[发明专利]一种混合贪婪和禁忌搜索策略的NOMA多用户检测算法

说明书

本发明公开了一种混合贪婪和禁忌搜索策略的NOMA多用户检测算法，改善了现有技术中5G移动通信用户连接能力有待增强的问题。该发明含有以下具体步骤：(1)输入算法运行所必需的参数；(2)将多用户检测问题转换为目标优化问题P1；(3)将局部最优解作为禁忌搜索算法的起始解(4)利用禁忌搜索策略对组合优化问题P1进行求解；(5)终止条件判定中，以得到满意解x_best为迭代终止条件，判断迭代是否达到设置的终止条件，若达到，则输出搜索到的组合优化问题P1的全局最优解x_best，既得信号检测过程中欲恢复的多路用户信息，否则返回步骤(4)。该技术大大减少迭代次数，缩短处理时延，适用于对时延较敏感的场景。

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，特别是涉及一种混合贪婪和禁忌搜索策略的NOMA多用户检测算法。

背景技术

随着第五代(5th Generation，5G)移动通信系统的商用，海量移动设备接入到系统中，引发关于如何提升频谱效率的探讨。非正交多址(Non-Orthogonal MultipleAccess，NOMA)接入方案通常在发送端主动引入干扰，用非正交的方式将多路信号叠加在相同的物理资源块上，再发送出去，接收端使用先进的多用户检测技术，从叠加信号中，恢复出各路信号实现解调，在提升频谱效率、增强用户连接能力等方面，相比正交多址具有明显的技术优势，是进一步发展移动通信系统的关键技术之一。

然而，NOMA系统固有的多址干扰为接收端的信号检测过程带来阻碍，相当于用复杂的接收机设计，来换取频谱效率的提升。因此NOMA技术实现的一个关键点就在于，高性能低复杂度信号检测算法的设计。3GPP在名为“Study on non-orthogonal multiple access(NOMA)for NR”的技术报告TR 38.812中将上行非正交多址技术分三类：符号级的线性扩展、比特级的交织/扰码叠加和多维稀疏扩展。其中，符号级的线性扩展类非正交多址技术，以多用户共享接入(Multi-User Shared Access，MUSA)为代表，采用较短的非正交扩展码，接收端采用相对简单的硬干扰消除。终端用户/设备可以随时自主选取非正交扩展码，可以较好地支持竞争式的免调度场景，因此，此类非正交多址技术受到广泛关注。

针对符号级线性扩展类NOMA系统，其中最佳的检测算法是最大似然(MaximumLikelihood，ML)检测。ML算法使接收信号向量和所有可能的发射信号向量与等效信道的乘积之间的欧氏距离最小，本质上属于一种穷举搜索算法。它的复杂度随调制阶数和用户数量的增加而急剧上升，复杂性极高，无法用于工程实践。

Yuan Z等在IEEE 83rd Vehicular Technology Conference(VTC Spring).IEEE,2016:1-5上的文章“Multi-User Shared Access for Internet of Things”提出了一种基于最小均方误差串行干扰消除(MMSE-SIC)算法的多用户检测技术。然而，SIC算法存在一个误差传播问题，降低了多用户检测性能。另外，由于初始线性解的不精确性，这种累积在NOMA系统中更为常见。为了应对这种误差传播现象，Eid E M等在12th InternationalConference on Computer Engineering and Systems(ICCES).IEEE,2017:101-106上的文章“Performance Analysis of MUSA with Different Spreading Codes Using OrderedSIC Methods”提出了一种基于信干噪比排序的SIC检测方法，以减少检测过程中的错误。然而MMSE-SIC算法每次只能检测一个用户，采用串行方式逐一进行干扰消除，算法复杂度高，处理时延较长。