多载波压缩感知多用户系统技术方案

本发明专利技术涉及一种多载波压缩感知多用户系统，所述系统提供基站（BSS）与多个终端设备（UE1，UE2，…）之间的连接，多个终端设备（UE1，UE2，…）同时访问相同的传输介质，其中，所述系统使用具有N个载波的多载波调制（MCM），所述多个终端设备（UE1，UE2，…）分别使用N个载波中的至少一个载波子集M1、M2、…，其中，M1、M2＜N，并且，第一终端设备（UE1）使用载波中的第一子集M1，第二终端设备（UE2）使用载波中的第二子集M2，所述第一子集M1中至少一个载波也是所述第二子集M2的组成部分，所述基站（BSS）通过压缩感知多用户检测（CS‑MUD）从多个所被接收的N个载波中检测所述终端设备（UE1，UE2，…）的传输。

Multi carrier compressed sensing multiuser system

The invention relates to a multi - carrier compression - aware multiuser system, which provides a base station (BSS) and a plurality of terminal devices (UE1, UE2,...). The connection between them, multiple terminal devices (UE1, UE2,...) At the same time, the same transmission medium is accessed. The system uses multicarrier modulation (MCM) with N carrier, and the multiple terminal devices (UE1, UE2,...). Using at least one carrier subset of N carriers, M1, M2, and... Among them, M1, and M2 is less than N, and the first terminal equipment (UE1) using a first subset of M1 carriers, second terminal equipment (UE2) using second subsets of M2 in the carrier, part of the first subset of M1 in at least one carrier is also the second subset of M2, the base station (BSS) through compressed sensing multi user detection (CS MUD) from a plurality of received N carrier detection in the terminal equipment (UE1, UE2,...) Transmission.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】多载波压缩感知多用户系统
本专利技术涉及一种多载波压缩感知多用户系统。
技术介绍
目前，通信和特别是数据通信的需求大幅度增加，而传输的信息量却相当小。这种类型的通信的一个代表是所谓的机器类型通信，是机器对机器或M2M通信中的一个实施例。这通常被描述为物联网。数据仅从多个设备中零星地发送是其特征。因此，通过多个设备对ISO/OSI模型中的传输介质（物理层PHY）的大量访问构成严重的问题。这将通过图1和图2更详细地说明。图1示出了其中多个终端设备UE1，UE2，UE3，...，UEK通过未另外指定的传输介质与中心站BSS通信的典型情况。也就是说，该系统是多用户系统。终端装置UE1，UE2，UE3，......UEK与中心站BSS通信的时间标记在斜线阴影区域的各终端装置的右侧的各图中示出。原则上多个终端设备能够与中心站BSS并行通信，如图1所示。也就是说，多个终端设备UE1，UE2...同一时间可以访问相同的传输媒介。借助无线通信的例子，就像例如在第3代移动通信合作计划（3GPP）的无线移动通信系统中所将可能进行的那样，现需要阐明根据现有技术的典型流程。如图2中所示，终端设备UE1、UE2、...将首先获取对数据传输介质的访问。在无线通信系统中，这例如可通过有关控制通道的预留接入来进行。另外，可分别按照所使用的访问方案（例如有序的TDMA）而使用预约接入请求。通常是通过一种预留确认符向相关终端设备表明确定获得接入预留或者通过一种确认符Ack表明同意接入数据请求。只有在所述数据传输媒体被分配用于由所述终端设备向所述中央站BSS传输数据之后，所述数据现在才可真正被发送出去。在这样一种情况下，每次可使用的带宽B就经常仅为一台终端设备所用。很明显，在给定的背景下（无论是无线的还是有线的），有效载荷传输的花费是相当大的，并且即使发送用于分配的数据量甚至比有效载荷数量大甚至大得多。
技术实现思路
基于上述情况，本专利技术的目的是，提供一种系统以及相应的方法，其能够实现更好地利用所提供的带宽。所述目的通过权利要求1的系统和通过权利要求4和7的方法来解决。另外的有利实施例是从属权利要求的主题。附图说明下面更详细地参照附图来阐述本专利技术。其中：图1示出了可以使用本专利技术的通信系统的示例情况；图2示出了现有技术的系统中的示例通信过程；图3示出了根据本专利技术的系统中的示例通信过程；图4示出了根据本专利技术的系统中的资源使用相对于现有技术中的系统而言的示例性对比；图5示出了根据本专利技术实施例关于根据本专利技术的终端设备的实施方式的示例性的示意性步骤划分；图6示出了根据本专利技术的系统中的资源使用相对于现有技术中的系统而言的示例性对比；以及图7示出了根据本专利技术关于根据本专利技术的基站的实施方式的一种示例性的示意性步骤划分。具体实施方式尽管以下针对无线通信系统描述了本专利技术，本专利技术的理念同样地也可应用于有线通信系统。就这点而言，以下说明并非受限于无线通信系统。此外，尽管在下面本专利技术是关于第3代移动通信合作计划（3GPP）来加以说明的，但本专利技术并非受限于这种通信系统。本专利技术尤其是可用于所有包括众多用户的多载波-传输系统。在不限制本专利技术的普遍性的条件下，本专利技术也可应用于不同的访问类型。也就是说，倘若在下面的说明中参照了一种访问类型，这种访问类型通常仅应被理解为是示范性说明。本专利技术相当普遍地涉及到对于传输媒体的物理存取。现要参照图4，对本专利技术予以更进一步的阐述。在一种根据本专利技术的多载波压缩感知多用户系统中，系统提供基站BSS与多台终端设备UE1、UE2、...之间的连接。在此，无论是基站BSS的名称，还是终端设备UE1、UE2、...的名称，均很大程度上取决于无线电标准的使用。但本专利技术并非仅限于此。通过多载波的传输例如既用于其它有线系统，例如DSL或者电力线，也用于其它无线系统，例如WLan（例如IEEE802.11a/g/n）、WiMax（例如IEEE802.16.2-2004）或蓝牙。就这点而言，所述基站BSS在涉及到通信时就类似于如开头所述的中央站。在多载波系统中，所要发送的数据是以频域而不是以时域来传输的。在所述系统内，多个终端设备UE1、UE2、...可同时访问相同的传输媒介。另外，多个终端设备UE1、UE2、...可使用相同的物理资源（时间和频率）。在图3中示出了终端设备UE1的典型接入流程。在此，所述终端设备UE1直接地、也就是说不用提前分配所述媒介而将其数据发送到所述基站BSS。如果这些数据被成功接收，就可分别按照连接协议的类型，将确认符由所述基站BSS发回给所述终端设备UE1（面向连接，已确认），或者可省略这种报信（未连接，不确认）。这样一种访问也可被称作为直接随机存取。如果所发送的终端设备的状态例如非安全相关的通用状态数据，则不需要消息。根据设计，所述终端设备UE1就能够，例如在面向连接的建立过程期间，在等待查看是否接收到确认Ack之后重新发送消息。所述系统本身利用了一种包括N个载波集合的多载波调制（MCM）。这些载波如何被调制（例如离散多频音、COFDM等等）的类型和方法对于理解本专利技术并不是必需的。在此，所述终端设备UE1、UE2、...分别使用N个载波集合中载波的至少一个子集M1、M2。也就是说，终端设备UE1使用子集M1，终端设备UE2使用子集M2，诸如此类。在此，所述每个子集通常仅构成载波总数量N其中的一部分，也就是说，M1、M2＜N。当然，子集既可具有相同的数量载波（M1=M2），也可具有不同的数量载波（M1＜＞M2）。也就是：第一终端设备UE1使用载波的第一子集M1，第二终端设备UE2使用载波的第二子集M2，其中，所述第一子集M1的至少一个载波也是所述第二子集M2的组成部分。在现有的方法中，总是使用N个载波的全部带宽作为介质访问。也就是说，在CDMA系统中，每个终端设备UE1、UE2、...将被分配整个带宽，并且数据将在频域之间分配。对此，面对极少的数据量却使用了大量的费用，因为带宽资源被单个终端设备占用，而带宽实际上并不需要。由于利用了全带宽，因此也必须是物理信道的频率响应，以便确定接收机处的传递函数。这是一个复杂的问题，需要付出很大的努力。从图4可以看出，终端设备UE1的带宽对应的MCSM系统，UE2;...由于载波M1，M2，...的数量较少，所以需要比现有技术中的系统小得多的带宽。在所述系统中，所述一个或多个发送器TX、即所述终端设备UE1，UE2，...的性能就可被有利地充分利用，更确切地说，即信号被视为稀疏（sparse）占用。所述信号的这种特性-所述信号的“稀疏性”-是由所述终端设备UE1，UE2，...，例如传感器的极少活动引起的，因此，在特定的时间点上，所述全体终端设备UE1，UE2，...仅有极少数量启用，就像例如从图1中所可以看出的那样。所述基站BSS现可通过压缩感知多用户检测（CS-MUD）就可从多个所被接收的N个载波中检测所述终端设备UE1，UE2，...的传输。另外要注意的是，所述载波子集M1，M2，...的载波的数量并不是一定要必须一样。在选择时，所述载波数量还可顾及所要传输的数据量、速率、传输安全等的考虑，顾及ISO/OSI模型中的更高层的要求等。另外，压缩感知多用户检测（CS-MUD）的原理并非仅限本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多载波压缩感知多用户系统，所述系统提供了基站（BSS）与多个终端设备（UE1，UE2，...）之间的连接，所述多个终端设备（UE1，UE2，...）同时访问相同的传输介质；其特征在于：所述系统使用具有N个载波的多载波调制（MCM）；所述终端设备（UE1，UE2，...）分别使用N个载波集合中载波的至少一个子集M1、M2，...；其中，M1、M2＜N，并且，第一终端设备（UE1）使用载波的第一子集M1，第二终端设备（UE2）使用载波的第二子集M2，所述第一子集M1的至少一个载波也是所述第二子集M2的一部分；所述基站（BSS）通过压缩感知多用户检测（CS‑MUD）从多个所接收的N个载波中检测所述第一终端设备（UE1）的传输和所述第二终端设备（UE2；...）的传输。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.05.06 DE 102015208344.6;2015.05.06 LU 927091.一种多载波压缩感知多用户系统，所述系统提供了基站（BSS）与多个终端设备（UE1，UE2，...）之间的连接，所述多个终端设备（UE1，UE2，...）同时访问相同的传输介质；其特征在于：所述系统使用具有N个载波的多载波调制（MCM）；所述终端设备（UE1，UE2，...）分别使用N个载波集合中载波的至少一个子集M1、M2，...；其中，M1、M2＜N，并且，第一终端设备（UE1）使用载波的第一子集M1，第二终端设备（UE2）使用载波的第二子集M2，所述第一子集M1的至少一个载波也是所述第二子集M2的一部分；所述基站（BSS）通过压缩感知多用户检测（CS-MUD）从多个所接收的N个载波中检测所述第一终端设备（UE1）的传输和所述第二终端设备（UE2；...）的传输。2.根据权利要求1所述的多载波压缩感知多用户系统，其特征在于，所述子集中的至少一个载波是相邻的。3.一种基于权利要求1或2所述的多载波压缩感知多用户系统的基站接收器（BSS-RX），其特征在于，所述基站接收器（BSS-RX）被设置为用于接收N个载波，通过压缩感知多用户检测顺序的从多个所被接收的N个载波中检测所述第一终端设备（UE1）的传输和所述第二终端设备（UE2，...）的传输。4.一种基于权利要求3所述的基站接收器（BSS-RX）的方法，包括以下步骤：第一步：接收N个载波；第二步：通过压缩感知多用户检测（CS-MUD）从接收的N个载波中的至少一个子集M1、M2、...检测终端设备（UE1，UE2，...）的传输，对稀疏占用的多用户信号进行活动检测和数据量计算。5.根据权利要求4所述的基站接收器（BSS-RX）的方法，在对N个载波的处理步骤中，将时域信号传送至频域。6.用于根据权利要求4或5中任一项所述的基...

【专利技术属性】
技术研发人员：法比安·蒙森，马提亚斯·沃尔特林，阿米尼乌斯·德克西，卡斯滕·博克尔曼，
申请(专利权)人：不来梅大学，
类型：发明
国别省市：德国,DE