[發明專利]基于壓縮感知的非正交多址接入系統的多用戶檢測方法

有效

• 申請號: 201911059445.6
• 申請日: 2019-11-01
• 公開（公告）號: CN110784286B
• 公開（公告）日: 2022-05-03
• 發明（設計）人: 王茜竹;方冬;吳廣富;何蘭
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: H04L1/00
• 分類號: H04L1/00
• 代理公司: 重慶輝騰律師事務所 50215
• 代理人: 王海軍

本發明公開了一種基于壓縮感知的非正交多址接入系統的多用戶檢測方法，該方法可以應用于免授權NOMA上行傳輸系統中，該方法利用廣義Dice系數匹配準則替代傳統內積匹配準則，無需已知系統的活躍用戶數便可實現多用戶的檢測，且提高了所選用戶支撐集的準確性，從而提升了多用戶檢測的準確性，另外，本發明設定基于噪聲能量的迭代終止閥值，及時有效地終止算法的迭代，避免了活躍用戶數的欠估計與過估計，最后引入大步長快速接近，小步長精確逼近的變步長機制，提高多用戶檢測的速率，可以在免授權NOMA上行傳輸系統中對用戶進行快速準確的檢測。

技術領域

本發明涉及通信技術領域，尤其涉及一種基于壓縮感知的非正交多址接入系統的多用戶檢測方法。

背景技術

隨著移動設備數量的不斷增加以及物聯網的廣泛應用，海量機器類通信成為迫切需求，但采用現有通信系統將難以實現，其原因在于OMA(orthogonal multiple access，正交多址接入)技術難以滿足設備的大規模連接以及基于授權的調度會導致大量的信令開銷與延時。為此，學者們提出了Grant-Free NOMA(Grant-Free non-orthogonal multipleaccess，免授權非正交多址接入)系統。

在Grant-Free NOMA系統中，當沒有數據發送時，用戶終端將處于休眠狀態；當數據來臨時用戶終端變為活躍狀態，并且不需要基站(base station,BS)的授權就可發送數據。鑒于此，需要在基站端對用戶活躍性進行檢測。由于NOMA的引入增加了沖突概率，這對Grant-Free NOMA系統來說多用戶檢測是一個極具挑戰的問題。研究表明，即使在繁忙時段，活躍用戶的數量也不超過用戶總數的10％，這意味著Grant-Free NOMA系統中活躍用戶的狀態具有稀疏性。因此，Grant-Free NOMA上行傳輸多用戶檢測問題可以轉換為稀疏信號恢復問題，并利用壓縮感知(compressive sensing,CS)技術解決。

目前，很多學者利用CS實現了Grant-Free NOMA上行傳輸系統的多用戶檢測。但大多數基于CS的多用戶檢測算法都需要已知系統活躍用戶數(稀疏度)才能進行可靠檢測。然而，在免授權NOMA上行傳輸系統中，BS在接收用戶傳輸的數據之前，無法獲取系統的活躍用戶數。因此，實用性不強。

因此，如何實現不需系統活躍用戶數的壓縮感知多用戶檢測方法是免授權NOMA上行傳輸系統急需解決的技術問題。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提供一種基于壓縮感知的非正交多址接入系統的多用戶檢測方法，本發明采用的技術方案是：

一種基于壓縮感知的非正交多址接入系統的多用戶檢測方法，包括以下步驟：

S1：基站接收連續的J個時隙的接收信號，并針對每一時隙的接收信號獲取其對應的等效信道矩陣H^[j]；

H^[j]為N×K的矩陣，N為子載波數，K為用戶數，等效信道矩陣H^[j]的第n行第k列中的元素h_nk＝g_kns_kn，g_kn表示子載波n上用戶k的信道增益，s_kn表示擴頻序列s_k的第n個分量，時隙數j＝1，2，…，J，n＝1，2，…，N，k＝1，2，…，K；

S2：針對每一時隙的接收信號，初始化殘差信號以及活躍用戶數；

S3：進入第t次迭代階段，針對每一時隙的接收信號，利用廣義Dice系數匹配準則計算當前的殘差信號γ^[j](t)與H^[j]H[n]之間的相關系數μ，并選出μ中L^[j](t)個最大值所對應的索引值構成該接收信號對應的初始支撐集，其中，