[发明专利]MMTC场景下的活跃设备及其使用信道的检测方法

权利要求书

1.一种MMTC场景下的活跃设备及其使用信道的检测方法，其特征在于，设置MMTC场景下基站覆盖的小区内共有台设备，基站配备有M根均匀阵列天线,且每一根天线间距为半波长，而每台设备均只有一根天线,其中同一时段只有台活跃设备向基站传输数据，所述台活跃设备与基站间的距离及角度均服从随机分布，所述方法包括；

每个活跃设备从导频池中随机选择一个非正交导频序列,所有活跃设备的导频序列组成矩阵，基站通过间距为半波长的均匀阵列天线接收来自活跃设备发送的数据；

根据基站的接收信号得到基站的信道状态矩阵，对所述信道状态矩阵进行字典学习得到稀疏信道状态矩阵，利用克罗内克积对所述稀疏信道状态矩阵进行向量化处理，利用改进的BOMP算法得到最终的信道状态矩阵；

计算所述最终的信道状态矩阵的各行的信道能量，将各行的信道能量与设定的信道阈值进行比较，根据比较结果得到各个活跃设备所选的导频情况。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的每个活跃设备从导频池中随机选择一个非正交导频序列,所有活跃设备的导频序列组成矩阵，基站通过间距为半波长的均匀阵列天线接收来自活跃设备发送的数据，包括：

假定某一时段台活跃设备与基站间的距离及角度均服从随机分布，角度在-90°至90°之间，距离在D_min至D_max之间，只有离活跃设备最近的N_fardevice个远散射体对该活跃设备产生影响，活跃设备相关的散射体为N_device个，基站处的角度扩散服从对数正态分布，基站每条路径的出发角服从正态分布，移动台每条路径的到达角同样服从正态分布。

每个活跃设备从导频池中随机选择一个非正交导频序列a_i∈C^L,所有活跃设备的导频序列组成矩阵A∈C^L×N(L＜N)，基站通过间距为半波长的均匀阵列天线接收来自活跃设备发送的数据，基站接收到的信号表达式为Q＝AH+Z,其中Q＝[q₁,...,q_M]∈C^L×M，Z∈C^L×M是高斯白噪声，分别表示第一个和第N个导频资源在M根天线域上的信道相应，所有活跃设备共选了K个导频，导频数量

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，对所述信道状态矩阵进行字典学习得到稀疏信道状态矩阵之前，还包括：

在基站侧将接收到的信号进行离散傅里叶变换DFT，X＝HW，W∈C^M×M是DFT变换矩阵，变换后的信号表达式为Y＝AX+n。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的根据基站的接收信号得到基站的信道状态矩阵，对所述信道状态矩阵进行字典学习得到稀疏信道状态矩阵，包括：

信道状态矩阵H的每一行表示每个导频对应的活跃设备在基站不同天线上的信道信息，n∈C^L×M为高斯白噪声，在信道状态矩阵H中不活跃的设备所在的行均为零；

通过发送收发端已知的导频序列组成的矩阵A及基站接收到的信号Y∈R^L×M，在基站侧利用压缩感知CS算法获得此时的信道状态的估计值

将上述基站的信号收发过程循环Q次，得到用于训练字典的信道状态矩阵利用该信道状态矩阵作为样本进行字典学习，基于信道的角度稀疏特征在字典学习过程中采用分块处理，获得能够稀疏表示信道状态且具有块稀疏特征的字典D，该字典能够最大化稀疏信道状态矩阵，即H^T＝Dθ，其中D∈R^M×P为字典，P为字典的冗余程度。