技术领域
[0001] 本
发明涉及多用户检测技术领域，特别是涉及一种基于动态自适应压缩感知的多用户检测方法及电子设备。
背景技术
[0002] 上行免授权非
正交多址接入NOMA(Non-orthogonal Multiple Access)系统是实现5G时代超高可靠低时延通信URLLC(Ultra Reliable and Low Latency Communication)的重要候选方案。
[0003] 在移动通信系统中，基站需要对接收到的
叠加信号恢复为多个用户发送的原始信号，从而完成对接收信号的解调和译码，这一过程称之为多用户检测。在传统的移动通信系统中，基站要实现多用户检测，需要在接收到用户传输的数据之前，预先知道激活用户数以及哪些用户处于激活状态，然后才能将接收到的
叠加信号恢复为多个用户发送的原始信号并完成对接收信号的解调和译码。
[0004] 区别于传统的移动通信系统，在URLLC场景下的上行免授权NOMA系统中，基站在接收到用户传输的数据之前，不会收到用户的信息，从而无法在接收到用户传输的数据之前知道激活用户数以及哪些用户处于激活状态。
[0005] 因此，在URLLC场景下的上行免授权NOMA系统中，基站只能在接收到用户传输的数据之后，确认激活用户数以及哪些用户处于激活状态，以实现多用户检测。
[0006] 目前，对于URLLC场景下的上行免授权NOMA系统，在接收到用户传输的数据之后，如何确认激活用户数以及哪些用户处于激活状态以实现多用户检测仍处于研究阶段，还没有切实可行的实现方案。
发明内容
[0007] 本发明
实施例的目的在于提供一种基于动态自适应压缩感知的多用户检测方法、装置、电子设备及计算机可读存储介质，以在URLLC场景下的上行免授权NOMA系统中实现多用户检测。具体技术方案如下：
[0008] 一种基于动态自适应压缩感知的多用户检测方法，应用于基站，包括以下步骤：
[0009] A、获得预设数量个时隙的接收信号。
[0010] B、根据每个时隙内，接入基站的用户总数K，计算获得每个时隙中，接入基站的全部K个用户的等效信道矩阵H[j]。
[0011] C、将上一时隙的激活用户集及其所对应的等效信道矩阵，作为当前第j时隙的初始化激活用户集和初始化等效信道矩阵；根据该初始化等效信道矩阵和当前第j时隙的接收信号，计算获得当前第j时隙的初始化残余信号并记录；当j＝1时，所述初始化激活用户集为空集。
[0012] D、判断所述当前第j时隙的初始化残余信号是否小于等于总平均噪声功率。
[0013] 如果是，则将该初始化激活用户集确定为当前第j时隙的激活用户集，执行步骤G。
[0014] 如果否，则基于初始化激活用户集，更新当前第j时隙的初始估计激活用户集；将初始估计激活用户集作为当前估计激活用户集，执行步骤E。
[0015] E、根据当前第j时隙接入基站的全部K个用户，在当前第j时隙的等效信道矩阵H[j]，确定当前估计激活用户集所对应的当前等效信道矩阵；根据该当前等效信道矩阵和当前第j时隙的接收信号，计算获得当前第j时隙的当前残余信号并记录。
[0016] F、判断所述当前残余信号是否大于总平均噪声功率。
[0017] 如果当前残余信号大于总平均噪声功率，则判断当前残余信号是否大于上一次记录的残余信号；所述上一次记录的残余信号初始值为步骤C中记录的初始化残余信号。
[0018] 如果当前残余信号大于上一次记录的残余信号，则更新当前估计激活用户集的估计用户数，并相应地更新当前估计激活用户集中的用户，返回步骤E。
[0019] 如果当前残余信号不大于上一次记录的残余信号，则更新当前估计激活用户集中的用户，返回步骤E。
[0020] 如果当前残余信号不大于总平均噪声功率，则将当前估计激活用户集确定为当前第j时隙的激活用户集，执行步骤G。
[0021] G、根据当前第j时隙的激活用户集所对应的等效信道矩阵以及当前第j时隙的接收信号，利用恢复信号计算公式，计算恢复信号；判断预设数量个时隙是否都已计算出恢复信号；如果是，则返回步骤A；如果否，则选择下一个时隙作为当前第j时隙，返回步骤C。
[0022] 一种基于动态自适应压缩感知的多用户检测装置，包括：
[0023] 接收信号获得模
块，用于获得预设数量个时隙的接收信号；根据每个时隙内，接入基站的用户总数K，计算获得每个时隙中，接入基站的全部K个用户的等效信道矩阵H[j]。
[0024] 初始化模块，用于将上一时隙的激活用户集及其所对应的等效信道矩阵，作为当前第j时隙的初始化激活用户集和初始化等效信道矩阵；根据该初始化等效信道矩阵和当前第j时隙的接收信号，计算获得当前第j时隙的初始化残余信号并记录；当j＝1时，所述初始化激活用户集为空集。
[0025] 第一判断模块，用于判断所述当前第j时隙的初始化残余信号是否小于等于总平均噪声功率；如果是，则将该初始化激活用户集确定为当前第j时隙的激活用户集，触发第二计算模块；如果否，则基于初始化激活用户集，更新当前第j时隙的初始估计激活用户集；将初始估计激活用户集作为当前估计激活用户集，触发第一计算模块。
[0026] 第一计算模块，用于根据当前第j时隙接入基站的全部K个用户，在当前第j时隙的等效信道矩阵，确定当前估计激活用户集所对应的当前等效信道矩阵；根据该当前等效信道矩阵和当前第j时隙的接收信号，计算获得当前第j时隙的当前残余信号并记录。
[0027] 第二判断模块，判断所述当前残余信号是否大于总平均噪声功率；如果当前残余信号大于总平均噪声功率，则判断当前残余信号是否大于上一次记录的残余信号；所述上一次记录的残余信号初始值为初始化模块中记录的初始化残余信号；如果当前残余信号大于上一次记录的残余信号，则更新当前估计激活用户集的估计用户数，并相应地更新当前估计激活用户集中的用户，触发第一计算模块；如果当前残余信号不大于上一次记录的残余信号，则更新当前估计激活用户集中的用户，触发第一计算模块；如果当前残余信号不大于总平均噪声功率，则将当前估计激活用户集确定为当前第j时隙的激活用户集，触发第二计算模块。
[0028] 第二计算模块，用于根据当前第j时隙的激活用户集所对应的等效信道矩阵以及当前第j时隙的接收信号，利用恢复信号计算公式，计算恢复信号；判断预设数量个时隙是否都已计算出恢复信号；如果是，则触发接收信号获得模块；如果否，则选择下一个时隙作为当前第j时隙，触发初始化模块。
[0029] 一种电子设备，包括处理器、通信
接口、
存储器和通信总线，其中，处理器，
通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信。
[0031] 处理器，用于执行存储器上所存放的程序时，实现以下步骤：
[0032] A、获得预设数量个时隙的接收信号。
[0033] B、根据每个时隙内，接入基站的用户总数K计算获得每个时隙中，接入基站的全部K个用户的等效信道矩阵H[j]。
[0034] C、将上一时隙的激活用户集及其所对应的等效信道矩阵，作为当前第j时隙的初始化激活用户集和初始化等效信道矩阵；根据该初始化等效信道矩阵和当前第j时隙的接收信号，计算获得当前第j时隙的初始化残余信号并记录；当j＝1时，所述初始化激活用户集为空集。
[0035] D、判断所述当前第j时隙的初始化残余信号是否小于等于总平均噪声功率。
[0036] 如果是，则将该初始化激活用户集确定为当前第j时隙的激活用户集，执行步骤G。
[0037] 如果否，则基于初始化激活用户集，更新当前第j时隙的初始估计激活用户集；将初始估计激活用户集作为当前估计激活用户集，执行步骤E。
[0038] E、根据当前第j时隙接入基站的全部K个用户，在当前第j时隙的等效信道矩阵H[j]，确定当前估计激活用户集所对应的当前等效信道矩阵；根据该当前等效信道矩阵和当前第j时隙的接收信号，计算获得当前第j时隙的当前残余信号并记录。
[0039] F、判断所述当前残余信号是否大于总平均噪声功率。
[0040] 如果当前残余信号大于总平均噪声功率，则判断当前残余信号是否大于上一次记录的残余信号；所述上一次记录的残余信号初始值为步骤C中记录的初始化残余信号。
[0041] 如果当前残余信号大于上一次记录的残余信号，则更新当前估计激活用户集的估计用户数，并相应地更新当前估计激活用户集中的用户，返回步骤E。
[0042] 如果当前残余信号不大于上一次记录的残余信号，则更新当前估计激活用户集中的用户，返回步骤E。
[0043] 如果当前残余信号不大于总平均噪声功率，则将当前估计激活用户集确定为当前第j时隙的激活用户集，执行步骤G。
[0044] G、根据当前第j时隙的激活用户集所对应的等效信道矩阵以及当前第j时隙的接收信号，利用恢复信号计算公式，计算恢复信号；判断预设数量个时隙是否都已计算出恢复信号；如果是，则返回步骤A；如果否，则选择下一个时隙作为当前第j时隙，返回步骤C。
[0045] 一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现以下步骤：
[0046] A、获得预设数量个时隙的接收信号。
[0047] B、根据每个时隙内，接入基站的用户总数K，计算获得每个时隙中，接入基站的全部K个用户的等效信道矩阵H[j]。
[0048] C、将上一时隙的激活用户集及其所对应的等效信道矩阵，作为当前第j时隙的初始化激活用户集和初始化等效信道矩阵；根据该初始化等效信道矩阵和当前第j时隙的接收信号，计算获得当前第j时隙的初始化残余信号并记录；当j＝1时，所述初始化激活用户集为空集。
[0049] D、判断所述当前第j时隙的初始化残余信号是否小于等于总平均噪声功率。
[0050] 如果是，则将该初始化激活用户集确定为当前第j时隙的激活用户集，执行步骤G。
[0051] 如果否，则基于初始化激活用户集，更新当前第j时隙的初始估计激活用户集；将初始估计激活用户集作为当前估计激活用户集，执行步骤E。
[0052] E、根据当前第j时隙接入基站的全部K个用户，在当前第j时隙的等效信道矩阵H[j]，确定当前估计激活用户集所对应的当前等效信道矩阵；根据该当前等效信道矩阵和当前第j时隙的接收信号，计算获得当前第j时隙的当前残余信号并记录。
[0053] F、判断所述当前残余信号是否大于总平均噪声功率。
[0054] 如果当前残余信号大于总平均噪声功率，则判断当前残余信号是否大于上一次记录的残余信号；所述上一次记录的残余信号初始值为步骤C中记录的初始化残余信号。
[0055] 如果当前残余信号大于上一次记录的残余信号，则更新当前估计激活用户集的估计用户数，并相应地更新当前估计激活用户集中的用户，返回步骤E。
[0056] 如果当前残余信号不大于上一次记录的残余信号，则更新当前估计激活用户集中的用户，返回步骤E。
[0057] 如果当前残余信号不大于总平均噪声功率，则将当前估计激活用户集确定为当前第j时隙的激活用户集，执行步骤G。
[0058] G、根据当前第j时隙的激活用户集所对应的等效信道矩阵以及当前第j时隙的接收信号，利用恢复信号计算公式，计算恢复信号；判断预设数量个时隙是否都已计算出恢复信号；如果是，则返回步骤A；如果否，则选择下一个时隙作为当前第j时隙，返回步骤C。
[0059] 本发明实施例还提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述任一所述的基于动态自适应压缩感知的多用户检测方法。
[0060] 本发明实施例提供的基于动态自适应压缩感知的多用户检测方法、装置、电子设备及计算机可读存储介质，使用上一个时隙的检测结果为下一个时隙的检测提供初始化信息。在每个时隙中，对估计激活用户集进行多次更新并相应的计算残余信号。根据每次计算的残余信号与上一次计算的残余信号进行大小比较的结果，确定是否需要调整估计激活用户数，继而根据确定好的激活用户数再去更新激活用户集及残余信号，直到残余信号小于等于平均噪声功率。此时，估计的激活用户集等于真实的激活用户集，真实的激活用户数以及哪些用户处于激活状态都可以被确认，从而可以对接收到的多个用户发送来的叠加信号进行准确恢复。因此，本发明实施例提供的基于动态自适应压缩感知的多用户检测方法、装置、电子设备及存储介质，可以在URLLC场景下的上行免授权NOMA系统中实现多用户检测。
[0061] 当然，实施本发明的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
[0062] 为了更清楚地说明本发明实施例或
现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0063] 图1为本发明实施例提供的一种基于动态自适应压缩感知的多用户检测方法的
流程图；
[0064] 图2为图1提供的基于动态自适应压缩感知的多用户检测方法中，更新初始估计激活用户集的步骤流程图；
[0065] 图3为图1提供的基于动态自适应压缩感知的多用户检测方法中，更新当前估计激活用户集的步骤流程图；
[0066] 图4为本发明实施例提供的一种基于动态自适应压缩感知的多用户检测装置的结构示意图；
[0067] 图5为本发明实施例提供的一种基于动态自适应压缩感知的多用户检测的电子设备的结构示意图；
[0068] 图6为本发明实施例提供的基于动态自适应压缩感知的多用户检测方法与其他多用户检测方法，检测的误比特率BER随
信噪比变化的仿真结果；
[0069] 图7为信噪比SNR为2dB时，本发明实施例提供的基于动态自适应压缩感知的多用户检测方法与其他多用户检测方法，检测的误比特率BER随激活用户个数变化的仿真结果。
具体实施方式
[0070] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0071] 为了能够在URLLC场景下的上行免授权NOMA系统中实现多用户检测，本发明实施例提供了一种基于动态自适应压缩感知的多用户检测方法、装置、电子设备及存储介质。
[0072] 首先，对本发明实施例提供的基于动态自适应压缩感知的多用户检测方法进行详细描述。
[0073] 参见图1，本发明实施例提供的基于动态自适应压缩感知的多用户检测方法，包括以下步骤：
[0074] A、获得预设数量个时隙的接收信号。
[0075] B、根据每个时隙内，接入基站的用户总数K，计算获得每个时隙中，接入基站的全部K个用户的等效信道矩阵H[j]。
[0076] C、将上一时隙的激活用户集及其所对应的等效信道矩阵，作为当前第j时隙的初始化激活用户集和初始化等效信道矩阵；根据该初始化等效信道矩阵和当前第j时隙的接收信号，计算获得当前第j时隙的初始化残余信号并记录；当j＝1时，初始化激活用户集为空集。
[0077] D、判断当前第j时隙的初始化残余信号是否小于等于总平均噪声功率。
[0078] D1、如果是，则将该初始化激活用户集确定为当前第j时隙的激活用户集，执行步骤G。
[0079] D2、如果否，则基于初始化激活用户集，更新当前第j时隙的初始估计激活用户集；将初始估计激活用户集作为当前估计激活用户集，执行步骤E。
[0080] E、根据当前第j时隙接入基站的全部K个用户，在当前第j时隙的等效信道矩阵H[j]，确定当前估计激活用户集所对应的当前等效信道矩阵；根据该当前等效信道矩阵和当前第j时隙的接收信号，计算获得当前第j时隙的当前残余信号并记录。
[0081] F、判断当前残余信号是否大于总平均噪声功率。
[0082] F1、如果当前残余信号大于总平均噪声功率，则判断当前残余信号是否大于上一次记录的残余信号；其中，上一次记录的残余信号初始值为步骤C中记录的初始化残余信号。
[0083] F101、如果当前残余信号大于上一次记录的残余信号，则更新当前估计激活用户集的估计用户数，并相应地更新当前估计激活用户集中的用户，返回步骤E。
[0084] F102、如果当前残余信号不大于上一次记录的残余信号，则更新当前估计激活用户集中的用户，返回步骤E。
[0085] F2、如果当前残余信号不大于总平均噪声功率，则将当前估计激活用户集确定为当前第j时隙的激活用户集，执行步骤G。
[0086] G、根据当前第j时隙的激活用户集所对应的等效信道矩阵以及当前第j时隙的接收信号，利用恢复信号计算公式，计算恢复信号；判断预设数量个时隙是否都已计算出恢复信号；如果是，则返回步骤A；如果否，则选择下一个时隙作为当前第j时隙，返回步骤C。
[0087] 本发明实施例提供的基于动态自适应压缩感知的多用户检测方法，使用上一个时隙的检测结果为下一个时隙的检测提供初始化信息。在每个时隙中，对估计激活用户集进行多次更新并相应的计算残余信号。根据每次计算的残余信号与上一次计算的残余信号进行大小比较的结果，相应地调整估计激活用户数，继而根据调整后的激活用户数再去更新激活用户集及残余信号，直到残余信号小于等于平均噪声功率。此时，估计的激活用户集等于真实的激活用户集，真实的激活用户数以及哪些用户处于激活状态都可以被确认，从而可以对接收到的多个用户发送来的叠加信号进行准确恢复。因此，本发明实施例提供的基于动态自适应压缩感知的多用户检测方法，可以在URLLC场景下的上行免授权NOMA系统中实现多用户检测。
[0088] 上述实施例中，获得预设数量个时隙的接收信号，是指获得连续的预设数量个时隙的接收信号。该接收信号是多个用户发送来的叠加信号。
[0089] 此外，计算获得每个时隙中，接入基站的全部K个用户的等效信道矩阵H[j]，是指根据每个时隙中，接入基站的用户总数K，以及基站的正交频分复用OFDM
子载波的个数N，计算获得一个N行K列的矩阵。其中，N是基站的配置参数，为已知量。每个时隙接入基站的用户总数K可以是不同的，当用户进入基站的
覆盖范围时，用户会向基站发送注册信息，基站即可获取每个时隙接入基站的用户总数K。矩阵中的元素hkn＝gknskn。其中，gkn是基站为用户k在基站第n个子载波上估计的信道增益，skn是基站为用户k设置的扩频序列sk中第n个元素，二者均为基站可以直接获得的已知量。
[0090] 再有，激活用户集中的元素，可以是基站为发送非零信号的激活用户所设置的编号索引。估计激活用户集，即是对该激活用户编号索引的估计集。
[0091] 在上述实施例的步骤C中，根据初始化等效信道矩阵和当前第j时隙的接收信号，计算获得当前第j时隙的初始化残余信号，以及步骤E中根据当前等效信道矩阵和当前第j时隙的接收信号，计算获得当前第j时隙的当前残余信号，均可以根据下述公式计算：
[0092]
[0093] 其中，r[j][i]为初始化残余信号或当前残余信号，y[j]为当前第j时隙的接收信号。j为时隙号，i为更新估计激活用户集的次数，i≥0。具体的，在步骤C中，根据初始化等效信道矩阵和当前第j时隙的接收信号，计算获得当前第j时隙的初始化残余信号，此时i＝0。在步骤E中，根据当前等效信道矩阵和当前第j时隙的接收信号，计算获得当前第j时隙的当前残余信号，此时i≥1。
[0094] 上述公式中，I[j][i]为激活用户集。在步骤C中，i＝0，激活用户集I[j][i]为初始化激活用户集，即上一个时隙的激活用户集。在步骤E中，i≥1，I[j][i]为当前估计激活用户集。当[j][i]前估计激活用户集I ，是指当前第j时隙，第i次更新的估计激活用户集。
[0095] 为激活用户集I[j][i]所对应的等效信道矩阵。具体的，根据激活用户集I[j][i]中的用户编号索引，从当前第j时隙，接入基站的全部K个用户在当前第j时隙的等效信道矩阵H[j]中，获取用户编号索引所对应的列，形成一个新的矩阵，将该矩阵作为激活用户集I[j][i]所对应的等效信道矩阵。当i＝0时， 为初始化等效信道矩阵，即初始化激活用户集所对应的等效信道矩阵；当i≠0时， 为当前等效信道矩阵，即当前估计激活用户集所对应的等效信道矩阵。
[0096] 为 的广义逆矩阵。
[0097] 在上述实施例的步骤D中，判断当前第j时隙的初始化残余信号是否小于等于总平均噪声功率。关于总平均噪声功率的值，在对本发明实施例进行仿真时，使用的是理想的高斯白噪声。因此，可以在仿真的时候通过设置信噪比来确定高斯白噪声的功率。在实际应用中，总平均噪声功率可以通过测量基站所在的移动通信系统的噪声功率值来获取。
[0098] 此外，在步骤D中，基于初始化激活用户集，更新当前第j时隙的初始估计激活用户集，可以首先基于初始化激活用户集的用户个数，确定当前第j时隙的初始估计激活用户集的用户个数，分以下两种情况：
[0099] 当j＝1时，初始化激活用户集为空集。此时，可以为当前第j时隙的初始估计激活用户集的用户个数设置为1。
[0100] 当j≠1时，可以将初始化激活用户集的用户个数除以2后取整数，将该整数作为当前第j时隙的初始估计激活用户集的用户个数。具体的，可以参见以下公式：
[0101]
[0102] 其中，u为当前第j时隙的初始估计激活用户集的用户个数，Ic为初始化激活用户集，|Ic|为初始化激活用户集的大小，即初始化激活用户集的用户个数。
[0103] 然后，基于当前第j时隙的初始估计激活用户集的用户个数，更新当前第j时隙的初始估计激活用户集。具体步骤可参见图2，图2为本发明实施例提供的基于动态自适应压缩感知的多用户检测方法中，更新初始估计激活用户集的步骤流程图。
[0104] 如图2所示，更新初始估计激活用户集的步骤如下：
[0105] S201：将初始化残余信号，与当前第j时隙，接入基站的全部K个用户，在当前第j时隙的等效信道矩阵H[j]的共轭转置矩阵(H[j])H相乘，从该乘积形成的K行一列的K维列向量中，选取绝对值最大的u个分量所在行的序号，作为初始初级激活用户集的激活用户的编号索引；将初始初级激活用户集的激活用户的编号索引的集合，作为初始初级激活用户集。
[0106] S202：将初始初级激活用户集，与初始化激活用户集，取并集，生成初始备选估计激活用户集。
[0107] S203：根据初始备选估计激活用户集中的用户编号索引，从当前第j时隙接入基站的全部K个用户的等效信道矩阵H[j]中，选取初始备选估计激活用户集中全部用户编号索引所对应的列，组成新的矩阵，作为初始备选估计激活用户集的等效信道矩阵。
[0108] S204：使用初始备选估计激活用户集的等效信道矩阵，与当前第j时隙的接收信号，利用恢复信号计算公式，计算备选恢复信号。
[0109] S205：从备选恢复信号中选取绝对值最大的u个分量所在行的序号，作为初始估计激活用户集的激活用户的编号索引。将初始估计激活用户集的激活用户的编号索引的集合，作为初始估计激活用户集，完成对初始估计激活用户集的更新。
[0110] 在其他实施例中，还可以将初始初级激活用户集或初始备选估计激活用户集直接作为更新的初始估计激活用户集。
[0111] 在上述实施例的步骤F中，判断当前残余信号是否大于上一次记录的残余信号，可以通过判断当前残余信号的二范数是否大于上一次记录的残余信号的二范数的方式来实现。
[0112] 此外，在上述实施例的步骤F中，还包含有更新当前估计激活用户集的估计用户数和更新当前估计激活用户集的操作。具体的，更新当前估计激活用户集的估计用户数，可以将估计用户数加1，即每次的更新步进为1。更新当前估计激活用户集的步骤，可参见图3，图3为本发明实施例提供的基于动态自适应压缩感知的多用户检测方法中，更新当前估计激活用户集的步骤流程图。
[0113] 如图3所示，更新当前估计激活用户集的步骤如下：
[0114] S301：将上一次执行步骤E时所记录的残余信号，与当前第j时隙，接入基站的全部K个用户，在当前第j时隙的等效信道矩阵H[j]的共轭转置矩阵(H[j])H相乘，从该乘积形成K行一列的K维列向量中，选取绝对值最大的u个分量所在行的序号，作为激活用户的编号索引；将编号索引的集合作为初级激活用户集。
[0115] S302：将初级激活用户集，与上一次执行步骤F时更新的估计激活用户集，取并集，生成备选估计激活用户集。
[0116] S303：根据备选估计激活用户集中的用户编号索引，从当前第j时隙接入基站的全部K个用户的等效信道矩阵H[j]中，选取备选估计激活用户集中全部用户编号索引所对应的列，组成新的矩阵，作为备选估计激活用户集的等效信道矩阵。
[0117] S304：使用备选估计激活用户集的等效信道矩阵，与当前第j时隙的接收信号，利用恢复信号计算公式，计算备选恢复信号。
[0118] S305：从备选恢复信号中选取绝对值最大的u个分量所在行的序号，作为当前估计激活用户集中激活用户的编号索引。将当前估计激活用户集中激活用户的编号索引的集合，作为当前估计激活用户集，完成对当前估计激活用户集的更新。
[0119] 在其他实施例中，还可以将初级激活用户集或备选估计激活用户集直接作为更新的当前估计激活用户集。
[0120] 在上述实施例中，多次提到恢复信号计算公式，该公式具体为：
[0121]
[0122] 其中，x[j]为第j时隙的恢复信号或备选恢复信号，I[j][i]为第j时隙，第i次更新的估计激活用户集，y[j]为第j时隙的接收信号。
[0123] 为第j时隙，第i次更新的估计激活用户集所对应的等效信道矩阵，有关激活用户集所对应的等效信道矩阵的生成方法，上述实施例中已经提到，此处不再赘述。
[0124] 为 的广义逆矩阵。
[0125] 本发明实施例提供的基于动态自适应压缩感知的多用户检测方法，使用上一个时隙的检测结果为下一个时隙的检测提供初始化信息。在每个时隙中，基于上一次更新的估计激活集和计算的残余信号，对估计激活用户集循环更新并相应的计算残余信号。根据每次计算的残余信号与上一次计算的残余信号进行大小比较的结果，确定是否需要将估计激活用户数+1，继而根据确定好的激活用户数再去更新激活用户集及残余信号，直到残余信号小于等于平均噪声功率。此时，估计的激活用户集等于真实的激活用户集，真实的激活用户数以及哪些用户处于激活状态都可以被确认，从而可以对接收到的多个用户发送来的叠加信号进行准确恢复。因此，本发明实施例提供的基于动态自适应压缩感知的多用户检测方法，可以在URLLC场景下的上行免授权NOMA系统中实现多用户检测。
[0126] 然后，对本发明实施例提供的基于动态自适应压缩感知的多用户检测装置进行详细描述。
[0127] 如图4所示，本发明实施例提供的基于动态自适应压缩感知的多用户检测装置400，包括：
[0128] 接收信号获得模块401，用于获得预设数量个时隙的接收信号；根据每个时隙内，接入基站的用户总数K，计算获得每个时隙中，接入基站的全部K个用户的等效信道矩阵H[j]。
[0129] 初始化模块402，用于将上一时隙的激活用户集及其所对应的等效信道矩阵，作为当前第j时隙的初始化激活用户集和初始化等效信道矩阵；根据该初始化等效信道矩阵和当前第j时隙的接收信号，计算获得当前第j时隙的初始化残余信号并记录；当j＝1时，初始化激活用户集为空集。
[0130] 第一判断模块403，用于判断当前第j时隙的初始化残余信号是否小于等于总平均噪声功率；如果是，则将该初始化激活用户集确定为当前第j时隙的激活用户集，触发第二计算模块406；如果否，则基于初始化激活用户集，更新当前第j时隙的初始估计激活用户集；将初始估计激活用户集作为当前估计激活用户集，触发第一计算模块404。
[0131] 第一计算模块404，用于根据当前第j时隙接入基站的全部K个用户，在当前第j时隙的等效信道矩阵，确定当前估计激活用户集所对应的当前等效信道矩阵；根据该当前等效信道矩阵和当前第j时隙的接收信号，计算获得当前第j时隙的当前残余信号并记录。
[0132] 第二判断模块405，判断当前残余信号是否大于总平均噪声功率；如果当前残余信号大于总平均噪声功率，则判断当前残余信号是否大于上一次记录的残余信号；其中，上一次记录的残余信号初始值为初始化模块中记录的初始化残余信号；如果当前残余信号大于上一次记录的残余信号，则更新当前估计激活用户集的估计用户数，并相应地更新当前估计激活用户集中的用户，触发第一计算模块404；如果当前残余信号不大于上一次记录的残余信号，则更新当前估计激活用户集中的用户，触发第一计算模块404；如果当前残余信号不大于总平均噪声功率，则将当前估计激活用户集确定为当前第j时隙的激活用户集，触发第二计算模块406。
[0133] 第二计算模块406，用于根据当前第j时隙的激活用户集所对应的等效信道矩阵以及当前第j时隙的接收信号，利用恢复信号计算公式，计算恢复信号；判断预设数量个时隙是否都已计算出恢复信号；如果是，则触发接收信号获得模块；如果否，则选择下一个时隙作为当前第j时隙，触发初始化模块。
[0134] 本发明实施例提供的基于动态自适应压缩感知的多用户检测装置，使用上一个时隙的检测结果为下一个时隙的检测提供初始化信息。在每个时隙中，基于上一次更新的估计激活集和计算的残余信号，对估计激活用户集进行多次更新并相应的计算残余信号。根据每次计算的残余信号与上一次计算的残余信号进行大小比较的结果，确定是否需要调整估计激活用户数，继而根据确定好的激活用户数再去更新激活用户集及残余信号，直到残余信号小于等于平均噪声功率。此时，估计的激活用户集等于真实的激活用户集，真实的激活用户数以及哪些用户处于激活状态都可以被确认，从而可以对接收到的多个用户发送来的叠加信号进行准确恢复。因此，本发明实施例提供的电子设备，可以应用于URLLC场景下的上行免授权NOMA系统中，并帮助URLLC场景下的上行免授权NOMA系统实现多用户检测。
[0135] 本发明实施例还提供了一种电子设备，如图5所示，包括处理器501、通信接口502、存储器503和通信总线504，其中，处理器501，通信接口502，存储器503通过通信总线504完成相互间的通信。
[0136] 存储器503，用于存放计算机程序。
[0137] 处理器501，用于执行存储器503上所存放的程序时，实现上述任一基于动态自适应压缩感知的多用户检测方法的步骤。
[0138] 本发明实施例提供的电子设备，使用上一个时隙的检测结果为下一个时隙的检测提供初始化信息。在每个时隙中，基于上一次更新的估计激活集和计算的残余信号，对估计激活用户集进行多次更新并相应的计算残余信号。根据每次计算的残余信号与上一次计算的残余信号进行大小比较的结果，确定是否需要将估计激活用户数+1，继而根据确定好的激活用户数再去更新激活用户集及残余信号，直到残余信号小于等于平均噪声功率。此时，估计的激活用户集等于真实的激活用户集，真实的激活用户数以及哪些用户处于激活状态都可以被确认，从而可以对接收到的多个用户发送来的叠加信号进行准确恢复。因此，本发明实施例提供的电子设备，可以应用于URLLC场景下的上行免授权NOMA系统中，并帮助URLLC场景下的上行免授权NOMA系统实现多用户检测。
[0139] 本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质。该计算机可读存储介质内存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，实现上述任一基于动态自适应压缩感知的多用户检测方法的步骤。
[0140] 本发明实施例提供的计算机存储介质中存储的计算机程序，使用上一个时隙的检测结果为下一个时隙的检测提供初始化信息。在每个时隙中，基于上一次更新的估计激活集和计算的残余信号，对估计激活用户集循环更新并相应的计算残余信号。根据每次计算的残余信号与上一次计算的残余信号进行大小比较的结果，确定是否需要将估计激活用户数+1，继而根据确定好的激活用户数再去更新激活用户集及残余信号，直到残余信号小于等于平均噪声功率。此时，估计的激活用户集等于真实的激活用户集，真实的激活用户数以及哪些用户处于激活状态都可以被确认，从而可以对接收到的多个用户发送来的叠加信号进行准确恢复。因此，本发明实施例提供的计算机存储介质中存储的计算机程序，可以应用于URLLC场景下的上行免授权NOMA系统中，并帮助URLLC场景下的上行免授权NOMA系统实现多用户检测。
[0141] 然后，对本发明实施例提供的基于动态自适应压缩感知的多用户检测方法，与其他多用户检测方法，检测误比特率BER性能随信噪比变化的仿真结果进行描述。
[0142] 首先，对仿真过程中，所需要的各项仿真参数进行描述：
[0143] 设置1个基站，共有256个用户接入到该基站，即K＝256。为基站配置128个OFDM子载波，即N＝128，此时，基站的过载因子为200％。这里，基站的过载因子为接入基站的用户总数与基站子载波个数的比值。此外，基站为每个用户设置的扩频序列长度也为128。
[0144] 然后，假设激活用户向基站传输信号的信道为加性白高斯噪声AWGN信道。该信道的等效信道矩阵为，基于伪随机序列的托普利兹Toeplitz矩阵。激活用户向基站传输的信号为QPSK调制信号。
[0145] 基于上述各项参数，对连续7个时隙的接收信号，使用本发明实施例提供的基于动态自适应压缩感知的多用户检测方法、基于传统压缩感知的多用户检测方法，以及基于动态压缩感知的多用户检测方法分别进行多用户检测的仿真。
[0146] 其中，基于传统压缩感知的多用户检测方法，引入正交匹配追踪
算法对每个时隙独立进行检测，需要已知用户活动稀疏度，即激活用户数。基于动态压缩感知的多用户检测方法，引入正交
匹配追踪算法并利用上一个时隙的激活用户集作为下一个时隙的初始激活用户集来进行检测，同样需要已知用户活动稀疏度。因此，为了能够将这两种多用户检测方法与本发明实施例所提供的多用户检测方法进行仿真对比，在仿真时，为3种方法的仿真均预先设置激活用户数为30。
[0147] 如图4所示，上述3种方法的仿真所检测的误比特率BER性能随信噪比变化的仿真结果参见图4。
[0148] 如图6所示，横轴代表信噪比SNR，单位是dB；纵轴代表误比特率BER，误比特率BER为传输的错误比特数与传输的总比特数之比的百分比表现方式。采用符号+绘制的曲线为基于传统压缩感知的多用户检测方法检测的误比特率BER仿真曲线，采用符号▽绘制的曲线为动态压缩感知的多用户检测方法检测的误比特率BER仿真曲线，采用符号Ο绘制的曲线为本发明实施例提供的基于动态自适应压缩感知的多用户检测方法检测的误比特率BER仿真曲线。
[0149] 从图6可以看到，在整个信噪比SNR范围内，本发明实施例提供的基于动态自适应压缩感知的多用户检测方法检测的误比特率BER，始终低于基于传统压缩感知的多用户检测方法检测的误比特率BER。并且，随着信噪比SNR的增加，本发明实施例提供的基于动态自适应压缩感知的多用户检测方法检测的误比特率BER，优于基于传统压缩感知的多用户检测方法检测的误比特率BER的程度，越来越明显。这主要得益于，本发明实施例考虑到了相邻时隙之间，基站接收信号的临时相关性：在每个时隙中，都将其上一时隙的激活用户集及其所对应的等效信道矩阵，作为本时隙的初始化激活用户集和初始化等效信道矩阵。此外，在每次估计激活用户集时，引入回溯思想，基于上一次更新的估计激活用户集以及相应计算的残余信号，更新本次的估计激活用户集，故而提高了估计的准确性。
[0150] 如图6所示，在误比特率BER为10-5时，与基于动态压缩感知的多用户检测方法相比，本发明实施例提供的基于动态自适应压缩感知的多用户检测方法，损失了约4dB的信噪比SNR。这是因为，本发明实施例提供的基于动态自适应压缩感知的多用户检测方法，在激活用户数未知，也称之为用户活动稀疏度未知的情况下，实现多用户检测的代价。不过，前面已经提到过，3种仿真均预先设置了激活用户数为30，如果不预先设置激活用户数，另外两种多用户检测方法，根本无法直接实现多用户检测。因此，本发明的多用户检测方法更适用于实际的URLLC场景下的上行免授权NOMA系统，因为在该系统中很难提前已知准确的激活用户数。此外，值得一提的是，当信噪比SNR低于4dB时，本发明实施例提供的基于动态自适应压缩感知的多用户检测方法检测的误比特率BER，低于基于动态压缩感知的多用户检测方法检测的误比特率BER。这是因为在低信噪比SNR的情况下，本发明实施例提供的基于动态自适应压缩感知的多用户检测方法，引入的上述的回溯思想，所带来的性能增益，超过了用户活动稀疏度未知对检测性能的影响。
[0151] 然后，对信噪比SNR为2dB时，本发明实施例提供的基于动态自适应压缩感知的多用户检测方法，与其他多用户检测方法，检测的误比特率BER随激活用户数目变化的仿真结果进行描述。
[0152] 需要说明的是，此时，采用3种方法分别进行的多用户检测的仿真，激活用户数不再为预先设置的30，而是从10到100。其次，信噪比固定，设置为2dB。
[0153] 参见图7，随着激活用户数的增加，所有多用户检测方法检测的误比特率BER都在增加。这是因为在基于压缩感知技术的多用户检测方法，有赖于较低的用户活动稀疏度，即较少的激活用户数。
[0154] 从图7中可以看到，激活用户数目从20增加到100的整个过程中，本发明实施例提供的基于动态自适应压缩感知的多用户检测方法检测的误比特率BER，一直低于基于传统压缩感知的多用户检测方法和基于动态压缩感知的多用户检测方法检测的误比特率BER，即本发明实施例提供的基于动态自适应压缩感知的多用户检测方法，受用户活动稀疏度的影响比其他方法小。进一步显示了本发明实施例提供的基于动态自适应压缩感知的多用户检测方法的进步和优势。
[0155] 上述电子设备提到的通信总线可以是外设部件互连标准(Peripheral Component Interconnect，PCI)总线或扩展工业标准结构(Extended Industry Standard Architecture，EISA)总线等。该通信总线可以分为
地址总线、
数据总线、控制总线等。为便于表示，图中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
[0156] 通信接口用于上述电子设备与其他设备之间的通信。
[0157] 存储器可以包括
随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，也可以包括
非易失性存储器(Non-Volatile Memory，NVM)，例如至少一个磁盘存储器。可选的，存储器还可以是至少一个位于远离前述处理器的存储装置。
[0158] 上述的处理器可以是通用处理器，包括
中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、网络处理器(Network Processor，NP)等；还可以是
数字信号处理器(Digital Signal Processing，DSP)、专用集成
电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程
门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他
可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立
硬件组件。
[0159] 在本发明提供的又一实施例中，还提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述实施例中任一基于动态压缩感知的多用户检测方法。
[0160] 在上述实施例中，可以全部或部分地通过
软件、硬件、
固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、
计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个
网站站点、计算机、
服务器或
数据中心通过有线(例如同轴
电缆、光纤、数字用户线(DSL))或无线(例如红外、无线、
微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是
磁性介质，(例如，
软盘、
硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者
半导体介质(例如固态硬盘Solid State Disk(SSD))等。
[0161] 需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0162] 本
说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置、电子设备以及计算机可读存储介质实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
[0163] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何
修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。
