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专利号: 2014101262181
申请人: 南京信息工程大学
专利类型:发明专利
专利状态:无效专利
专利领域: 电通信技术
更新日期:2024-02-29
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于DNA遗传优化的正交小波盲均衡方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤1,发射信号a(n)经过脉冲响应信道h(n)后加入信道噪声v(n),得到正交小波变换器输入信号y(n):y(n)=a(n)h(n)+v(n);其中,n为正整数且表示时间序列,下同;

步骤2,将步骤1所述的正交小波变换器输入信号y(n)送入正交小波变换器进行正交小波变换,得正交小波变换器输出信号r(n):r(n)=Vy(n);其中,V为正交小波变换矩阵;

步骤3,将步骤2所述的正交小波变换器输出信号r(n)作为盲均衡器输入信号,得到盲H均衡器输出信号z(n):z(n)=w(n)r(n);其中,w(n)为盲均衡器的权向量,上标H表示共轭转置;

步骤4,将步骤2所述的正交小波变换器输出信号r(n)作为DNA遗传算法的输入信号,由DNA遗传算法优化盲均衡方法的初始权向量w(0);

其中,所述由DNA遗传算法优化盲均衡方法的初始权向量w(0)过程包括如下步骤:步骤4-1,设置初始种群并进行DNA编码

设DNA遗传算法的初始种群Chrom=[w1,w2,…,wM],其中wm对应于正交小波常模盲均衡方法WTCMA的第m个权向量,1≤m≤M,M为种群规模中个体数量;采用四种碱基对盲均衡器权向量wm进行编码;

步骤4-2,确定适应度函数

将与正交小波盲均衡方法WTCMA权向量wm对应的代价函数定义为

式中,N为接收信号序列的长度,取正整数;zm(i)为与盲均衡器第m个权向量对应的输出信号;定义为DNA遗传算法的适应度函数为J(wm)的倒数,即式中,b表示比例系数;代价函数J(wm)的全局最小值,也就是适应度函数最大值对应的个体就是要求的最优个体;

步骤4-3,对种群分组

将正交小波变换器输出信号作为DNA遗传算法的输入信号,将种群中每个个体解码后的值代入到适应度函数中,计算种群中每个个体的适应度函数值;按个体适应度值大小对所有个体进行排序,将前一半M/2个体作为优质种群,将后一半M/2个体作为劣质种群;将优质种群中适应度值最大的个体作为当前种群中的最优个体,并作为精英个体保留;

步骤4-4,优质种群的交叉操作

在优质种群中随机选取用于操作的父体执行交叉操作,对被选中的父体分别执行置换交叉操作和转位交叉操作,执行置换交叉操作和转位交叉操作的概率分别为p1和p2;若被选中的父体均未执行置换交叉和转位交叉操作,则按重构交叉概率p3执行重构交叉操作;

重复以上交叉操作直到产生M/2个新个体,然后将这M/2个新个体放入到优质种群和劣质种群中,得到具有3M/2个个体的混合种群;

步骤4-5,混合种群的变异操作与联赛选择操作

对由优质种群进行交叉操作后得到的具有3M/2个个体的混合种群执行变异操作,变异操作采用自适应动态变异,用变异后的个体取代原个体,变异操作完成后,重复执行M-1次联赛选择操作,挑选出M-1个个体,与精英个体一起组成种群规模为M的新种群,种群进化代数加1;

步骤4-6,判断是否达到进化终止条件

设置最大进化代数为gmax且为正整数,如果进化次数达到最大进化代数,则将种群中适应度值最大的个体作为最优个体输出,并将其解码,解码后的值作为均衡器的初始优化权向量;否则,返回步骤4-3;

步骤5,由步骤4获得初始优化权向量w(0)后,对盲均衡器的权向量w(n)进行更新,更新公式为:

2.根据权利要求1所述的基于DNA遗传优化的正交小波盲均衡方法,其特征在于:所述步骤4-1中的四种DNA碱基采用四个数字形成的组合来表示,所述四个数字满足互补碱基对之间的配对规律。

3.根据权利要求2所述的基于DNA遗传优化的正交小波盲均衡方法,其特征在于:采用“0、1、2、3”这四个数字的任意一种组合来表示四种DNA碱基。

4.根据权利要求3所述的基于DNA遗传优化的正交小波盲均衡方法,其特征在于:采用数字序列0123对应字母序列CGAT,且0与1互补配对,2与3互补配对。

5.根据权利要求1~4中任意一项所述的基于DNA遗传优化的正交小波盲均衡方法,其特征在于:所述步骤4-3中的解码操作包括如下步骤:步 骤 4-3-1,将DNA种 群 每 个 个 体 解 码 为 一 个Mf维 的 十 进 制 向 量其中Mf为盲均衡器权长, l表示盲均衡器权向量中的每一个抽头系数用DNA编码所需要的碱基数,B(j)为编码第i个抽头系数的数字串从左往右的第j位数字;

步骤4-3-2,通过以下公式按比例将fi(0)转换成权向量的解;

式中,dmaxi和dmini分别为权向量第i个抽头系数的最大值与最小值。

6.根据权利要求1~4中任意一项所述的基于DNA遗传优化的正交小波盲均衡方法,其特征在于:所述步骤4-4中优质种群的交叉操作包括如下步骤:步骤4-4-1,置换交叉操作:从优质种群中随机选择两个个体作为父体并随机产生一个(0,1)之间的随机数,将该随机数与置换交叉概率p1进行比较,若该随机数小于p1,则在每个父体中分别随机选取碱基数目相等的一段基因序列,对选取的碱基序列置换交叉一次,得到两个新个体;否则,不执行置换交叉操作;

步骤4-4-2,转位交叉操作:再随机产生一个(0,1)之间的随机数,将该随机数与转位交叉概率p2进行比较,若该随机数小于p2,则对步骤4-4-1得到的两个个体中内随机选取一段碱基序列并将其剪切下来,同时在已剪切一段碱基序列的个体中随机选择一个新位置并将从该个体中剪切下来的碱基序列插入到这个新位置中,分别得到两个新个体;否则,不执行转位交叉操作;

步骤4-4-3,经步骤4-4-1和步骤4-4-2后,若被选中的两个个体均未执行置换交叉和转位交叉操作,则随机产生一个(0,1)之间的随机数,将该随机数与重构交叉概率p3进行比较,若该随机数小于p3,则这两个个体执行重构交叉操作一次,得到两个新个体;

步骤4-4-4,对每一代种群重复步骤4-4-1到步骤4-4-3,直到产生的新个体数为M/2个为止,然后将得到的新个体放入到原种群中。

7.根据权利要求1~4中任意一项所述的基于DNA遗传优化的正交小波盲均衡方法,其特征在于:所述步骤4-5中的联赛选择操作包括如下步骤:步骤4-5-1,从执行变异操作后的种群中随机选择两个个体进行适应度值大小的比较,将其中适应度值最大的个体保留到下一代群体中;

步骤4-5-2,将步骤4-5-1重复执行M-1次,就可以得到下一代群体中的M-1个个体。