本發(fā)明涉及一種基于粒子群算法訓(xùn)練的apso-vamp檢測(cè)方法和系統(tǒng)，屬于無線傳輸。

背景技術(shù)：

1、隨著無線通信技術(shù)的快速發(fā)展，移動(dòng)設(shè)備的速度和無線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍都在不斷增加。然而，傳統(tǒng)的調(diào)制技術(shù)，如正交頻分復(fù)用（ofdm）等，在高速移動(dòng)場(chǎng)景下面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。ofdm技術(shù)雖然在靜態(tài)或低移動(dòng)性環(huán)境中表現(xiàn)出色，但在高移動(dòng)性場(chǎng)景下，由于多普勒效應(yīng)和多徑效應(yīng)的共同作用，會(huì)導(dǎo)致信道特性發(fā)生快速變化，進(jìn)而引起載波間干擾（ici）和信號(hào)失真，嚴(yán)重影響通信性能。

2、為了解決傳統(tǒng)ofdm波形在高速移動(dòng)場(chǎng)景下的多普勒頻移問題，最近提出的一種稱為正交時(shí)頻空（otfs）的新波形，正在成為研究的熱點(diǎn)。正交時(shí)頻空間調(diào)制由于其在高移動(dòng)性應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)可靠通信的能力而引起了人們的廣泛關(guān)注。正交時(shí)頻空（otfs）提供了時(shí)間和頻率的多樣性，因?yàn)槊總€(gè)符號(hào)通過二維逆辛有限傅里葉變換分布在時(shí)域和頻域上。與正交頻分復(fù)用相比，正交時(shí)頻空間調(diào)制可以在高遷移率場(chǎng)景中獲得顯著的性能提高。此外，當(dāng)信道路徑數(shù)較小時(shí)，延遲-多普勒域中的有效信道是稀疏的，這允許使用消息傳遞技術(shù)進(jìn)行有效的信道估計(jì)和數(shù)據(jù)檢測(cè)。但誤碼率較高，檢測(cè)性能較低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種基于粒子群算法訓(xùn)練的apso-vamp檢測(cè)方法和系統(tǒng)解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的誤碼率較高，檢測(cè)性能有待提高問題。

2、本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：

3、一種基于粒子群算法訓(xùn)練的apso-vamp檢測(cè)方法，包括以下步驟，

4、s1、隨機(jī)生成用戶比特流，將比特流通過正交幅度調(diào)制qam，產(chǎn)生時(shí)延多普勒域的輸入信號(hào)；

5、s2、將步驟s1產(chǎn)生的時(shí)延多普勒域的輸入信號(hào)通過逆對(duì)稱快速傅里葉變換ifft，轉(zhuǎn)換為發(fā)送端的時(shí)頻域信號(hào)；

6、s3、將步驟s2得到的發(fā)送端的時(shí)頻域信號(hào)通過海森堡變換，轉(zhuǎn)換為發(fā)送端的時(shí)域信號(hào)；

7、s4、將步驟s3得到的發(fā)送端的時(shí)域信號(hào)由發(fā)送端通過無線信道發(fā)送給接收端；

8、s5、對(duì)接收端的時(shí)域信號(hào)通過魏格納變換，由接收端的時(shí)域信號(hào)轉(zhuǎn)為接收端的時(shí)頻域信號(hào)；

9、s6、對(duì)步驟s5得到的接收端的時(shí)頻域信號(hào)通過快速傅里葉變換fft轉(zhuǎn)換為接收端的時(shí)延多普勒域信號(hào)；

10、s7、對(duì)步驟s6得到的接收端的時(shí)延多普勒域信號(hào)采用自適應(yīng)粒子群-矢量化消息傳遞算法apso-vamp迭代檢測(cè)，對(duì)于當(dāng)前訓(xùn)練過程，以設(shè)定位置的誤碼率作為適應(yīng)度函數(shù)，每一次迭代時(shí)矢量化消息傳遞算法即vamp算法的阻尼因子為訓(xùn)練參數(shù)，通過自適應(yīng)粒子群算法即apso算法訓(xùn)練得到最優(yōu)阻尼因子參數(shù)，將得到的最優(yōu)阻尼因子參數(shù)輸入vamp算法進(jìn)行檢測(cè)。

11、進(jìn)一步地，步驟s1中，隨機(jī)生成用戶比特流，具體為，根據(jù)幀個(gè)數(shù)和子載波個(gè)數(shù)大小及采用的調(diào)制方式隨機(jī)生成n*m?*m_bits個(gè)大小的比特流，其中，n為時(shí)隙數(shù)，m為載頻數(shù)，m_bits為每個(gè)符號(hào)對(duì)應(yīng)的比特大小。

12、進(jìn)一步地，步驟s5中，魏格納變換的公式如下：

13、，

14、其中，y（t,f）為接收端的時(shí)頻域信號(hào)，t為時(shí)間，f為頻率采樣點(diǎn)，g*rx為接收端的成型函數(shù)，t`為時(shí)間采樣點(diǎn)，e為自然常數(shù)，j為虛數(shù)單位，r（t’）?為接收端的時(shí)域信號(hào)。

15、進(jìn)一步地，步驟s6中，快速傅里葉變換fft的公式如下：

16、，

17、其中，為接收端的時(shí)延多普勒域信號(hào)，q為多普勒頻率采樣點(diǎn)，為延遲采樣點(diǎn)，t為時(shí)間，f為頻率采樣點(diǎn)，n、m分別為時(shí)隙數(shù)和載頻數(shù)，e為自然常數(shù)，j為虛數(shù)單位，y（t,f）為接收端的時(shí)頻域信號(hào)。

18、進(jìn)一步地，步驟s7中，將得到的最優(yōu)阻尼因子參數(shù)輸入vamp算法進(jìn)行檢測(cè)，具體為，

19、s71、初始化當(dāng)前次數(shù)k=0，并初始化第0次迭代時(shí)的混合信號(hào)均值一與第0次迭代時(shí)的方差一；

20、s72、計(jì)算第k次迭代的估計(jì)信號(hào)均值一：

21、，

22、其中，為最小均方誤差準(zhǔn)則去噪器，為第k次迭代的混合信號(hào)均值一，為第k次迭代的方差一；

23、s73、計(jì)算第k次迭代的對(duì)角陣一、第k次迭代的先驗(yàn)方差二、第k次迭代的先驗(yàn)均值二和第k次迭代的對(duì)角陣二：

24、，

25、，

26、，

27、，

28、其中，diag為對(duì)角函數(shù)，為最小均方誤差準(zhǔn)則去噪器的導(dǎo)數(shù)，σ為噪聲頻譜，h為信道狀態(tài)信息，*為共軛轉(zhuǎn)置；

29、s74、計(jì)算第k次迭代的估計(jì)信號(hào)均值二、第k次迭代的對(duì)角陣的對(duì)角元素向量、第k+1次迭代的方差一與第k+1次迭代的混合信號(hào)均值一：

30、，

31、，

32、，

33、，

34、其中，h為信道狀態(tài)信息，*為共軛轉(zhuǎn)置，為接收端的時(shí)延多普勒域信號(hào)，q為多普勒頻率采樣點(diǎn)，為延遲采樣點(diǎn)，diag為對(duì)角函數(shù)；

35、s75、采用最優(yōu)阻尼因子參數(shù)mes得到第k+1次迭代的方差一與第k+1次迭代的混合信號(hào)均值一：

36、，

37、；

38、s76、令當(dāng)前次數(shù)k=k+1，并輸出第k次迭代的估計(jì)信號(hào)均值二，在當(dāng)前次數(shù)k≤最大循環(huán)次數(shù)k時(shí)，返回步驟s72；在當(dāng)前次數(shù)k＞最大循環(huán)次數(shù)k時(shí)，完成檢測(cè)并結(jié)束循環(huán)。

39、一種采用上述任一項(xiàng)所述的方法的基于粒子群算法訓(xùn)練的apso-vamp檢測(cè)系統(tǒng)，包括發(fā)送端和接收端，

40、發(fā)送端：隨機(jī)生成用戶比特流，將比特流通過正交幅度調(diào)制qam，產(chǎn)生時(shí)延多普勒域的輸入信號(hào)；將產(chǎn)生的時(shí)延多普勒域的輸入信號(hào)通過逆對(duì)稱快速傅里葉變換ifft，轉(zhuǎn)換為發(fā)送端的時(shí)頻域信號(hào)；將得到的發(fā)送端的時(shí)頻域信號(hào)通過海森堡變換，轉(zhuǎn)換為發(fā)送端的時(shí)域信號(hào)；將得到的發(fā)送端的時(shí)域信號(hào)由發(fā)送端通過無線信道發(fā)送給接收端；

41、接收端：對(duì)接收端的時(shí)域信號(hào)通過魏格納變換，由接收端的時(shí)域信號(hào)轉(zhuǎn)為接收端的時(shí)頻域信號(hào)；對(duì)得到的接收端的時(shí)頻域信號(hào)通過快速傅里葉變換fft轉(zhuǎn)換為接收端的時(shí)延多普勒域信號(hào)；對(duì)得到的接收端的時(shí)延多普勒域信號(hào)采用自適應(yīng)粒子群-矢量化消息傳遞算法apso-vamp迭代檢測(cè)，對(duì)于當(dāng)前訓(xùn)練過程，以設(shè)定位置的誤碼率作為適應(yīng)度函數(shù)，每一次迭代時(shí)矢量化消息傳遞算法即vamp算法的阻尼因子為訓(xùn)練參數(shù)，通過自適應(yīng)粒子群算法即apso算法訓(xùn)練得到最優(yōu)阻尼因子參數(shù)，將得到的最優(yōu)阻尼因子參數(shù)輸入vamp算法進(jìn)行檢測(cè)。

42、本發(fā)明的有益效果是：該種基于粒子群算法訓(xùn)練的apso-vamp?檢測(cè)方法和系統(tǒng)，通過計(jì)算誤碼率作為適應(yīng)度函數(shù)，每層迭代的阻尼因子看作獨(dú)立參數(shù)，最終通過apso-vamp算法訓(xùn)練出的參數(shù)，對(duì)比固定參數(shù)，檢測(cè)性能有明顯提升。

技術(shù)特征：

1.一種基于粒子群算法訓(xùn)練的apso-vamp檢測(cè)方法，其特征在于：包括以下步驟，

2.?如權(quán)利要求1所述的基于粒子群算法訓(xùn)練的apso-vamp檢測(cè)方法，其特征在于：步驟s1中，隨機(jī)生成用戶比特流，具體為，根據(jù)幀個(gè)數(shù)和子載波個(gè)數(shù)大小及采用的調(diào)制方式隨機(jī)生成n*m?*m_bits個(gè)大小的比特流，其中，n為時(shí)隙數(shù)，m為載頻數(shù)，m_bits為每個(gè)符號(hào)對(duì)應(yīng)的比特大小。

3.如權(quán)利要求1所述的基于粒子群算法訓(xùn)練的apso-vamp檢測(cè)方法，其特征在于：步驟s5中，魏格納變換的公式如下：

4.如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的基于粒子群算法訓(xùn)練的apso-vamp檢測(cè)方法，其特征在于：步驟s6中，快速傅里葉變換fft的公式如下：

5.如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的基于粒子群算法訓(xùn)練的apso-vamp檢測(cè)方法，其特征在于：步驟s7中，將得到的最優(yōu)阻尼因子參數(shù)輸入vamp算法進(jìn)行檢測(cè)，具體為，

6.一種采用權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的方法的基于粒子群算法訓(xùn)練的apso-vamp檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：包括發(fā)送端和接收端，

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種基于粒子群算法訓(xùn)練的APSO?VAMP檢測(cè)方法和系統(tǒng)，該方法通過隨機(jī)生成用戶比特流，產(chǎn)生時(shí)延多普勒域的輸入信號(hào)；轉(zhuǎn)換為發(fā)送端的時(shí)頻域信號(hào)；轉(zhuǎn)換為發(fā)送端的時(shí)域信號(hào)；通過無線信道發(fā)送給接收端；由接收端的時(shí)域信號(hào)轉(zhuǎn)為接收端的時(shí)頻域信號(hào)；轉(zhuǎn)換為接收端的時(shí)延多普勒域信號(hào)；采用自適應(yīng)粒子群?矢量化消息傳遞算法APSO?VAMP迭代檢測(cè)，以設(shè)定位置的誤碼率作為適應(yīng)度函數(shù)，每一次迭代時(shí)矢量化消息傳遞算法的阻尼因子為訓(xùn)練參數(shù)，通過自適應(yīng)粒子群算法訓(xùn)練得到最優(yōu)阻尼因子參數(shù)；輸入VAMP算法進(jìn)行檢測(cè)；本發(fā)明通過APSO算法訓(xùn)練出的參數(shù)，對(duì)比固定參數(shù)，能夠減低誤碼率，檢測(cè)性能有明顯提升。

技術(shù)研發(fā)人員：侯曉赟,許逸群,邱海波,曹嘉偉
受保護(hù)的技術(shù)使用者：南京郵電大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2