一种基于DNA遗传蝙蝠方法的分数间隔多模盲均衡方法技术

本发明专利技术公开了一种基于DNA遗传蝙蝠方法的分数间隔多模盲均衡方法(DNA-GBA-FS-MMA)，本发明专利技术将DNA遗传蝙蝠方法与分数间隔多模盲均衡方法(FS-MMA)相结合，充分利用FS-MMA和DNA遗传蝙蝠方法的优点，本发明专利技术将DNA遗传方法引入到蝙蝠方法中，得到一种DNA遗传蝙蝠方法(DNA-GBA)，利用这个新的优化方法来寻找蝙蝠群的全局最优位置向量，并作为多模盲均衡方法(MMA)初始化最优权向量的实部与虚部来提高收敛速度、减小剩余均方误差。与基于蝙蝠方法的分数间隔多模盲均衡方法(BA-FS-MMA)和基于蝙蝠方法的多模盲均衡方法(BA-MMA)相比，本发明专利技术具有收敛速度最快、均方误差最小和全局最优的性能，在通信技术领域有很强的实用价值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及盲均衡
，特别是一种基于DNA遗传蝙蝠方法的分数间隔多模 盲均衡方法。
技术介绍
多模盲均衡方法（MMA, Multi-Modulus Algorithm)可以在不使用独立载波恢 复系统的情况下同时实现盲均衡和载波相位恢复。与常模盲均衡方法（CMA，Constant Modulus Algorithm)相比，MMA收敛速度更快、稳态误差更小，可以有效地均衡多模信号。 分数间隔均衡器（FSE, Fractionally Spaced Equalizer)的主要思想是对信号进行过采 样，有效减小了盲均衡器的权长、获取了更多信道信息，有利于补偿信道失真，并恢复输 入信号。将FSE与MMA相结合，形成的分数间隔多模盲均衡方法（FS-MMA，Fractionally Spaced Multi-Modulus Algorithm)可以减小稳态误差、减少计算量。蝙蝠方法（BA, Bat Algorithm)是一种基于种群的随机全局寻优方法，通过改变蝙蝠发出的超声波的频率、频 度、响度搜寻全局最优位置，并利用自身特有的回波定位特性使搜索过程避免陷入局部搜 索，提高了搜索全局最优位置的成功率，将搜索所得全局最优位置向量同时作为MMA初始 权向量的实部与虚部，与普通MMA的中心抽头初始权向量相比，该全局最优位置向量能使 MMA尽快达到收敛状态，且稳态误差受调制阶数的影响大大减小。因此，用搜索所得最优位 置向量优化初始权向量，可以极大地加快收敛速度、减小稳态误差。 如果能将DNA遗传蝙蝠方法应用到盲均衡方法的均衡器权向量优化中，则有利于 获得更快的收敛速度和更低的稳态误差，但现有技术中尚缺乏将DNA遗传蝙蝠方法与盲均 衡方法相结合的应用模型。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服现有技术的不足而提供一种基于DNA遗传蝙 蝠方法的分数间隔多模盲均衡方法，本专利技术将DNA遗传方法引入到蝙蝠方法中，得到一种 DNA遗传蝙蝠方法（DNA-GBA)，利用这个新的优化方法来寻找蝙蝠群的全局最优位置向量， 并作为多模盲均衡方法（MMA)初始化最优权向量的实部与虚部来提高收敛速度、减小剩余 均方误差。 本专利技术为解决上述技术问题采用以下技术方案： 根据本专利技术提出的一种基于DNA遗传蝙蝠方法的分数间隔多模盲均衡方法，包括 以下步骤： 步骤1、将发射信号a(k)经过第m个子信道Cni(k)后加入第m个子信道噪声njk)， 得到第m个子信道多模盲均衡器输入信号 yni (k)，yni (k) = a (k) Cni (k)+!!" (k)，其中，k为正整 数且表示时间序列，m为整数； 步骤2、将步骤1所述的第m个子信道多模盲均衡器输入信号yjk)的实部yniR(k) 和虚部 yniI (k)分别经过第m个实部均衡器得到输出信号ZniR (k)、第m个虚部均衡器得到输 出信号 zmI(k);其中，zmR(k) =wmR(k)ymR(k)，zmI(k) =wmI(k)ymI(k)，wmR(k)为第 m 个盲均衡 器权向量1〇〇的实部，wmI(k)为第m个盲均衡器权向量wm(k)的虚部，且wmR(k)和w mI(k) 的更新公式为 wnR (k+1) = wnR (k) -4 y enR (k) ynR (k) wmI (k+1) = wmI (k) -4 y emI (k) ymI (k) 其中，eniR(k)为误差信号的实部，eniI(k)为误差信号的虚部，ejk)和 eniI(k)是由 误差生成函数生成，y为迭代步长且是实数，〇 < y < 1 ; 步骤3、将步骤2所述的第m个实部均衡器输出信号ZniR(k)和第m个虚部均衡器 输出信号 2111100相加得到第m个子盲均衡器输出信号Zni(k) :Zni(k) = ZniR(k)+j ? ZniI(k)，其 中，j为虚数单位； 步骤4、根据步骤3依次求得所有子盲均衡器输出信号，求和得到盲均衡器的总输 出信号z(k)其中，M是子信道的个数。 作为本专利技术所述的一种基于DNA遗传蝙蝠方法的分数间隔多模盲均衡方法进一 步优化方案，所述步骤2中盲均衡器权向量的实部 WniR(k)和虚部WniI(k)的初始优化权向量 的1(0)和WniI (0)是由DNA遗传蝙蝠方法获取，具体步骤如下：步骤2-1、设置蝙蝠初始种群及参数： 设蝙蝠初始种群X = ，其中，Xi表示第i只蝙蝠的初始位置向量， 1 < i < N，N为蝙蝠个体数量，频率范围为，最大响度为A (0)，最大频度为r (0)， 最大频度r(0) e ，最大响度A(0) e ，响度衰减系数为a，频度增加系数为y， Y是大于0的常数，置换交叉概率pz，移位交叉概率py，变异概率p b，维数为d，搜索精度为 tol，最大迭代次数为iter，f_为最低频率，f_为最高频率； 步骤2-2、确定适应度函数： 将多模盲均衡方法MMA的代价函数的倒数定义为DNA遗传蝙蝠方法的适应度函 数，即 其中，Xi (k)为DNA遗传蝙蝠方法中第i只蝙蝠k时刻的位置向量，用十进制数表 示；J_(k)为MMA的代价函数，E{*}表示数学期望，zR(k)和Zl(k)为盲均衡器输出信号的 实部和虚部，较和I?为统计模值的实部和虚部； 步骤2-3、计算每只蝙蝠位置向量的适应度函数值并将适应度函数值从大到小排 列，其中，前一半对应的蝙蝠个体组成优质种群，后一半对应的蝙蝠个体组成劣质种群；适 应度值最大的位置向量为当前全局最优位置向量X% 步骤2-4、调整第i只蝙蝠超声波的频率匕，对第i只蝙蝠k-1时刻的速度Vi (k-1) 和位置向量Xl(k_l)进行更新，得到第i只蝙蝠k时刻的位置向量Xjk); A = f _+ (fnax-f_) 0 Vx(k)=N1(k-l) + f1Xi (k) = X; (k~l) +V; (k) 其中，0为上的随机数； 步骤2-5、产生一个服从均匀分布的随机频度randl与第i只蝙蝠的频度巧进行 比较，若randl > ri，则对当前全局最优位置向量f进行随机扰动，产生一个新的位置向量 X_，用其代替第i只蝙蝠k时刻的位置向量Xi(k); Xnew= X*+e A(k) Xx(k) =Xnew 其中，e为与Xjk)维数相同的随机向量，随机向量中分量的取值为上的 随机数，A (k)为k时刻蝙蝠群的平均响度； 步骤2-6、产生一个服从均匀分布的随机响度rand2与第i只蝙蝠的响度Ai进行比 较，若rand2 < Ai且J DNA GBA $ (k)) > JDNA GBA(X*)，则用第i只蝙蝠k时刻的位置向量Xi (k) 替代当前全局最优位置向量X%并对第i只蝙蝠的响度&和频度r 别进行更新； Ax(k+1) = aAx(k) r;(k+l) = r (0) 其中，初始化时，所有蝙蝠的响度和频度都不相同； 步骤2-7、编码： 将各蝙蝠个体的十进制位置向量转换成四进制，得到DNA序列位置向量； 步骤2-8、交叉操作和变异操作： 产生一个随机数rand3 G(〇, 1)，与置换交叉概率Pz比较，若rand3〈p z，则执行置 换交叉操作；再次产生一个随机数rand4本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于DNA遗传蝙蝠方法的分数间隔多模盲均衡方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、将发射信号a(k)经过第m个子信道cm(k)后加入第m个子信道噪声nm(k)，得到第m个子信道多模盲均衡器输入信号ym(k)，ym(k)＝a(k)cm(k)+nm(k)，其中，k为正整数且表示时间序列,m为整数；步骤2、将步骤1所述的第m个子信道多模盲均衡器输入信号ym(k)的实部ymR(k)和虚部ymI(k)分别经过第m个实部均衡器得到输出信号zmR(k)、第m个虚部均衡器得到输出信号zmI(k)；其中，zmR(k)＝wmR(k)ymR(k)，zmI(k)＝wmI(k)ymI(k)，wmR(k)为第m个盲均衡器权向量wm(k)的实部，wmI(k)为第m个盲均衡器权向量wm(k)的虚部，且wmR(k)和wmI(k)的更新公式为wmR(k+1)＝wmR(k)‑4μemR(k)ymR(k)wmI(k+1)＝wmI(k)‑4μemI(k)ymI(k)其中，emR(k)为误差信号的实部，emI(k)为误差信号的虚部，emR(k)和emI(k)是由误差生成函数生成，μ为迭代步长且是实数，0≤μ＜1；步骤3、将步骤2所述的第m个实部均衡器输出信号zmR(k)和第m个虚部均衡器输出信号zmI(k)相加得到第m个子盲均衡器输出信号zm(k)：zm(k)＝zmR(k)+j·zmI(k)，其中，j为虚数单位；步骤4、根据步骤3依次求得所有子盲均衡器输出信号，求和得到盲均衡器的总输出信号z(k)：其中，M是子信道的个数。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郭业才，吴华鹏，王惠，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32