本文提出采用Hopfield神經(jīng)網(wǎng)絡實現(xiàn)CDMA多用戶通信系統(tǒng)中多用戶信號的檢測.利用基于檢測序列最大后驗概率最佳多用戶檢測器的似然函數(shù)與Hopfield神經(jīng)網(wǎng)絡的能量函數(shù)的對應關系，構造一種離散Hopfield神經(jīng)網(wǎng)絡多用戶檢測器.研究結果表明，這種多用戶檢測器具有優(yōu)良的性能，其計算復雜度低于最佳多用戶檢測器，抑制多址干擾和克服遠近效應能力又大大優(yōu)于傳統(tǒng)檢測器.
　　關鍵詞:CDMA；多用戶檢測；Hopfield神經(jīng)網(wǎng)絡

A Neural Network Multiuser Detector

JI Xiang,ZHONG Yi-xin
(Beijing University of Posts and Telecommounications,Beijing 100876,China)

　　Abstract:A new Hopfield Neural Network multiuser detector is proposed.According to the corresponding relation between the power function of Hopfield neural network and the likelihood function of maximum posterior detective probability for optimum multiuser detector,a discrete Hopfield neural network multiuser,detector is constructed.It is shown that the detector complexity is lower than that of optimal detector,and precedes conventional detector in eliminating multi-user interference and near-far resistance.
　　Key words:CDMA;muti-user detection;Hopfield neural network

一、引　　言
　　在CDMA通信系統(tǒng)中，多個相互獨立的用戶按不同擴頻碼序列同時共享相同的頻譜.由于各用戶互相關不為零，故存在多址干擾.傳統(tǒng)的單用戶檢測方法將其它用戶的干擾當作白噪聲處理，其性能較差.多用戶檢測器充分利用了各用戶之間的互信息來消除多址干擾，并克服遠近效應.由Verdu［1］設計的最佳多用戶檢測具有最佳的檢測性能，但其運算復雜度與用戶數(shù)呈指數(shù)增加.為使多用戶檢測器能夠實用化，人們將研究轉向性能接近最佳，復雜度較低的近最佳多用戶檢測器方面的探索［2］.
　　多用戶信號的檢測可以歸結為系統(tǒng)優(yōu)化問題，而神經(jīng)網(wǎng)絡十分適于解決系統(tǒng)的組合優(yōu)化.Aazhang等人提出由BP算法的多層神經(jīng)網(wǎng)絡構造CDMA多用戶檢測器［3］，Mitra等人設計了采用放射基函數(shù)RBFN的神經(jīng)網(wǎng)絡多用戶檢測器.在本文中，提出采用離散Hopfield神經(jīng)網(wǎng)絡進行多用戶信號檢測.首先介紹基于最大后驗概率的最佳多用戶檢測理論；再根據(jù)神經(jīng)網(wǎng)絡與似然函數(shù)的映射關系，構造出離散Hopfield神經(jīng)網(wǎng)絡多用戶檢測器.最后研究系統(tǒng)的誤碼率和抑制遠近效應能力.并得到一些有價值的結論.

二、系統(tǒng)模型
　　考慮同步DS-CDAM通信系統(tǒng).假定小區(qū)用戶數(shù)為K，信號傳輸過程中沒有衰落，接收機收到的信號為

　(1)

其中bk和wk分別表示第k個用戶的信息和接收信號功率；是第k個用戶的信號波形，ck,i是其擴頻碼，N和W表示擴頻因子；n(t)是均值為零，方差為σ2的高斯噪聲，假定用戶發(fā)射數(shù)據(jù)位等概且相互獨立，利用最大后驗概率理論，最佳檢測器檢測是選擇下列似然函數(shù)為最大的信息矢量b*

　(2)

其中用戶信息集為b=(b1,b2,…,bk),bi∈{-1,1};y=(y1,y2,…,yk)為接收信號經(jīng)過匹配濾波器后的序列；H∈Rk*k為各用戶信號間的互相關矩陣，其元素為hij=∫T0si(t)sj(t)dt.

三、離散Hopfield神經(jīng)網(wǎng)絡多用戶檢測器
　　Hopfield網(wǎng)絡是一種反饋型神經(jīng)網(wǎng)絡.由于引入能量函數(shù)的概念，使網(wǎng)絡運行的穩(wěn)定性有了可靠和簡便的依據(jù).本文提出采用離散Hopfield神經(jīng)網(wǎng)絡(DHNN)設計多用戶檢測器，主要是基于以下原因：首先，它在解決組合優(yōu)化問題時，能夠迅速得到穩(wěn)定解.其次，多用戶信號檢測可歸結為一個系統(tǒng)的組合優(yōu)化問題.最后，離散神經(jīng)網(wǎng)絡易于大規(guī)模數(shù)字集成芯片進行電路實現(xiàn).
　　離散Hopfield網(wǎng)絡由K個神經(jīng)元相互連接而成.每個神經(jīng)元有一個門限閾值；在每個節(jié)點上有{-1，1}兩種狀態(tài).各節(jié)點的轉移特性為符號函數(shù).網(wǎng)絡的輸入為x=(x1，x2，…，xK)；輸出為z=(z1,z2,…,zK)；網(wǎng)絡在時刻t的狀態(tài)為v(t)=(v1(t),v2(t)，…,vK(t))；Wij為神經(jīng)元i到神經(jīng)元j的連接權系數(shù)值.Hopfield網(wǎng)絡一般是對稱的，且自反饋權值為零.當給網(wǎng)絡輸入一組數(shù)據(jù)時，網(wǎng)絡就開始運行，并得到一組輸出.然后，將一組輸出狀態(tài)反饋加權到各節(jié)點，作為網(wǎng)絡的下一步輸入，經(jīng)門限判決后可以得到下一步輸出.網(wǎng)絡運行過程就是上述過程的重復.如果網(wǎng)絡能夠穩(wěn)定，經(jīng)過多次反復運行，網(wǎng)絡狀態(tài)變化逐漸減少，由各狀態(tài)構成的能量函數(shù)逐漸收斂，最后達到穩(wěn)定.這時，可以得到檢測器的輸出.其整個運算過程描述如下

vi(0)=xi
　(3)

　　由于最佳多用戶檢測器的似然函數(shù)與Hopfield網(wǎng)絡的能量函數(shù)極為相似.并且互相關矩陣H是對稱矩陣(hij=hji).只要對式(2)線性變換后，就有：

　(4)

其中E為單位矩陣.由于bTEb是正定的.矩陣(H-E)是對稱的，且對角元素為零.
　　這樣，最佳多用戶檢測器的似然函數(shù)轉換成離散HNN的能量函數(shù)，其權值為W=H-E，輸入偏置θ=Y.由此，得到離散HNN多用戶檢測器，如圖1所示.假定各用戶信號功率能夠被精確估計，檢測器的輸入為匹配濾波器的輸出.HNN的權值由各用戶之間的互相關來設定，經(jīng)過多次反饋運算，網(wǎng)絡收斂于穩(wěn)定狀態(tài).檢測器的輸出為HNN最終穩(wěn)定值.DHNN檢測器較其它近最佳檢測器最大的優(yōu)點是運算速度快，易于實現(xiàn).

圖1　離散Hopfield NN多用戶檢測器結構 上一頁 1 2 下一頁 關鍵詞： 檢測 用戶 神經(jīng)網(wǎng)絡 評論 我來說兩句…… 驗證碼： 相關推薦 動力線負載V、I和P的隔離檢測電路(OPA602) 設計方案 動力 負載 隔離 檢測 電路 OPA602 | 2009-07-06 斯睿特2D圓盤跟隨式AI涂膠視覺檢測系統(tǒng) 汽車電子 汽車 檢測 | 2024-04-19 無處不在的檢測：貫穿工業(yè)4.0的主線 視頻 ADI 工業(yè)4.0 檢測 | 2020-11-12 基于神經(jīng)網(wǎng)絡的配料系統(tǒng)PID控制器 資源下載 PID PID控制器 神經(jīng)網(wǎng)絡 配料系統(tǒng) | 2007-12-28 特斯拉FSD能否打破自動駕駛的默認偏見？ 汽車電子 202406 特斯拉 FSD 自動駕駛 ADAS 神經(jīng)網(wǎng)絡 | 2024-05-23 精密光電檢測隔離放大器(ISO212) 設計方案 精密 光電 檢測 隔離 放大器 ISO212 | 2009-07-06 神經(jīng)網(wǎng)絡PID在電機調速中的應用 資源下載 PID 神經(jīng)網(wǎng)絡 電機調速 | 2007-12-27 醫(yī)療器械制造中的協(xié)作機器人 醫(yī)療電子 醫(yī)療器械 機器人 檢測 | 2024-05-09 智能道路檢測車搭載宸曜科技人工智能推理平臺 智能計算 檢測 智能交通 AI | 2024-04-30 μC/OS的應用和擴展 amine | 2002-05-23 電流檢測電路 設計方案 電流 檢測 電路 | 2009-07-06 機器視覺檢測技術在焊接質量檢測中的應用 工控自動化 焊接 機器視覺 檢測 | 2024-05-09 別再用VGG了！一文帶你看透 RepVGG怎么重鑄VGG榮光 智能計算 VGG 神經(jīng)網(wǎng)絡 人工智能 RepVGG | 2024-04-25 光圖智能輪廓測量/缺陷檢測系統(tǒng)用實力“說話” 測試測量 汽車 檢測 | 2024-05-08 生物醫(yī)學傳感與檢測技術(上) 視頻 傳感器 醫(yī)療電子 檢測 | 2010-03-25 CDMA降價情非得已 hpnet | 2002-08-05 基于神經(jīng)網(wǎng)絡PID控制的柔性微機器人系統(tǒng) 資源下載 PID PID控制 神經(jīng)網(wǎng)絡 機器人系統(tǒng) | 2007-12-28 檢測DC電動機的電流是否超過閾值的電路 設計方案 檢測 電動機 電流 是否 超過 閾值 電路 | 2009-07-06 智能控制理論與方法 資源下載 智能控制 模糊控制 神經(jīng)網(wǎng)絡 | 2007-02-09 高壓隔離電流檢測電路(ISO212、OPA27) 設計方案 高壓 隔離 電流 檢測 電路 ISO212 OPA27 | 2009-07-06 生物醫(yī)學傳感與檢測技術(下) 視頻 傳感器 醫(yī)療電子 檢測 | 2010-03-25 國產有限元軟件再上新臺階 hpnet | 2002-06-07 杰恩世3D算法平面度屏蔽罩棱邊應用 測試測量 檢測 三維測量 | 2024-04-22 使用Emstat PICO的便攜式硝酸鹽檢測解決方案 視頻 adi EmStat Pico 檢測 | 2021-05-18 如何配置高光譜系統(tǒng)解決方案 物聯(lián)網(wǎng)與傳感器 光譜相機 檢測 工業(yè) | 2024-04-26 Nvidia 征服了最新的 AI 測試 智能計算 GPU 神經(jīng)網(wǎng)絡 LLM MLPerf 基準測試 英偉達 | 2024-06-26 方向盤離手檢測解決方案 視頻 Microchip應用方案 檢測 | 2023-05-11 寬帶服務林林總總 哪種寬帶最適合你？ hpnet | 2002-08-27 CDMA用戶沖破300萬 移動通信市場再較量 hpnet | 2002-10-04 BP神經(jīng)網(wǎng)絡算法的改進及在Matlab中的實現(xiàn) 資源下載 The MathWorks Matlab BP神經(jīng) 神經(jīng)網(wǎng)絡 | 2007-12-30 上一篇：三維矢量散射積分方程中奇異性的分析 下一篇：一種寬頻帶20/30GHz波紋饋源 技術專區(qū) FPGA DSP MCU 示波器 步進電機 Zigbee LabVIEW Arduino RFID NFC STM32 Protel GPS MSP430 Multisim 濾波器 CAN總線 開關電源 單片機 PCB USB ARM CPLD 連接器 MEMS CMOS MIPS EMC EDA ROM 陀螺儀 VHDL 比較器 Verilog 穩(wěn)壓電源 RAM AVR 傳感器 可控硅 IGBT 嵌入式開發(fā) 逆變器 Quartus RS-232 Cyclone 電位器 電機控制 藍牙 PLC PWM 汽車電子 轉換器 電源管理 信號放大器 關閉