【技术实现步骤摘要】
基于梯度追踪和多步拟牛顿法技术的非正交多址接入系统多用户检测方法
本专利技术涉及无线通信信号检测
,具体来说是一种基于梯度追踪和多步拟牛顿法技术的非正交多址接入系统多用户检测方法。
技术介绍
未来5G移动通信将支持具有海量连接的物联网应用场景,但面临以下挑战:1、大规模用户设备接入造成频谱资源缺乏,导致不同用户选择相同的时频资源产生用户数据碰撞;2、大规模用户设备接入产生的调度消息的来回传输,导致大量信令开销和高的传输时延。非正交多址接入允许不同用户在相同的时频资源上叠加传输,不仅增加了用户连接数,同时提高了频谱效率。而在物联网应用场景中,其上行链路的用户设备具有零星通信的特点,即某一时刻有发送数据包的活跃用户数小于系统的总用户数,具有稀疏性特点,因此压缩感知技术被引入非正交多址系统中用以实现免调度接入与多用户检测。现有技术中,文献《JointUserActivityandDataDetectionBasedonStructuredCompressiveSensingforNOMA》(IEEEComm.Letters,2016年第20卷第7期:1473-1476,作者:王碧钗,戴凌龙,TalhaMir)(OMP方法)将压缩感知技术引入非正交多用户系统,基站通过压缩感知的稀疏重构技术进行多用户检测,采用正交匹配追踪算法,同时检测出活跃用户及其所发送的数据。同时,申请号为“201710599448.3”(一种块压缩感知非正交多址系统多用户检测方法)的专利材料,采用子空间追踪算法实现活跃用户及其发送数据的检测。在以上两种技术及其改进技术中,将多用户检测问题 ...
【技术保护点】
1.一种基于梯度追踪和多步拟牛顿法技术的非正交多址接入系统多用户检测方法,其特征在于,包括以下步骤:11)上行链路基站的预处理,基站接收用户设备发送的信号,获取等价信道系数,进行迭代检测初始化;12)活跃用户设备的检测,迭代检测出一帧信号内连续T个时隙均发送信号的活跃用户设备与设备的发送信号。
【技术特征摘要】
1.一种基于梯度追踪和多步拟牛顿法技术的非正交多址接入系统多用户检测方法,其特征在于,包括以下步骤:11)上行链路基站的预处理,基站接收用户设备发送的信号,获取等价信道系数,进行迭代检测初始化;12)活跃用户设备的检测,迭代检测出一帧信号内连续T个时隙均发送信号的活跃用户设备与设备的发送信号。2.根据权利要求1所述的基于梯度追踪和多步拟牛顿法技术的非正交多址接入系统多用户检测方法,其特征在于,所述上行链路基站的预处理包括以下步骤:21)基站接收用户设备发送的信号,设上行链路基站接收的用户信号表示为y=[y1,y2,…,yT],T为一帧信号内的时隙数,yt为第t个时隙内上行链路基站接收的用户信号,t=1,2,…,T,其表达式如下:其中,用户设备的原始信号表示为s=[s1,s2,…,sT],符号[]T表示转秩运算,st为第t个时隙内用户设备的原始信号,sj,t为第t个时隙内第j个用户设备的原始信号,ht=[h1,t,h2,t,…hN,t]为信道系数矩阵,hj,t=[h1,j,h2,j,…,hM,j]T为第t个时隙内第j个用户设备对应的信道系数,Φj=[Φ1,j,Φ2,j,…,ΦM,j]T为第j个用户设备对应的扩频码;nt为第t个时隙内的信道噪声;22)获取等价信道系数,设为第t个时隙内的等价信道系数矩阵,其中Gj,t=Φjhj,t;23)进行迭代检测初始化,初始化活跃用户设备的支撑集为空集,即初始化用户设备的信号估计值为零,即初始化残差为基站端实际的接收信号,残差即基站端实际的接收信号y与根据用户设备的信号估计值恢复的接收信号之差,初始化构造矩阵为1,初始化迭代次数l=1。3.根据权利要求1所述的基于梯度追踪和多步拟牛顿法技术的非正交多址接入系统多用户检测方法,其特征在于,所述活跃用户设备的检测包括以下步骤:31)活跃用户设备的支撑集的更新与相关性向量的更新,根据活跃用户设备的支撑集更新相关性向量32)更新方向的计算,计算更新方向33)计算步长其计算公式如下:其中,是根据活跃用户设备的支撑集在等价信道系数矩阵Gt内挑选对应元素组成的,符号||·||2表示求2-范数;34)计算相邻两次迭代的估计信号差值其计算公式如下:计算相邻两次迭代的梯度差值其计算公式如下:35)采用多步拟牛顿法(m>1),分别计算前m项的相邻两次迭代的估计信号差值与相邻两次迭代的梯度差值的线性组合,并分别表示为和具体计算公式如下:其中:36)更新构造矩阵,其表达式如下:37)更新所检测出的活跃用户设备的信号估计值,其表达式如下:更新残差,其表达式如下:更新迭代次数l=l+1;38)执行步骤31)至步骤37),直到迭代次数l=S时迭代结束,S为每个时隙内的活跃用户数目;迭代结束后,计算活跃用户设备的公共支撑集中非重复元素的个数,记为C并输出,同时输出当前的活跃用户设备的信号估计值当前的残差当前的活跃用户设备的公共支撑集4.根据权利要求1所述的基于梯度追踪和多步拟牛顿法技术的非正交多址接入系统多用户检测方法,其特征在于,还包括非连续...
【专利技术属性】
技术研发人员:蒋芳,程露,胡艳军,王翊,许耀华,宛新文,胡梦钰,张南飞,
申请(专利权)人:安徽大学,
类型:发明
国别省市:安徽,34
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