[发明专利]一种基于能量调制的大规模随机接入方法

说明书

本发明公开了一种基于能量调制的大规模随机接入方法,包括以下步骤：S1.构建基于能量调制的随机接入模型；S2.利用消息传递算法对用户信息和信道的联合信号进行估计；S3.利用基于最大化后验概率的算法对每个用户的发射信息和活跃状态进行检测；S4.最优星座点码本设计。本发明提供的大规模随机接入方案，得到了逼近最优的星座点，有效降低了误码率，提高了通信性能。

技术领域

本发明设计用户随机接入，特别是涉及一种基于能量调制的大规模随机接入方法。

背景技术

随着通信技术的高速发展，基站在社会生活中的应用越来越广泛，基站常常需要接入大量用户，并支持大量用户的上行传输；此时用户的接入方法非常重要。

传统的接入策略和数据传输策略是独立的，分为两步：首先对活跃用户进行检测，然后对已检测的活跃用户进行信道估计及数据检测。这种分立式策略需要用户在数据发送前，通过导频完成活跃度检测和信道估计，会产生巨大的时间延迟和性能开销。因此，这种传统通信模式很难再满足大规模场景下高能量效率和低通信延迟的通信需求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于能量调制的大规模随机接入方法，得到了逼近最优的码本星座点，有效降低了误码率，提高了通信性能。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于能量调制的大规模随机接入方法，包括以下步骤：

S1.构建基于能量调制的随机接入模型；

S2.利用消息传递算法对用户信息和信道的联合信号进行估计；

S3.利用基于最大化后验概率的算法对每个用户的发射信息和活跃状态进行检测，输出最优门限和 检测信号,并据此确定误码率的理论表达式；

S4.进行最优星座点码本设计。

进一步地，所述步骤S1包括：

S101.对于包含个单天线用户和一个接收端的通信系统，每个用户在每个发射时隙都会以一定概率向接收端发射信息，其中，接收端配有根天线；用随机变量来形容用户的活跃特性，在每一个时隙，满足：

；

其中，的统计特性满足，，g为活跃状态的概率，；

S102.各个用户采用基于能量调制的随机接入方案；在传输之前每一个用户预先分配了一个专用的导频序列，其中 为导频长度，每个导频的元素由独立同分布的高斯分布得到，即 ，所有用户的导频序列都储存在接收端中；

S103.在每一个发射时隙，每个活跃用户同步地发射导频序列和信息到接收端，接收信号表示为

，

其中 为高斯噪声，每个元素满足独立同分布均值为零方差为 的高斯分布； 代表用户n到接收端的信道参数，满足衰弱信道模型：所有的信道参数在每个时隙保持不变，但会随着时隙变化而变化；

S104.考虑 ,其中代表衰弱系数，发射信息是基于能量星座点，即，。每个星座点的发射概率为, 每个码本满足平均功率约束，即

令, 得到接收信号的矩阵表达式，。

进一步地，所述步骤S2包括：

S201.初始化：输入接收信号，用户的稀疏参数g，信道的衰弱参数和码本；令 ；

S202.迭代处理：第t次迭代的过程为：