基于压缩感知的免授权NOMA多用户检测算法综述

利用压缩感知(Compressed Sensing,CS)重构方法处理免授权非正交多址访问(Non-Orthogonal Multiple Access,NOMA)系统中多用户检测(Multi-User Detection,MUD)问题已成为热潮。文章首先介绍了CS重构算法及其优劣性,然后详细介绍了基于CS理论提出的多用户检测算法,最后探讨了基于CS免授权NOMA上行传输的MUD算法未来的研究重点,为多用户检测算法的改进和应用提供了理论依据。     

基于压缩感知的免授权NOMA多用户检测算法综述

利用压缩感知(Compressed Sensing,CS)重构方法处理免授权非正交多址访问(Non-Orthogonal Multiple Access,NOMA)系统中多用户检测(Multi-User Detection,MUD)问题已成为热潮。文章首先介绍了CS重构算法及其优劣性,然后详细介绍了基于CS理论提出的多用户检测算法,最后探讨了基于CS免授权NOMA上行传输的MUD算法未来的研究重点,为多用户检测算法的改进和应用提供了理论依据。     

NOMA系统基于自适应匹配追踪算法的联合信道估计与多用户检测新方法

在免调度非正交多址接入（Non-Orthogonal Multiple Access,NOMA）系统中,针对基于帧的多用户传输场景的信道估计（Channel Estimation,CE）与用户的活跃和数据检测（Multiuser Detection,MUD）问题,本文在多重测量矢量压缩感知（Multiple Measurement Vector-Compressive Sensing,MMV-CS）框架下,提出了一种门限辅助的分布式弱选择分段自适应匹配追踪（Thresholod Aided- Distributed Weak Selection Stagewise Adaptive Matching Pursuit,TA-DWSStAMP）算法来联合解决CE和MUD问题。该算法在精确的迭代终止准则下,引入阶段标识,在大步长阶段设计了一种幂函数型的变步长方法。仿真结果表明,本文提出的算法能够在复杂度仅为现有算法10%的条件下,获得与现有算法相近的信道估计性能、用户成功活跃检测率和用户数据的误符号率。      

基于结构化压缩感知的NOMA系统多用户检测

未来5G移动通信在频谱效率和用户连接数等方面的需求都有巨大的增长,非正交多址接入(NOMA)作为5G的一项关键技术以其突出的优势受到了广泛关注。上行免调度NOMA系统减少了传输时延,节约了信令开销,但在接收端要对用户活动进行检测。利用结构化压缩感知理论着重分析了在NOMA系统中进行多用户检测时活跃用户数量及过载率对系统检测性能的影响。结果表明,随着活跃用户数量和过载率的增加,常用的压缩感知检测算法检测性能逐渐变差,而结构化迭代支撑检测算法(SISD)的检测性能依旧较好。     

基于最优索引广义正交匹配追踪的非正交多址系统多用户检测

作为5G的关键技术之一,非正交多址(NOMA)通过非正交方式访问无线通信资源,以实现提高频谱利用率、增加用户连接数的目的。该文提出将压缩感知(CS)及广义正交匹配追踪(gOMP)算法引入上行免调度NOMA系统,从而增强NOMA系统活跃用户检测及数据接收的性能。通过每次迭代识别多个索引,gOMP算法实际上是传统的正交匹配追踪(OMP)算法的扩展。为了获得最优性能,研究分析了在gOMP算法信号重构的每次迭代中所应选择的最优索引数目。仿真结果表明：与其它的贪婪追踪算法及梯度投影稀疏重构(GPSR)算法相比,最优索引gOMP算法具有更优异的信号重构性能;并且,对于不同的活跃用户数或过载率等参数配置的NOMA系统,均表现出最优的多用户检测性能。

     

基于改进稀疏度自适应匹配算法的免授权非正交多址接入上行传输多用户检测

免授权非正交多址接入技术(NOMA)结合多用户检测技术(MUD),能够满足大规模机器通信(mMTC)场景中的大连接量、低信令开销和低时延传输等需求。在基于压缩感知(CS)的MUD算法中,活跃用户数往往作为已知信息,而实际通信系统中很难准确估计。基于此,该文提出一种改进稀疏度自适应匹配的多用户算法(MSAMP-MUD)。该算法首先利用广义Dice系数匹配准则选择与残差最匹配的原子,更新用户支撑集;当残差能量接近噪声能量时,终止迭代,从而获得最终支持集;否则,采取上述准则更新用户支撑集,提高支撑集中活跃用户数估计精度。在迭代过程中,根据最近两次残差能量之比,选取不同的迭代步长,以降低检测迭代次数。仿真结果表明,所提算法与传统基于CS的MUD算法相比,误码率降低约9%,迭代次数减少约10%。     

CDMA通信系统中的多用户检测

ＣＤＭＡ由于其用户容量大,抗多径衰落能力强以及便于实现软切换等特点而优于其他多址方式,近年来在移动通信系统中越来越得到重视。但是ＣＤＭＡ通信系统由于存在着严重的多址干扰而限制了其容量的进一步提高。多用户检测利用每个用户的信息对接收信号进行相关处理作统计判决或是进行干扰对消从而恢复出各个用户的发送序列,多用户检测方法可以使用最优多用户检测器、线性多用户检测器及非纡性多用户检测器等几类。     

CDMA系统多用户检测评价标准

多用户检测技术是CDMA系统中抑制多址干扰的主要技术之一,然而至今为止还没有能够真正的实现实用化.本文分析了多用户检测技术走向实用化所面临的问题,从实现角度出发提出了新的评价多用户检测算法的几个标准.     

码分多址系统中的线性多用户检测

本文分析了直接序列分多址系统中针对消除多址干扰的线性多用户检测技术，这种方法与会相比可大大提高系统的性能和容量，降低了对功率控制的要求及系统的复杂性。     

码分多址系统中的多用户检测

CDMA通信系统是一个自干扰受限系统，如何克服CDMA系统中的多址干扰问题已成为提高CDMA系统容量的关键。多用户检测是克服CDMA多址干扰最有潜力的关键技术之一。本文研究了CDMA移动通信系统中几种常见的多用户检测技术，分析了他们的原理，并对各种多用户检测的优缺点进行了比较。     

一种NOMA系统中的反馈深度神经网络检测算法

在上行非正交多址(Non-orthogonal Multiple Access, NOMA)系统中,针对传统基于串行干扰消除(Successive Interference Cancellation, SIC)检测存在同个时频块内用户间干扰的问题,提出了一种新型的NOMA检测算法。通过将SIC检测的反馈消除结构和深度神经网络结合起来,设计出了一种新型的反馈深度神经网络(Feedback Deep Neural Network, FDNN)结构。FDNN模型分为两个模块,检测模块通过深度神经网络实现非线性检测,反馈模块通过权重矩阵重构信号并消除用户干扰。通过重复检测和反馈过程,FDNN依次检测出各个用户的符号,并达到了良好的性能。仿真结果表明FDNN检测算法相较于SIC检测具有更低的误符号率和误比特率,并验证了其具有更良好的抗用户间干扰的性能。     

基于离散粒子群算法的CDMA多用户检测方法

研究了离散粒子群算法，并将其应用于CDMA多用户检测问题，提出一种基于离散粒子群优化算法的CDMA多用户检测的方法。该方法应用一种新的选择和分区搜索的策略，改进搜索的质量和效率。分析以及实验仿真表明该方法具有计算复杂度低且可以得到较好误码率性能的特点，为寻求新的多用户检测方法提供了思路。     

空时分组码OFDM系统的上行多用户检测

针对目前空时编码结构大多只研究单用户检测这一现状，研究了空时分组码OFDM系统的多用户结构，并提出了一种性能次优的基于均值的软判决多用户检测（SDMUD）算法。仿真表明，该检测算法性能要比MMSE线性检测算法提高约4dB，可获得较为满意的干扰消除效果，满足系统对多用户检测性能的现实期望。     

盲多用户检测技术中的恒模算法分析

恒模算法（CMA）是一种广泛应用于阵列处理、均衡和多用户检测中的盲算法。现对恒模算法及其在盲多用户检测技术中的应用进行了分析,并指出其研究方向。     

5G过载零星传输系统中的多用户检测技术性能分析

目前,机器通信具有大规模连接及零星传输的特点,大规模连接导致系统必须使用非正交的接入方式,而零星传输的特性则使接入用户行为具有稀疏性。基于以上特性,相关文献提出了基于压缩感知的多用户检测技术。从用户行为及用户数据的检测性能方面对多用户检测技术进行分析研究,并通过仿真分析得出新的结论：尽管非正交扩频码的互相关性会影响接收端对用户行为及用户数据的检测性能,但CS-MUD 仍然可以有效地支持大规模连接用户下稀疏传输的场景。     

单权值优化发射波束MIMO传输方案

针对无线通信系统越来越高的传输速率需求,提出了一种新的多天线传输方案。该方案将非正交多址接入与波束形成相结合。在发射端,多路信号进行加权叠加,然后对该叠加信号加权形成波束。在接收端,将信号的能量、误码率等信息反馈到发射端用于权值优化。发射端收到反馈信息后,根据误码率对叠加权值进行调整,然后用单权值优化方法对波束权值进行调整,两部分联合优化提高系统的综合性能。实验仿真结果表明,与以往提出的多天线传输方案相比,该方案的传输速率和权值收敛速度都有所提高。     

A joint swarm intelligence algorithm for multi-user detection in MIMO-OFDM system

In the multi-input multi-output orthogonal frequency division multiplexing (MIMO-OFDM) system, traditional multi-user detection (MUD) algorithms that usually used to suppress multiple access interference are difficult to balance system detection performance and the complexity of the algorithm. To solve this problem, this paper proposes a joint swarm intelligence algorithm called Ant Colony and Particle Swarm Optimisation (AC-PSO) by integrating particle swarm optimisation (PSO) and ant colony optimisation (ACO) algorithms. According to simulation results, it has been shown that, with low computational complexity, the MUD for the MIMO-OFDM system based on AC-PSO algorithm gains comparable MUD performance with maximum likelihood algorithm. Thus, the proposed AC-PSO algorithm provides a satisfactory trade-off between computational complexity and detection performance.     

非正交多址技术中利用对称矩阵的用户分组

现有非正交多址接入技术中,用户分组算法的实现首先对信道相似度门限值进行判断,选出候选成组用户;进而对候选成组用户的信道增益差进行比较,选出最优的成组用户。然而,上述分步求解算法中信道相似度门限值的设置存在一定的随机性,导致候选成组用户的选取不准确,从而影响分组结果,限制系统性能的提升。针对上述问题,提出利用对称矩阵的用户分组算法,对用户信道相似度进行非线性变换,而后将用户信道相似度和增益差线性求和构建成新的信道信息矩阵,进一步利用该矩阵的对称性进行求解。仿真分析表明该方法分组结果比设置门限的传统方法更优,在不同用户数目时系统容量均得到提升。在传统方法门限值为0.95时,所提算法系统容量在用户数为16时提升了13.4 Mb/s。     

An energy-efficient power allocation scheme for millimeter-wave MIMO-NOMA systems

There are many challenges in fifth generation (5G) telecommunication systems, due to the increasing demands and applications. The most important of which are need to have higher energy efficiency (EE) and spectral efficiency (SE). They are critical in the practical multiple-input multiple-output (MIMO) telecommunication systems. Non-orthogonal multiple access (NOMA) methods and millimeter-waves can be used in conjunction with MIMO systems to improve their EE and SE performance. In this paper, we investigate the application of NOMA and mm-Wave transmission in the downlink of MIMO systems. Then, we formulate the optimization problem for users in MIMO-NOMA systems to maximize the EE that is subject to minimum data rate to satisfy required quality of service (QoS) and maximum transmission power. To achieve the optimal power allocation for users, we reach a problem for the EE maximization that is non-convex and solution of the optimization problem is not trivial. We exploit a lower bound of the data rate and the Lagrange dual function to convert it to a convex and unconstrained problem, which is easy to solve. In the next step, we derive a relation for determining the optimal power allocation of users. In addition, a numerical algorithm is presented that can be used to solve the problem. According to the simulation results of the proposed algorithm, our method performs better and provides higher EE than both orthogonal multiple access and equal power allocation schemes.     

Iterative multi-user detection and decoding for space-time block coding systems

1 Introduction Recently space–time coding (STC) techniques [1] are designed to combat fading in wireless links by utilizing multiple antenna systems, in which transmit diversity and coding gains can be exploited without sacrificing additional power and b…