[发明专利]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

说明书

本发明涉及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，与现有技术相比解决了多用户检测计算量大、效率低、精度差的缺陷。本发明包括以下步骤：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；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。本发明将梯度追踪思想引入基站端的多用户检测，避免了用户设备发送信号估计时的正交投影计算，通过采用多步拟牛顿法计算多步梯度信息逼近目标函数的海森矩阵，一方面引入二阶收敛性，提高了多用户检测的精度；另一方面加快了收敛速度，降低多用户检测的计算量。

技术领域

本发明涉及无线通信信号检测技术领域，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。

背景技术

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《Joint User Activity and Data Detection Based onStructured Compressive Sensing for NOMA》(IEEE Comm.Letters,2016年第20卷第7期：1473-1476，作者：王碧钗，戴凌龙，Talha Mir)(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，将多用户检测问题建模成一个无约束优化问题的求解，即令通过多次迭代，检测出所有活跃用户设备用Γ表示，并通过最小二乘法估计活跃用户设备的发送信号，即

但其仍然面临的问题是：

1)基站端的多用户检测所采用的重构算法、正交匹配追踪或者子空间追踪算法，在估计用户设备发送的信号值时都使用最小二乘，即需要计算正交投影来更新信号估计值，而这一方法在含有噪声的应用环境下精度并不高；

2)在噪声环境下最小二乘法收敛速度慢，需要多次迭代耗费很大的计算量，尤其是大规模的用户设备环境下计算负担难以负荷。

目前采用了压缩感知技术的非正交多址接入与多用户检测能够在未来5G移动通信系统的具有海量连接的物联网应用场景中，支持大规模用户设备连接、提高频谱效率、支持免调度接入降低时延，但仍然面临基站端多用户检测计算量大与检测精度有待提高的问题。因此，如何设计出一种提高基站端多用户检测效率和精度的方法已经成为急需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中多用户检测计算量大、效率低、精度差的缺陷，提供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来解决上述问题。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

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，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；