[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

权利要求书

1.一种MUSA系统下采用验证误差的正交匹配追踪多用户检测方法，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以及获得用户数据；

其特征在于，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

S5、计算用户信号x在第i次迭代的残差r_i以及第i次迭代的误差e_i；

S6、验证误差，若第i次迭代计算得到的误差大于第i-1次迭代计算得到的误差，则停止迭代转到S7，否则转到S2；

S7、结束流程，并输出第i-1次迭代得到的用户信号

其中，a_k是等效信道矩阵A的第k列，k＝1,2,...,K，K是系统内的总用户数；r_i表示第i次迭代的残差；e_i表示第i次迭代的误差；Γ_i表示第i次迭代的原子索引集合。

2.根据权利要求1所述的一种MUSA系统下采用验证误差的正交匹配追踪多用户检测方法，其特征在于，所述接收端接收到的信号表示为：

y＝Ax+z

其中，y＝(y₁,y₂,...,y_N)^T，A是N×K维的包含扩展序列和信道增益的等效信道矩阵；N表示每个用户的扩频序列长度；x＝(x₁,x₂,...,x_K)^T，M为x中非零元素个数，表示MUSA系统中活跃用户的个数；z＝(z₁,z₂,...,z_n)^T，z是均值为0，方差为σ²的高斯噪声。

3.根据权利要求2所述的一种MUSA系统下采用验证误差的正交匹配追踪多用户检测方法，其特征在于，所述扩展序列选自托普利兹矩阵。

4.根据权利要求1所述的一种MUSA系统下采用验证误差的正交匹配追踪多用户检测方法，其特征在于，所述利用最小二乘法计算用户信号x当前的近似解包括：

其中，代表等效信道矩阵A中列索引为Γ_i的子矩阵；T表示转置符号。

5.根据权利要求4所述的一种MUSA系统下采用验证误差的正交匹配追踪多用户检测方法，其特征在于，

用户信号x的残差计算公式包括：

用户信号x的误差计算公式包括：

其中，代表取等效信道矩阵A中列索引为Γ_i的子矩阵；T表示转置符号；Q(·)代表硬判决。

6.根据权利要求1所述的一种MUSA系统下采用验证误差的正交匹配追踪多用户检测方法，其特征在于，若当前第i次迭代计算得到的误差大于前一次即第i-1次迭代计算得到的误差的判断方式包括利用二范数对两者进行比较，具体包括若第i次迭代计算得到的误差二范数大于第i-1次迭代的迭代计算得到的误差二范数，即||e_i||₂＞||e_i-1||₂，则停止迭代转到S7，否则转到S2。

7.一种MUSA系统下采用验证误差的正交匹配追踪多用户检测装置，其特征在于，所述装置包括：

发射天线：用于发射用户数据；

用户分配模块：用于将用户划分为活跃用户和不活跃用户；

调制器：用于将不活跃用户发送的符号设置为0，活跃用户发送的数据流进行调制；

序列扩展模块：用于对调制数据进行序列扩展；

接收机：用于接收调制扩展后的用户数据；

验证误差正交匹配追踪模块：用于对接收机接收到的用户数据进行检测，联合检测用户行为和数据；

所述验证误差正交匹配追踪模块包括迭代器、最小二乘法计算模块、残差计算模块、误差计算模块、原子索引计算模块、验证模块以及信号输出器；

所述迭代器用于生成迭代参数；

所述最小二乘法计算模块用于计算用户信号当前的近似解；

所述残差计算模块用于计算当前迭代的残差；

所述误差计算模块用于计算当前迭代的误差；

所述原子索引计算模块用于获取当前迭代的原子索引集合；

所述验证模块用于验证是否需要结束迭代过程；

所述信号输出器用于输出检测到的用户信号。