【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于无线通信领域，更具体地，涉及一种卫星通信场景下免授权异步接入信号处理方法及装置。
技术介绍
1、卫星通信具有无缝覆盖能力强、通信距离远、通信容量大、机动性强等优点，是未来空天地海一体化通信架构中的重要组成部分，能够有效解决地面基站覆盖能力有限的难题，为实现全球无缝覆盖提供了一个有力的解决方案。卫星通信扩大通信系统覆盖范围的同时，也会导致系统内设备数量增加。然而，传统基于授权的随机接入方式难以满足海量系统的高效接入需求，免授权随机接入技术正成为实现低时延高效率接入的关键。
2、使用免授权的大规模访问方案时，活跃用户检测是一个富有挑战性的问题。目前已有的信号检测模型大多数都假设用户已经实现理想的信号同步。但在实际接入过程中，由于不同用户的定时偏差存在差异，从用户系统发出的上行传输信息到达基站时是不完全同步的。异步现象会导致传统的活跃用户检测算法性能急剧恶化，甚至完全失效，亟需有效处理卫星异步免授权接入信号的新方法。
3、现有异步信号检测算法主要分为两类，分别基于消息传递算法、干扰消除思想进行算法设计。然而，在海量机器类通信(mmtc)场景中，由于存在海量接入设备，基于消息传递算法的检测方案复杂度较高。而且，目前基于干扰消除的信号恢复方案没有充分利用信号的稀疏特性，且只考虑较少接入用户存在的情况，不适用于大规模机器系统接入场景。除此之外，卫星通信作为未来通信的重要组成部分，现有关于异步接入检测的研究却很少涉及到卫星通信。
技术实现思路
1、针对现有技
2、为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种卫星通信场景下免授权异步接入信号处理方法，包括：s1，接收来自各用户的信号，所述信号中设置有长度为g的保护间隔，信号维度为1×(g+j)，其中，j为有效数据的长度，且有效数据连续；s2，对于各用户的信号，计算给定时隙范围内所述信号的能量和；将能量和最高的k个用户作为活跃用户，其中，k为活跃用户数量；s3，对于各活跃用户的信号：检测所有时隙内的所述信号，得到第一估计符号，计算所述第一估计符号在长度为j的滑动窗口内的信号能量，将信号能量最高的窗口对应位置作为所述信号的有效数据时隙位置；s4，对于各活跃用户的信号：提取其有效数据时隙位置内的所述信号，得到第二估计符号并进行解调，以恢复出所述信号。
3、更进一步地，g为时隙的整数倍，且tmax≤g<j，其中，tmax为所述信号到达接收端的时间的最大值。
4、更进一步地，所述给定时隙范围为(tmax+1),(tmax+2),…,j形成的范围，其中，tmax为所述信号到达接收端的时间的最大值。
5、更进一步地，所述s2中计算得到的能量和为：
6、
7、
8、其中，pn为给定时隙范围内用户n的信号的能量和，pn,t为t时刻用户n的信号的能量，φ为所述给定时隙范围，为用户n的信号对应的估计符号在t时刻的值，‖‖2为二范数。
9、更进一步地，所述s3中计算所述第一估计符号在长度为j的滑动窗口内的信号能量，包括：对于活跃用户k，分别计算各[t+1，t+j]窗口内第一估计符号的信号能量pk,t，t＝0,1,…,g。
10、更进一步地，非活跃用户发送g+j个0符号，活跃用户发送j位有效数据和g个0符号组合形成的符号；所述s2中采用期望传播算法检测出所述给定时隙范围内所有用户的信号，期望传播检测的拓展星座集包含：信号的发送星座调制符号集合和0符号。
11、按照本专利技术的另一个方面，提供了一种卫星通信场景下免授权异步接入信号处理装置，包括：处理器；存储器，其存储有计算机可执行程序，所述程序在被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如上所述的卫星通信场景下免授权异步接入信号处理方法。
12、按照本专利技术的另一个方面，提供了一种卫星通信场景下免授权异步接入信号处理系统，包括：接收端以及接入所述接收端的多个用户；所述用户用于发送信号，所述信号中设置有长度为g的保护间隔，信号维度为1×(g+j)，其中，j为有效数据的长度，且有效数据连续发送；所述接收端用于执行如上所述的卫星通信场景下免授权异步接入信号处理方法。
13、按照本专利技术的另一个方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现如上所述的卫星通信场景下免授权异步接入信号处理方法。
14、总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案，能够取得以下有益效果：
15、(1)提供一种卫星通信场景下免授权异步接入信号处理方法，通过在用户发送的信号中设置保护间隔，先利用部分时隙确定活跃用户集合，对于各活跃用户，再利用期望传播检测恢复用户信息，采用基于滑动窗口的能量检测确定活跃用户时延，完成数据同步，提取数据并解码，有效处理时延不确定的异步信号，提高了异步信号检测准确性；
16、该方法无需处理所有用户所有时隙的数据，也无需提前已知接收信号矩阵中非零元素的位置，降低了信号接收的复杂度，提升了信号检测的效率；此外，设置的保护间隔可以避免不同用户信号时延的不确定性引起的干扰问题，降低了检测难度；
17、(2)进一步地，考虑到最大时延与最长数据长度之间的时隙，所有活跃用户都有数据传输，采用期望传播检测处理该时隙范围内的数据，再进行能量排序以确定活跃用户，在保证选取的活跃用户准确的基础上降低了计算量，进一步提高了处理效率；
18、(3)将0符号引入期望传播检测的符号集，适用于稀疏信号处理，扩大了算法的适用范围，提高了信号检测准确性。
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1.一种卫星通信场景下免授权异步接入信号处理方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的卫星通信场景下免授权异步接入信号处理方法，其特征在于，G为时隙的整数倍，且Tmax≤G<J，其中，Tmax为所述信号到达接收端的时间的最大值。
3.如权利要求1所述的卫星通信场景下免授权异步接入信号处理方法，其特征在于，所述给定时隙范围为(Tmax+1),(Tmax+2),…,J形成的范围，其中，Tmax为所述信号到达接收端的时间的最大值。
4.如权利要求1所述的卫星通信场景下免授权异步接入信号处理方法，其特征在于，所述S2中计算得到的能量和为：
5.如权利要求1-4任一项所述的卫星通信场景下免授权异步接入信号处理方法，其特征在于，所述S3中计算所述第一估计符号在长度为J的滑动窗口内的信号能量，包括：
6.如权利要求1所述的卫星通信场景下免授权异步接入信号处理方法，其特征在于，非活跃用户发送G+J个0符号，活跃用户发送J位有效数据和G个0符号组合形成的符号；
7.一种卫星通信场景下免授权异步接入信号处理装置，其特
8.一种卫星通信场景下免授权异步接入信号处理系统，其特征在于，包括：接收端以及接入所述接收端的多个用户；
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现如权利要求1-6中任一项所述的卫星通信场景下免授权异步接入信号处理方法。
...【技术特征摘要】
1.一种卫星通信场景下免授权异步接入信号处理方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的卫星通信场景下免授权异步接入信号处理方法，其特征在于，g为时隙的整数倍，且tmax≤g<j，其中，tmax为所述信号到达接收端的时间的最大值。
3.如权利要求1所述的卫星通信场景下免授权异步接入信号处理方法，其特征在于，所述给定时隙范围为(tmax+1),(tmax+2),…,j形成的范围，其中，tmax为所述信号到达接收端的时间的最大值。
4.如权利要求1所述的卫星通信场景下免授权异步接入信号处理方法，其特征在于，所述s2中计算得到的能量和为：
5.如权利要求1-4任一项所述的卫星通信场景下免授权...
【专利技术属性】
技术研发人员：肖丽霞，黄佳琪，李朔，徐雨欣，周家喜，江涛，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：
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