[发明专利]MUSA系统下基于压缩感知的多用户检测方法及装置

说明书

本发明公开了MUSA系统下基于压缩感知的多用户检测方法及装置，所述方法包括将发送端用户分为活跃用户和不活跃用户，不活跃用户发送的符号设置为0，活跃用户发送的数据流调制成复数符号；然后对所有用户的符号进行扩展，并从相同的时频资源上发送；将接收端接收到的信号y采用验证误差正交匹配追踪算法进行检测，从而确定用户的稀疏度。本发明基于正交匹配追踪算法利用验证误差作为迭代停止条件，在迭代次数等于用户稀疏度时能够达到最小值来估计稀疏度，在稀疏度未知的情况下可对用户行为和数据的进行联合检测，相比传统的正交匹配追踪方法，本发明无需事先已知用户行为，灵活性更高，实用性更强，更适应于免调度的上行通信系统。

技术领域

本发明属于移动通信技术领域，具体涉及MUSA系统的上行免调度链路多用户检测技术；具体为MUSA系统下基于压缩感知的多用户检测方法及装置。

背景技术

多址接入技术是区别不同移动通信系统的关键变革性技术。第一代移动通信至第四代移动通信采用的都是正交多址接入方案，在正交多址接入系统中，接入系统的用户数受到限制，很难满足5G海量机器连接等应用场景，而非正交多址接入技术有较大的系统上行吞吐量，接入用户数相比正交多址接入方案也有较高增益，但吞吐量、接入用户数的增益都是以接收机的复杂度换取的。MUSA(Multiple user shared access，多用户共享接入)技术作为非正交多址接入的一种，其采取免调度的策略，系统内的大量潜在用户可随机突发接入，因此用户信号具有稀疏性，可引入压缩感知理论进行稀疏信号的恢复。免调度策略虽降低了信令开销，省去了复杂的调度过程，但对接收机来说，判断用户是否活跃将是检测数据之前的一个难题。传统的MMSE-SIC接收机只能在已知用户行为的条件下，对用户数据进行检测，显然在免调度的上行系统中，传统的MMSE-SIC接收机不再适用。

多用户共享接入系统内存在活跃用户和不活跃用户，且统计数据显示，即使在繁忙时段，活跃用户数也远远小于系统中的总用户数，故用户信号具有稀疏性，可考虑运算丰富的压缩感知算法进行用户行为的检测。正交匹配追踪(Orthogonal Matching Pursuit，OMP)算法作为贪婪算法的代表，需要已知用户信号的稀疏度，将用户信号的稀疏度作为贪婪算法的迭代次数结束算法，但用户稀疏度在实际中不好获取，特别是在上行免调度条件下。这使得该算法难以用于实际的MUSA系统，需要对其做进一步改进。

发明内容

本发明提出采用验证误差的方法，通过验证误差是否达到最小值来确定迭代的次数，从而确定用户稀疏度，解决了OMP算法难以用于实际的问题，使OMP算法更加灵活，实用性更强。

基于现有技术存在的问题，本发明考虑对正交匹配追踪算法改进，使其不依赖于用户稀疏度作为贪婪算法结束的条件，实现稀疏度未知情况下，可对用户进行活跃性和数据的联合检测，更适用于实际的通信系统；因此本发明提出一种MUSA系统下基于压缩感知的多用户检测方法及装置。

一种用于MUSA系统采用验证误差的正交匹配追踪多用户检测方法，所述方法可包括将发送端用户分为活跃用户和不活跃用户，不活跃用户发送的符号设置为0，活跃用户发送的数据流调制为复数符号；然后对所有用户的符号进行扩展，并从相同的时频资源上发送；将接收端接收到的信号y采用验证误差正交匹配追踪算法进行检测，从而确定用户的稀疏度；

所述验证误差正交匹配追踪算法包括以下步骤：

S1、初始化迭代参数i＝0、残差r₀＝y、误差e₀＝y以及原子索引集合S2、从等效信道矩阵选出一个原子，即符号＜＞代表内积运算，argmax表示|＜a_k,r_i＞|取得最大值时对应的k值；更新迭代参数i＝i+1；

S3、利用步骤S2选择出的原子，扩展第i次迭代的原子索引集合Γ_i＝Γ_i-1∪u；

S4、利用最小二乘法计算用户信号x第i次迭代的近似解