莱斯衰落下完美与不完善同步海量免授权接入的基于 MLE 的设备活跃检测
信息论
2024-01-15 v3 信号处理
math.IT
摘要
现有大多数针对海量机器类通信(mMTC)以支持物联网(IoT)的海量免授权接入研究，为简便起见假设瑞利衰落与完美同步。然而在实践中，通常存在视距(LoS)分量，且时间与频率同步通常不完善。本文系统研究了莱斯衰落下完美与不完善同步海量免授权接入中基于最大似然估计(MLE)的设备活跃检测。我们假设大尺度衰落功率、莱斯因子与归一化 LoS 分量可离线估计。我们将同步情形下的设备活跃检测，以及三种异步情形(即时间、频率、以及时间与频率异步情形)下的设备活跃与偏移联合检测建模为 MLE 问题。在同步情形下，我们提出一种迭代算法以获得 MLE 问题的驻点。在各异步情形下，我们提出两种检测性能相同但计算复杂度不同的迭代算法。特别地，一种在小偏移范围内计算高效，而另一种依赖快速傅里叶变换(FFT)与逆 FFT，在大偏移范围内计算高效。所提算法推广了现有的瑞利衰落与完美同步下基于 MLE 的方法。数值结果表明，与基于 MLE 的当前最优方法相比，同步情形下的所提算法在增加 78.6% 计算时间的同时可将检测错误概率降低至多 50.4%；三种异步情形下的所提算法与基于 MLE 的当前最优方法相比，可将检测错误概率与计算时间分别降低至多 65.8% 与 92.0%。
引用
@article{arxiv.2306.06734,
title = {MLE-based Device Activity Detection under Rician Fading for Massive Grant-free Access with Perfect and Imperfect Synchronization},
author = {Wang Liu and Ying Cui and Feng Yang and Lianghui Ding and Jun Sun},
journal= {arXiv preprint arXiv:2306.06734},
year = {2024}
}