量子克隆遗传算法的多用户检测技术研究
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其 中 ， Ｐ 是每 个 用 户 的 传 递 的码 元数 量 ；
（） １
的基础上 ，引入量子全干扰 交叉 ，在整个种群 内进行信 息传
递 ，避免 陷入局部极值 点，加速算法 收敛 ，同时使用 自适应 ．
量 子 旋 转 角 更 新 策 略 ，加 速 最 优 解 的搜 索 ；为 避 免 早熟 和 进 化 停 滞 ， 采 用 量 子 灾 变 策 略 ，使 用 个 体 全 干 扰 交 叉 ，使 种 群 从各 个 不 同方 向搜 索 目标 解 ， 从 而提 高 了种 群 的 多 样 性 。 １ Ｎ Ｃ Ａ算 法基 础 ．ＱＧ
【 摘 要 】针对现有 的量子克隆遗传算法存在算 法效率低、收敛速度较慢 、易于陷入局部值等缺陷。文章通过 引入 量子交
叉，加快算法收敛速度 ，使 用 自适应量子旋转门更新策略 ，加快最优 解的搜 索；采 用量子 灾变策略 ，避免早 熟和进化停滞。由 此给 出了一种改进 的量子克隆遗传算法（ ＮＱＣ Ａ 。仿真结果表 明：所提算法 的多用户检 测器的误码率 、收敛速度、抗 多址干扰 Ｇ ） 能 力和 抗 远 近 效应 能 力均 优 于基 于 量 子 克 隆遗 传 算 法 和 一 些 经 典 遗传 算 法 的 多 用 户检 测 器。
２ １ 年 第 １期 ０１ （ 第 １ ７期 ） 总 ３
大 众 科 技
ＤＡ Ｚ ＨｏＮＧ ＫＥ Ｊ
ＮＯ １ ２ １ ．。 ０ １
（ ｍｕａｉ ｌ ｏ１ ７ Ｃｕ ｌ ｖ ｙＮ ．３ ） ｔｅ
量子克 隆遗传算法 的多用 户检 测技术研 究
张 利 华 彭海 燕 余 淑 媛
（ 东 交通 大 学 电子 与 电 气工 程 学 院 ，江 西 南 昌 ３０ １） 华 ３０ ３
接 收 信 号 分 别 通 过 Ｋ个 匹配 滤 波 器 进 行 相干 处理 ，获 得 对 应
也正是此算法 高效性所在 。因为一个量子比特 一般 通过一对
（ ）量 子编 码 １
为发 射 信 号 的码
元 间隔 ； 第 ｋ个 用 户 到达 基 站 时 的信 号 幅 值 ； ｆ１ 为 Ａ为 ６ 一， １ ｝
第ｋ 个用户的第ｉ 个传输比 ｆ∈０ 为 个用户的信 特； 【Ｔ） 第ｋ ，
号 时 延 ；ｎ （） 功 率谱 密 度 为 Ⅳ。２的 高 斯 白噪 声 。第 ｋ个 ｔ为 ／
效 解 决 多址 干 扰 问题 的 方 法之 一 。 １８ 年 ，Ｖ ｒ ｕ提 出 了 最佳 多用 户 检 测 （Ｍ ） ９６ ｅｄ ０ Ｄ ，但 是 其 运
十 个 户 观 数 ＝ ｌ ． 。 Ｋ 用 的 察 据 ∽［ ， ｙ “
ｙ＝ ， ） ｆ ｉ 一 （ （ Ｔ ｆ ｆ — （） ３
进 制 和 符 号 编 码 。在 Ｎ Ｃ Ａ 中 ，采 用 了一 种特 殊 的编 码 方 式 ＱＧ
— —
其中， 是一 个 持 续 时 间 为 的方 波 ； 是扩 频 信 号 码 片 （ｈ ｐ ｃ ｉ） 持续 时 间 ； 口 ） 第 ｋ个 用 户 的 扩 频序 列 的第 ， 比特 值 。将 是 个
算复杂度随着用 户数的增长成指数增长 ，在实际应用 中实现 难 度 很 大 。 为 了 使 多 用 户 检 测 能 够 实 用 化 ，学 者 们 将 工 作 的
重 点集 中在 性 能接 近 最 佳 多用 户检 测器 而 计 算 复 杂 度 较 波 器 输 出 向量 形式 为 ：
意 的 用 户 ｉ Ｔ＝０， ＝ ， ＝ （） ， ｉ Ｐ ＩＲ Ｒ ０ 。
户，则基站接收到的信号 ｒ ｔ 为： （）
（ ）改进 的量子 克 隆遗传 算法 三
Ｎ Ｃ Ａ的基本思想是在李 阳阳给 出的量子 克隆遗传 算法 ＱＧ
ｒ）圭 （ｉ－，ｎ） （＝１ ｆｉ ＝ Ｉ 耋 卜Ｔ ｒ＋（ ￣）ｆ
为：
次最佳多用户检 测器上 。 随着多用户检测器使用 的普及 ，现 有的量子克隆遗传算
法 应 用 在 多 用 户 检 测 中也 呈 现 出～ 些 弊 端 。 比如 存 在 算 法 效
率低 、收敛速度较慢 、易 于陷入局 部最优等 缺陷，文中针对 这 些 缺 陷进 行 改进 ，提 出一 种 改进 的 量 子 克隆 遗 传算 法
（ Ｏ Ｇ ） ＮＣＡ 。
ｖ＝ “ — ， ＋ Ｔ＋ ， ） ｆ ， ｖ ｆ ）（ ）
（） ５
（ ）多用户 Ｃ Ｍ 二 Ｄ Ａ系统模 型
考 虑 Ｄ — Ｄ Ａ通 信 系 统 ，假 定 小 区有 Ｋ个 正 在通 信 的用 ＳＣＭ
其中，ｌ≤ｋ１≤Ｋ Ｐ ） 。在同步情况下，对于任 ， ， ｖ＝１
【 键 词 】 多用 户检 测 ；量 子 克 隆 遗传 算 法 ；量 子 交 叉 ；量 子 灾 变 关 【 中图分类号 】Ｔ ３ １ Ｐ０． ６ 【 文献标识码】Ａ
【 文章编号】１０ － １１２ ｌ）１ ０ ２— ４ ０ ８ １５ （Ｏ Ｉ － ０ ８ ０ ０
（ ） 引 言 一
众所周知 ， 分多址 （ Ｄ Ａ 码 Ｃ Ｍ ）技术产生的多址干扰 （ Ａ ） Ｍ Ｉ 严重影响着系统的性能和 容量 。多用户检测技术 （ Ｕ ）是有 ＭＤ
Ｙ＝ＲＡ ｂ＋ｎ （） ４
其中， Ａ是 由信号幅度构成的 Ｐ ×Ｐ Ｋ Ｋ维的对角阵：ｂ ｎ 和 分别为 Ｐ Ｋ维的信 号列 向量和噪声列 向量；Ｒ是 由 Ｒ ｖ ， ∈ （） ｖ
｛１０ １构 成 的 Ｐ ×Ｐ ，，｝ Ｋ Ｋ维 的 块 Ｔ ｅ ／ｔ ｏ ｐ ｉ ｚ阵 ，Ｒ ｖ 中 的元 素 （）
用户的 扩频波形 ｆ可表示为： （ ）
＝ Ｐ（ Ｉ） 卜 Ｔ 。
量子编码 是量 子行 为优 化算法中一个主要 的编码方法 ，
一
般 的遗 传 算 法 中 主 要 包含 三种 编 码 方 式 ，即 ： 二 进 制 、 十 量 子 比特 编 码 ， 即用 一 对 复 数 来 表 示 一 个 量 子 比特 ，这
（） １
的基础上 ，引入量子全干扰 交叉 ，在整个种群 内进行信 息传
递 ，避免 陷入局部极值 点，加速算法 收敛 ，同时使用 自适应 ．
量 子 旋 转 角 更 新 策 略 ，加 速 最 优 解 的搜 索 ；为 避 免 早熟 和 进 化 停 滞 ， 采 用 量 子 灾 变 策 略 ，使 用 个 体 全 干 扰 交 叉 ，使 种 群 从各 个 不 同方 向搜 索 目标 解 ， 从 而提 高 了种 群 的 多 样 性 。 １ Ｎ Ｃ Ａ算 法基 础 ．ＱＧ
【 摘 要 】针对现有 的量子克隆遗传算法存在算 法效率低、收敛速度较慢 、易于陷入局部值等缺陷。文章通过 引入 量子交
叉，加快算法收敛速度 ，使 用 自适应量子旋转门更新策略 ，加快最优 解的搜 索；采 用量子 灾变策略 ，避免早 熟和进化停滞。由 此给 出了一种改进 的量子克隆遗传算法（ ＮＱＣ Ａ 。仿真结果表 明：所提算法 的多用户检 测器的误码率 、收敛速度、抗 多址干扰 Ｇ ） 能 力和 抗 远 近 效应 能 力均 优 于基 于 量 子 克 隆遗 传 算 法 和 一 些 经 典 遗传 算 法 的 多 用 户检 测 器。
２ １ 年 第 １期 ０１ （ 第 １ ７期 ） 总 ３
大 众 科 技
ＤＡ Ｚ ＨｏＮＧ ＫＥ Ｊ
ＮＯ １ ２ １ ．。 ０ １
（ ｍｕａｉ ｌ ｏ１ ７ Ｃｕ ｌ ｖ ｙＮ ．３ ） ｔｅ
量子克 隆遗传算法 的多用 户检 测技术研 究
张 利 华 彭海 燕 余 淑 媛
（ 东 交通 大 学 电子 与 电 气工 程 学 院 ，江 西 南 昌 ３０ １） 华 ３０ ３
接 收 信 号 分 别 通 过 Ｋ个 匹配 滤 波 器 进 行 相干 处理 ，获 得 对 应
也正是此算法 高效性所在 。因为一个量子比特 一般 通过一对
（ ）量 子编 码 １
为发 射 信 号 的码
元 间隔 ； 第 ｋ个 用 户 到达 基 站 时 的信 号 幅 值 ； ｆ１ 为 Ａ为 ６ 一， １ ｝
第ｋ 个用户的第ｉ 个传输比 ｆ∈０ 为 个用户的信 特； 【Ｔ） 第ｋ ，
号 时 延 ；ｎ （） 功 率谱 密 度 为 Ⅳ。２的 高 斯 白噪 声 。第 ｋ个 ｔ为 ／
效 解 决 多址 干 扰 问题 的 方 法之 一 。 １８ 年 ，Ｖ ｒ ｕ提 出 了 最佳 多用 户 检 测 （Ｍ ） ９６ ｅｄ ０ Ｄ ，但 是 其 运
十 个 户 观 数 ＝ ｌ ． 。 Ｋ 用 的 察 据 ∽［ ， ｙ “
ｙ＝ ， ） ｆ ｉ 一 （ （ Ｔ ｆ ｆ — （） ３
进 制 和 符 号 编 码 。在 Ｎ Ｃ Ａ 中 ，采 用 了一 种特 殊 的编 码 方 式 ＱＧ
— —
其中， 是一 个 持 续 时 间 为 的方 波 ； 是扩 频 信 号 码 片 （ｈ ｐ ｃ ｉ） 持续 时 间 ； 口 ） 第 ｋ个 用 户 的 扩 频序 列 的第 ， 比特 值 。将 是 个
算复杂度随着用 户数的增长成指数增长 ，在实际应用 中实现 难 度 很 大 。 为 了 使 多 用 户 检 测 能 够 实 用 化 ，学 者 们 将 工 作 的
重 点集 中在 性 能接 近 最 佳 多用 户检 测器 而 计 算 复 杂 度 较 波 器 输 出 向量 形式 为 ：
意 的 用 户 ｉ Ｔ＝０， ＝ ， ＝ （） ， ｉ Ｐ ＩＲ Ｒ ０ 。
户，则基站接收到的信号 ｒ ｔ 为： （）
（ ）改进 的量子 克 隆遗传 算法 三
Ｎ Ｃ Ａ的基本思想是在李 阳阳给 出的量子 克隆遗传 算法 ＱＧ
ｒ）圭 （ｉ－，ｎ） （＝１ ｆｉ ＝ Ｉ 耋 卜Ｔ ｒ＋（ ￣）ｆ
为：
次最佳多用户检 测器上 。 随着多用户检测器使用 的普及 ，现 有的量子克隆遗传算
法 应 用 在 多 用 户 检 测 中也 呈 现 出～ 些 弊 端 。 比如 存 在 算 法 效
率低 、收敛速度较慢 、易 于陷入局 部最优等 缺陷，文中针对 这 些 缺 陷进 行 改进 ，提 出一 种 改进 的 量 子 克隆 遗 传算 法
（ Ｏ Ｇ ） ＮＣＡ 。
ｖ＝ “ — ， ＋ Ｔ＋ ， ） ｆ ， ｖ ｆ ）（ ）
（） ５
（ ）多用户 Ｃ Ｍ 二 Ｄ Ａ系统模 型
考 虑 Ｄ — Ｄ Ａ通 信 系 统 ，假 定 小 区有 Ｋ个 正 在通 信 的用 ＳＣＭ
其中，ｌ≤ｋ１≤Ｋ Ｐ ） 。在同步情况下，对于任 ， ， ｖ＝１
【 键 词 】 多用 户检 测 ；量 子 克 隆 遗传 算 法 ；量 子 交 叉 ；量 子 灾 变 关 【 中图分类号 】Ｔ ３ １ Ｐ０． ６ 【 文献标识码】Ａ
【 文章编号】１０ － １１２ ｌ）１ ０ ２— ４ ０ ８ １５ （Ｏ Ｉ － ０ ８ ０ ０
（ ） 引 言 一
众所周知 ， 分多址 （ Ｄ Ａ 码 Ｃ Ｍ ）技术产生的多址干扰 （ Ａ ） Ｍ Ｉ 严重影响着系统的性能和 容量 。多用户检测技术 （ Ｕ ）是有 ＭＤ
Ｙ＝ＲＡ ｂ＋ｎ （） ４
其中， Ａ是 由信号幅度构成的 Ｐ ×Ｐ Ｋ Ｋ维的对角阵：ｂ ｎ 和 分别为 Ｐ Ｋ维的信 号列 向量和噪声列 向量；Ｒ是 由 Ｒ ｖ ， ∈ （） ｖ
｛１０ １构 成 的 Ｐ ×Ｐ ，，｝ Ｋ Ｋ维 的 块 Ｔ ｅ ／ｔ ｏ ｐ ｉ ｚ阵 ，Ｒ ｖ 中 的元 素 （）
用户的 扩频波形 ｆ可表示为： （ ）
＝ Ｐ（ Ｉ） 卜 Ｔ 。
量子编码 是量 子行 为优 化算法中一个主要 的编码方法 ，
一
般 的遗 传 算 法 中 主 要 包含 三种 编 码 方 式 ，即 ： 二 进 制 、 十 量 子 比特 编 码 ， 即用 一 对 复 数 来 表 示 一 个 量 子 比特 ，这