[发明专利]面向多业务需求的大规模MTC免授权多用户检测方法及系统

说明书

本发明公开了一种面向多业务需求的大规模MTC多用户检测方法及系统，为描述未来mMTC网络中的多业务传输需求，根据免授权mMTC上行MIMO传输模型以及用户的多种业务需求，建立多状态马尔可夫模型，多状态马尔可夫模型联合描述用户活跃状态的时间相关性与传输数据的长度多样性；将多用户检测问题转化为块感知模型下的最大后验概率估计问题；基于压缩感知的信号重建算法得到最大后验概率问题的解，并得到最终估计的数据矩阵，充分利用传输信号的块稀疏结构特性与马尔可夫模型中描述的多业务需求的先验信息，有效地求解最大后验概率估计问题，从而完成多用户检测，本发明提高了用户活跃性检测与数据解码的准确性，获得较优的系统性能。

技术领域

本发明属于大规模MTC网络中的随机接入与数据传输技术，具体涉及一种面向多业务需求的大规模MTC免授权多用户检测方法。

背景技术

大规模机器类通信(massive Machine Type Communications，mMTC)，是第五代移动通信技术(The 5th Generation Mobile Communication Technology，5G)的三大典型应用场景之一，具有大规模连接、小数据包、零星传输的特点。为了解决mMTC在传统随机接入过程中产生的大量信令开销和严重的接入延时，免授权接入方式引起了研究者们的兴趣。在该接入方式下，用户不需要经过基站的授权，就可以直接进行数据传输，提高了系统通信效率。由于无法获知用户的传输信息，需要基于收到的信号进行活跃用户检测、数据解码等操作。而未来的mMTC网络将面临多样的业务传输需求，每一个设备会承载多种类型的服务，从而导致了设备的激活模式及传输的数据总量各不相同。业务需求的多样性为mMTC网络中的多用户检测问题带来了挑战。如何基于多种传输需求建立多用户检测方案，以提高系统检测的性能，是一个需要解决的技术问题。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种面向多业务需求的大规模MTC免授权多用户检测方法，联合考虑了活跃用户的时间相关性与传输数据的长度多样性的影响，以获得较高的检测准确度。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种面向多业务需求的大规模MTC免授权多用户检测方法，包括以下步骤：

建立免授权mMTC上行MIMO传输模型或传输系统，所述传输模型或传输系统包括N个单天设备，和一个具备M根天线的基站，并且由于mMTC零星传输的特征，每时刻只有很少一部分设备处于活跃状态；将设备用户索引集表示为将一个时隙的持续时间划分为L个符号间隔；当用户在某时隙被激活时，传送包含不同数据符号个数的数据包，且每个数据包的最大长度为L；基站在时隙j内接收到的信号为Y^[j]＝H^[j]X^[j]+W^[j]，其中X^[j]表示时隙j内包含所有用户发送数据的数据矩阵，H^[j]表示信道矩阵，W^[j]表示噪声；

根据免授权mMTC上行MIMO传输模型以及用户的多种业务需求，建立多状态马尔可夫模型，多状态马尔可夫模型联合描述用户活跃状态的时间相关性与传输数据的长度多样性；

将多用户检测问题转化为块感知模型下的最大后验概率估计问题其中p^[j]和c^[j]分别为Y^[j]和X^[j]的等效块稀疏形式；

基于接收信号Y^[j]与确定的信道矩阵H^[j]，利用压缩感知的信号重建算法得到最大后验概率问题的解并得到最终估计的数据矩阵