷第2期 智能系统学报 Vol.2 Na 2 2007年4月 CAAI Transactions on Intelligent Systems Apr.2007 基于免疫进化规划的多用户检测技术研究 高洪元柴晓辉，刁鸣，贾宗圣 (1.哈尔滨工程大学信息与通信工程学院，黑龙江哈尔滨150001：2.哈尔滨工程大学自动化学院，黑龙江哈尔滨 150001) 摘要：把人工免疫系统和神经网络系统的信息处理机制引入到进化规划算法(EP),提出了免疫进化规划算法.所 提IEP通过使用随机Hopfield神经网络制备疫苗构成新的免疫算子，把新的免疫算子结合到进化规划中，不仅加快 了进化规划的收敛速度，并提高了进化规划的全局收敛能力.然后在CDMA系统利用此算法设计了新的多用户检测 器.仿真结果证明了该方法能够快速收敛到全局最优解，并且无论抗多址干扰和抗远近效应能力都优于传统方法和 一些应用优化算法的多用户检测器. 关键词：多用户检测；进化规划：免疫系统；Hopfield神经网络 中图分类号：TN914,TP18文献标识码：A文章编号：1673-4785(2007)02-007805 Study of multiuser detection technology based on immune evol utionary progra mming GAO Hong yuan',CHAI Xiao-hui2 ,DIAO-Ming'JIA Zong sheng' (1.College of Information and Communication Engineering,Harbin Engineering University,Harbin 150001,China:2.Col- lege of Automation,Harbin Engineering University,Harbin 150001,China) Abstract By introducing the information processing mechanism of artificial immune systems and neural net- work system into evolutionary programming(EP)algorithm,an immune evolutionary programming(IEP) is proposed.IEP constructs new immune operator by preparing vaccines with stochastic Hopfield neural network.The proposed IEP is a hybridization of the EP with new immune operator,and it reduces the computational complexity by providing faster convergence and improving the performance of EP.Then a novel multi-user detector based on IEP is designed for code division multiple access communication sys- tems.Simulation results show that the proposed detector not only converges to global optimal solution quickly,but is also superior to conventional multi-user detector in the capabilities of resistance to multiple access interference and near-far effect. Keywords:multi-user detection;evolutionary programming;immune system;Hopfield neural network 码分多址(CDMA)是近年来用于数字蜂窝移抗多址干扰能力和抗“远近效应”能力，但由于其计 动通信的一种先进的无线扩频通信技术，它能满足算量与用户数呈指数增长，在现有条件下不易实时 运营者对高容量、廉价、高效的移动通信需要，成为实现.为了找到一种有较低计算复杂度的准最优多 第3代数字蜂窝通信的主流技术.但CDMA系统中 用户检测方法，近年来人们开始尝试用遗传算法]、 多址干扰和远近效应的存在，严重影响系统性能和进化规划3]和粒子群算法等智能进化计算方法来 容量.为了有效消除多址干扰和远近效应，多用户检 解决多用户检测问题.与最优检测器相比，这些方案 测成为提高CDMA系统容量和性能的关键技术之 都可以使计算复杂度有较大的下降，误码率性能也 一.Verdu提出的最优多用户检测具有最优越的 优于传统多用户检测器，但要达到一个较理想的检 测效果仍需较大的计算量和严格设定参数 收稿日期：200604-07. 基金项目：哈尔滨市科学研究基金资助顶目(2005AFXⅪ033) Hopfield神经网络虽具有收敛速度快、易于硬件实 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.net第 2 卷第 2 期 智 能 系 统 学 报 Vol. 2 №. 2 2007 年 4 月 CAA I Transactions on Intelligent Systems Apr. 2007 基于免疫进化规划的多用户检测技术研究 高洪元1 ,柴晓辉2 ,刁 鸣1 ,贾宗圣1 (1. 哈尔滨工程大学 信息与通信工程学院 ,黑龙江 哈尔滨 150001 ;2. 哈尔滨工程大学 自动化学院 ,黑龙江 哈尔滨 150001) 摘 要 :把人工免疫系统和神经网络系统的信息处理机制引入到进化规划算法 ( EP) ,提出了免疫进化规划算法. 所 提 IEP 通过使用随机 Hopfield 神经网络制备疫苗构成新的免疫算子 ,把新的免疫算子结合到进化规划中 ,不仅加快 了进化规划的收敛速度 ,并提高了进化规划的全局收敛能力. 然后在 CDMA 系统利用此算法设计了新的多用户检测 器. 仿真结果证明了该方法能够快速收敛到全局最优解 ,并且无论抗多址干扰和抗远近效应能力都优于传统方法和 一些应用优化算法的多用户检测器. 关键词 :多用户检测 ;进化规划 ;免疫系统 ; Hopfield 神经网络 中图分类号 : TN914 ,TP18 文献标识码 :A 文章编号 :167324785 (2007) 0220078205 Study of multiuser detection technology based on immune evolutionary programming GAO Hong2yuan 1 ,CHAI Xiao2hui 2 ,DIAO2Ming 1 ,J IA Zong2sheng 1 (1. College of Information and Communication Engineering , Harbin Engineering University , Harbin 150001 , China ; 2. Col2 lege of Automation , Harbin Engineering University , Harbin 150001 , China) Abstract :By introducing the information processing mechanism of artificial immune systems and neural net2 work system into evolutionary programming ( EP) algorit hm , an immune evolutionary p rogramming (IEP) is propo sed. IEP constructs new immune operator by preparing vaccines wit h stochastic Hopfield neural network. The proposed IEP is a hybridization of t he EP wit h new immune operator , and it reduces t he comp utational complexity by providing faster convergence and improving t he performance of EP. Then a novel multi - user detector based on IEP is designed for code division multiple access communication sys2 tems. Simulation results show that t he proposed detector not only converges to global optimal solution quickly , but is also superior to conventional multi2user detector in t he capabilities of resistance to multiple access interference and near2far effect. Keywords :multi2user detection ; evolutionary programming ; immune system ; Hopfield neural network 收稿日期 :2006204207. 基金项目 :哈尔滨市科学研究基金资助项目(2005AFXXJ033) . 码分多址 (CDMA) 是近年来用于数字蜂窝移 动通信的一种先进的无线扩频通信技术 ,它能满足 运营者对高容量、廉价、高效的移动通信需要 ,成为 第 3 代数字蜂窝通信的主流技术. 但 CDMA 系统中 多址干扰和远近效应的存在 ,严重影响系统性能和 容量. 为了有效消除多址干扰和远近效应 ,多用户检 测成为提高 CDMA 系统容量和性能的关键技术之 一. Verdu 提出的最优多用户检测[1 ] 具有最优越的 抗多址干扰能力和抗“远近效应”能力 ,但由于其计 算量与用户数呈指数增长 ,在现有条件下不易实时 实现. 为了找到一种有较低计算复杂度的准最优多 用户检测方法 ,近年来人们开始尝试用遗传算法[2 ] 、 进化规划[3 ]和粒子群算法[4 ]等智能进化计算方法来 解决多用户检测问题. 与最优检测器相比 ,这些方案 都可以使计算复杂度有较大的下降 ,误码率性能也 优于传统多用户检测器 ,但要达到一个较理想的检 测效 果 仍 需 较 大 的 计 算 量 和 严 格 设 定 参 数. Hopfield 神经网络虽具有收敛速度快、易于硬件实