配备大规模 MIMO 接收机的免授权海量随机接入

我们考虑在无源随机接入（U-RA，一种免授权非协调形式的随机接入）中的问题，其无线信道配备具有大量天线数 $M$ 的大规模 MIMO 基站以及大量单天线无线设备（用户）。我们考虑块衰落信道模型，其中每个用户的 $M$ 维信道向量在包含 $L$ 个时频信号维度的相干块内保持恒定。在所考虑的设置中，潜在用户数 $K_\text{tot}$ 远大于 $L$，但在每个时隙中仅有 $K_a \ll K_\text{tot}$ 个用户处于活跃状态。先前基于压缩感知的结果要求 $K_a < L$，这在物联网与 U-RA 等海量部署场景中是瓶颈。在活跃性检测背景下已知，当基站天线数 $M$ 足够大且接收机采用基于协方差的恢复算法时，此类限制可被克服。我们表明，在 U-RA 背景下，同一概念可实现量级为 $\mathcal{O}(L \log L)$ 的高频谱效率，尽管复杂度呈指数增长。我们还表明，可采用级联编码方案将复杂度降至可接受水平，同时仍实现量级为 $\mathcal{O}(L/\log L)$ 的总频谱效率。