10、基于AMP算法的联合活动与数据检测及SIC增强型信道编码大规模接入方案

基于AMP算法的联合活动与数据检测及SIC增强型信道编码大规模接入方案

1. 引言

在物联网中，设备数量众多，但设备的流量行为具有间歇性，导致在任意给定的时隙内，只有少数设备处于活跃状态。为了解决大规模设备接入问题，本文提出了基于AMP（近似消息传递）的算法用于联合活动和数据检测（DADD），并针对编码媒体调制的大规模机器类型通信（mMTC）方案提出了基于SIC（串行干扰消除）的增强型解决方案。

2. 基于DS - AMP算法的DADD

2.1 预备知识

• 设备活动稀疏性 ：物联网中设备总数庞大，但设备流量的间歇性使得设备活动具有稀疏性。引入活动指示向量 $\mathbf{a} = [a_1, a_2, \ldots, a_K]^T \in \mathbb{C}^{K \times 1}$，其中活跃设备数量 $K_a = |\mathbf{a}|_0 \ll K$。
• 双重结构化稀疏性 ：将时隙接入帧结构导致的时域结构化稀疏性和调制域的结构化稀疏性（如式(5.2)所示）统称为双重结构化稀疏性。
• 接收信号表示 ：将 $J$ 个连续时隙的接收信号重写为紧凑矩阵形式 $\mathbf{Y} = \mathbf{HX} + \mathbf{W}$，其中 $\mathbf{Y} = [\mathbf{y}_1, \mathbf{y}_2, \ldots, \mathbf{y}_J] \in \mathbb{C}^{N_r \times J}$，$\mathbf{H} \in \mathbb{C