基于介质调制的海量机器类通信中的海量接入
信息论
2021-07-07 v2 信号处理
math.IT
摘要
基于介质调制并结合海量 MIMO 基站（BS）的海量机器类通信（mMTC）范式正成为支撑未来物联网海量连接的可行方案，其中基站处固有的海量接入给设备活动与数据检测（DADD）带来重大挑战。本文考虑采用时隙接入帧结构、设备活动在一帧内保持不变的未编码与编码介质调制 mMTC 的 DADD 问题。具体而言，由于时隙接入帧结构和所采用的介质调制符号，接入信号在时域和调制域均呈现双重结构化稀疏性。受此启发，针对未编码情形提出一种双重结构化近似消息传递（DS-AMP）算法以实现可靠 DADD。我们还推导了 DS-AMP 算法的状态演化以从理论上刻画其性能。对于编码情形，我们设计了比特交织编码介质调制方案，并提出基于连续干扰消除（SIC）的迭代 DS-AMP（IDS-AMP）算法，其中与已检测活跃设备相关的信号分量被连续减去以提升数据解码性能。此外，讨论了基于介质调制的 mMTC 的信道估计问题，并开发了高效的数据辅助信道状态信息（CSI）更新策略以降低块衰落信道中的训练开销。最后，仿真结果与计算复杂度分析验证了所提算法在未编码与编码情形下的优越性，也验证了所提数据辅助 CSI 更新策略的有效性。
引用
@article{arxiv.2104.03874,
title = {Massive Access in Media Modulation Based Massive Machine-Type Communications},
author = {Li Qiao and Jun Zhang and Zhen Gao and Derrick Wing Kwan Ng and Marco Di Renzo and Mohamed-Slim Alouini},
journal= {arXiv preprint arXiv:2104.03874},
year = {2021}
}
备注
Accepted by IEEE Transactions on Wireless Communications. The codes and some other materials about this work may be available at https://gaozhen16.github.io