[發(fā)明專利]一種基于壓縮感知輔助的SCMA多用戶檢測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711008122.5
• 申請(qǐng)日: 2017-10-25
• 公開（公告）號(hào): CN107743056B
• 公開（公告）日: 2020-09-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高鵬宇;董彬虹;杜洋;祝武勇;崔亞迪
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H04L1/00
• 分類號(hào): H04L1/00
• 代理公司: 電子科技大學(xué)專利中心 51203
• 代理人: 甘茂

1.一種基于壓縮感知輔助的SCMA多用戶檢測(cè)方法，包括以下步驟：

步驟1、初始化：迭代開始時(shí)，用戶沒有先驗(yàn)信息，第j個(gè)用戶節(jié)點(diǎn)u_j到第k個(gè)資源節(jié)點(diǎn)r_k的消息為:

其中，M表示碼本的碼字個(gè)數(shù)；

步驟2、設(shè)定迭代次數(shù)為t_max；

步驟3、在第t次迭代過程中，資源節(jié)點(diǎn)和用戶節(jié)點(diǎn)的消息并行更新，即首先更新所有的資源節(jié)點(diǎn)r_k到用戶節(jié)點(diǎn)u_j的消息：

t＝1,2,...,t_max為第t(t＝1,2,...,t_max)次迭代過程中計(jì)算得到的資源節(jié)點(diǎn)r_k到用戶節(jié)點(diǎn)u_j的消息，x_j＝(x_1,j,...,x_K,j)^T為第j個(gè)用戶的SCMA碼字，x_l＝(x_1,l,...,x_K,l)^T為第l個(gè)用戶的SCMA碼字，y_k為接收信號(hào)y中第k個(gè)資源處接收到的信號(hào)，為連接到資源節(jié)點(diǎn)r_k的用戶節(jié)點(diǎn)集，F(xiàn)為SCMA編碼器的稀疏擴(kuò)頻指示矩陣；x_k,j表示第j個(gè)用戶的SCMA碼字的第k個(gè)資源，h_k,j為h_j＝(h_1,j,h_2,j,...,h_K,j)^T中的第k個(gè)元素，h_j為第j個(gè)用戶的信道向量；然后更新所有的用戶節(jié)點(diǎn)u_j到資源節(jié)點(diǎn)r_k的消息：一次迭代完成；為連接到用戶節(jié)點(diǎn)u_j的資源節(jié)點(diǎn)集，σ²表示噪聲功率；

步驟4、判斷t＞t_max是否成立，若成立，執(zhí)行步驟5；若不成立，則令t＝t+1，返回步驟3，進(jìn)行下一次迭代；

步驟5、經(jīng)過t_max次迭代后退出循環(huán)，計(jì)算碼字消息：

步驟6、計(jì)算得到數(shù)據(jù)比特的軟信息，b_j為第j個(gè)用戶的數(shù)據(jù)比特；

其中，P(b_j)表示取得b_j的概率；

步驟7、數(shù)據(jù)比特的判決：其中LLR_j表示似然值；

步驟8、將第j個(gè)用戶的數(shù)據(jù)比特B_j映射成為第j個(gè)用戶的SCMA碼字x_j；

步驟9、計(jì)算殘差值R：其中y為接收信號(hào)，J表示用戶個(gè)數(shù)，K表示擴(kuò)頻碼長(zhǎng)度，即SCMA碼字長(zhǎng)度；

步驟10、迭代參數(shù)初始化：初始化估計(jì)的支撐集為空集：Γ⁽⁰⁾表示初始估計(jì)的支撐集；重構(gòu)余量r⁽⁰⁾為殘差值R與恢復(fù)的殘差值的差，令r⁽⁰⁾＝p；錯(cuò)誤信息的用戶稀疏度s初始化為1；

步驟11、迭代開始：首先分別將第j個(gè)用戶的信道向量h_j的每列與第l-1次迭代得到的余量的內(nèi)積：j＝1,2,…,J，H表示信道矩陣；然后計(jì)算內(nèi)積的二范數(shù)并找到其中最大的s個(gè)值對(duì)應(yīng)的位置組成的集合，最后將得到的最大值位置的集合與上次迭代估計(jì)的支撐集Γ^(l-1)合并，得到新的擴(kuò)展的支撐集該支撐集的大小為2s；

步驟12、不失一般性，將擴(kuò)展支撐集表示為

其中θ_i∈{1,2,…,J},i＝1,2,…,2s，

定義根據(jù)定義可得利用和重構(gòu)得到的一維接收信號(hào)p，根據(jù)最小二乘法可以得到：其中，表示矩陣的偽逆運(yùn)算，i＝1,2,…，2s，分別計(jì)算||w_i||₂，可以得到一共2s個(gè)值，在這其中找到最大的s個(gè)值對(duì)應(yīng)的i，將其組成集合即為第l次循環(huán)估計(jì)的用戶稀疏度為s的支撐集；

步驟13、設(shè)λ_i∈{1,2,…,J},i＝1,2,…,s，將定義為：根據(jù)定義可得利用和重構(gòu)得到的一維接收信號(hào)p，根據(jù)最小二乘法可以得到對(duì)用戶錯(cuò)誤傳輸信號(hào)的估計(jì)表示估計(jì)的傳輸信號(hào)；

步驟14、用戶錯(cuò)誤信息對(duì)應(yīng)的標(biāo)號(hào)組成的支撐集為其信號(hào)的估計(jì)值為則其余標(biāo)號(hào)的集合為的補(bǔ)集，即其對(duì)應(yīng)的信號(hào)為0，將用戶錯(cuò)誤信息的數(shù)據(jù)和正確信息的數(shù)據(jù)按照和其補(bǔ)集組成完整的計(jì)算出對(duì)接收信號(hào)的估計(jì)為則余量更新為

步驟15、若該次計(jì)算得到的余量的2-范數(shù)||r^(l)||₂小于門限V_th，則令執(zhí)行步驟17；其中，門限否則，執(zhí)行步驟16；

步驟16、如果該次計(jì)算得到的余量的2-范數(shù)||r^(l)||₂小于上一次迭代得到的余量的2-范數(shù)||r^(l-1)||₂，則更新支撐集的估計(jì)：迭代次數(shù)加1：l←l+1，然后跳回步驟11；否則，估計(jì)的用戶稀疏度加1：s←s+1并跳回步驟11；

步驟17：迭代結(jié)束，恢復(fù)的信號(hào)為并將其轉(zhuǎn)化為重組前的信號(hào)：

其錯(cuò)誤信息的用戶的支撐集為

步驟18、更新每個(gè)用戶的信息：j＝1,2,…,J；

步驟19、根據(jù)更新后的用戶信息x′_j選擇每個(gè)用戶的SCMA碼字