2、蜂窝大规模 MIMO 系统中的免授权大规模接入技术解析

蜂窝大规模 MIMO 系统中的免授权大规模接入技术解析

1. 引言

在当今的通信领域，大规模物联网接入是一个备受关注的热点。传统的免授权大规模接入方案多聚焦于窄带短数据包通信，而在增强移动宽带（eMBB）场景下，面临着更为复杂的挑战。在此背景下，我们将探讨适用于上行蜂窝大规模 MIMO - 正交频分复用（OFDM）系统的有源用户检测（AUD）和信道估计（CE）问题。

为解决这些问题，我们提出了一种基于压缩感知（CS）的自适应 AUD 和 CE 方案。该方案充分利用了设备的突发流量特性以及大规模 MIMO 信道在虚拟角域的稀疏性，旨在实现低延迟的大规模接入。具体而言，我们基于分布式 CS（DCS）理论设计了用于宽带大规模物联网接入的导频，将 BS 端的 AUD 和 CE 问题转化为广义多测量向量（GMMV）CS 问题。同时，开发了基于空间域或角域信道模型的 GMMV - AMP 算法，实现高效的联合 AUD 和 CE。为进一步优化系统性能，还提出了 Turbo - GMMV - AMP 算法，通过交替检测活跃设备和估计其信道，形成自适应接入方案，使接入导频序列的长度或接入延迟能够根据上行信道矩阵的稀疏程度进行自适应调整。此外，推导了 GMMV - AMP 算法的状态演化（SE）以评估其性能。

2. 系统模型

2.1 上行大规模接入

考虑一个典型的上行大规模接入场景，如图 2.1 所示，有一个配备 M 天线均匀线性阵列（ULA）的基站（BS）和 K 个潜在设备（通常 K 很大，如 K = 10³）。采用具有 N 个子载波的 OFDM 技术来对抗时间色散信道，并将 P 个导频均匀分配到 N 个子载波上。

对于第 p 个