Most existing studies on massive grant-free access, proposed to support massive machine-type communications (mMTC) for the Internet of things (IoT), assume Rayleigh fading and perfect synchronization for simplicity. However, in practice, line-of-sight (LoS) components generally exist, and time and frequency synchronization are usually imperfect. This paper systematically investigates maximum likelihood estimation (MLE)-based device activity detection under Rician fading for massive grant-free access with perfect and imperfect synchronization. We assume that the large-scale fading powers, Rician factors, and normalized LoS components can be estimated offline. We formulate device activity detection in the synchronous case and joint device activity and offset detection in three asynchronous cases (i.e., time, frequency, and time and frequency asynchronous cases) as MLE problems. In the synchronous case, we propose an iterative algorithm to obtain a stationary point of the MLE problem. In each asynchronous case, we propose two iterative algorithms with identical detection performance but different computational complexities. In particular, one is computationally efficient for small ranges of offsets, whereas the other one, relying on fast Fourier transform (FFT) and inverse FFT, is computationally efficient for large ranges of offsets. The proposed algorithms generalize the existing MLE-based methods for Rayleigh fading and perfect synchronization. Numerical results show that the proposed algorithm for the synchronous case can reduce the detection error probability by up to 50.4% at a 78.6% computation time increase, compared to the MLEbased state-of-the-art, and the proposed algorithms for the three asynchronous cases can reduce the detection error probabilities and computation times by up to 65.8% and 92.0%, respectively, compared to the MLE-based state-of-the-arts.


翻译:大多数现有针对大规模免授权接入的研究(旨在支持物联网大规模机器类通信)为简化起见通常假设瑞利衰落和完美同步。然而实际场景中视距分量普遍存在,且时间和频率同步通常难以完美实现。本文系统研究了莱斯衰落信道下基于最大似然估计的设备活动检测方法,同时考虑了完美与非完美同步两种情况。我们假设大尺度衰落功率、莱斯因子及归一化视距分量可通过离线方式估计。将同步场景下的设备活动检测问题,以及三种异步场景(时间异步、频率异步、时频联合异步)中的设备活动与偏移联合检测问题,均建模为MLE问题。针对同步场景,我们提出一种迭代算法以获取MLE问题的驻点。针对每种异步场景,提出两种检测性能相同但计算复杂度不同的迭代算法:前者适用于小偏移范围的高效计算,后者基于快速傅里叶变换及其逆变换,适用于大偏移范围的高效计算。所提算法实现了对现有瑞利衰落与完美同步条件下MLE方法的泛化。数值结果表明,与现有最优MLE方法相比,同步场景下所提算法在计算时间增加78.6%的情况下,可将检测错误概率降低高达50.4%;三种异步场景下所提算法则可将检测错误概率和计算时间分别降低高达65.8%和92.0%。

0
下载
关闭预览

相关内容

CASES:International Conference on Compilers, Architectures, and Synthesis for Embedded Systems。 Explanation:嵌入式系统编译器、体系结构和综合国际会议。 Publisher:ACM。 SIT: http://dblp.uni-trier.de/db/conf/cases/index.html
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
马赛克战:俄乌战场透析
专知会员服务
7+阅读 · 今天4:12
《利用人工智能增强军事决策》
专知会员服务
1+阅读 · 今天4:09
《自动机器学习在军事数据耕耘法中的应用》
专知会员服务
3+阅读 · 今天4:02
为何指挥所生存能力要求范式转变
专知会员服务
1+阅读 · 今天3:54
打造“新蛛网”模式与高科技动员
专知会员服务
1+阅读 · 今天3:33
“蛛网”行动一周年:远程无人机战争
专知会员服务
1+阅读 · 今天3:23
【剑桥博士论文】智能体-环境协同优化
专知会员服务
5+阅读 · 6月9日
为初级军官战术训练设计生成式人工智能平台
专知会员服务
8+阅读 · 6月9日
《美军条令:作战伤员后送保障》
专知会员服务
6+阅读 · 6月9日
相关VIP内容
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员