MUSA系統(tǒng)中基于壓縮感知的多用戶檢測技術(shù)研究.pdf

1、在快速發(fā)展的移動通信中，多址技術(shù)已成為實現(xiàn)萬物互聯(lián)的核心技術(shù)，同時也是影響通信系統(tǒng)性能的關(guān)鍵技術(shù)。前四代移動通信系統(tǒng)的多址方式均采用正交多址，其中需要嚴格保證用戶資源的正交，使用戶間互不干擾，以保證接收端多用戶檢測具有較低的誤碼率與計算復(fù)雜度。然而，已存在的正交多址技術(shù)無法滿足第五代移動通信系統(tǒng)(5G)對系統(tǒng)容量、頻譜效率等性能提出的較高要求，而非正交多址(Non-orthogonal Multiple Access，NOMA)技術(shù)能夠

2、有效提高頻譜效率和用戶量，因此研究非正交多址技術(shù)在5G應(yīng)用中具有重要意義。
　　通過對非正交多址技術(shù)的深入研究，發(fā)現(xiàn)非正交多址與免信令接入相結(jié)合可以減少接入信令的負擔(dān)和傳輸時延。在非正交多址方案中僅有多用戶共享多址(Multi-User Shared Access，MUSA)方案提出時考慮了免信令接入。本文在MUSA系統(tǒng)中考慮免信令接入，同時考慮用戶的傳輸行為具有稀疏特性，在這種場景下需要提前檢測出活躍用戶才能采用傳統(tǒng)多用戶檢測方

3、法進行數(shù)據(jù)恢復(fù)，這就導(dǎo)致接收機復(fù)雜度較高，而壓縮感知中的稀疏重構(gòu)思想可以解決這類問題。本文結(jié)合壓縮感知與MUSA系統(tǒng)對多用戶檢測技術(shù)進行研究，重點研究工作為以下幾方面。
　　(1)研究了非正交多址接入上行和下行系統(tǒng)模型、容量，并重點介紹了稀疏碼分多址(Sparse Code Multiple Access，SCMA)和MUSA兩種非正交多址方案。同時，針對非正交多址系統(tǒng)中多用戶檢測技術(shù)進行了分析和介紹。
　　(2)總結(jié)壓縮感

4、知理論研究進展，對單時隙免信令上行鏈路MUSA系統(tǒng)模型進行了分析，利用其傳輸行為具有稀疏特性，研究了基于壓縮感知的多用戶檢測算法。重點研究了經(jīng)典正交匹配追蹤(Orthogonal Matching Pursuit，OMP)及壓縮采樣匹配追蹤(Compressive Sampling Matching Pursuit，CoSaMP)兩種多用戶檢測算法。同時，為了提高壓縮感知重構(gòu)算法的多用戶檢測性能，設(shè)計了托普利茲矩陣作為擴頻序列，以滿足壓

5、縮感知測量矩陣的設(shè)計要求。通過算法分析和仿真驗證表明，基于壓縮感知的多用戶檢測算法具有良好的誤碼性能。同時，在實現(xiàn)高過載率的情況下也能獲得較好的恢復(fù)效果。
　　(3)在研究單時隙免信令上行鏈路MUSA系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，進一步對多時隙免信令上行鏈路MUSA系統(tǒng)進行研究，并在該系統(tǒng)中提出了一種基于結(jié)構(gòu)化壓縮感知的多用戶檢測方法。首先，在研究壓縮感知理論的基礎(chǔ)上進一步研究了結(jié)構(gòu)化壓縮感知理論，分析了免信令上行鏈路MUSA系統(tǒng)多時隙情況下活躍