CN107566081B - 一种rm序列的生成及应用方法、装置 - Google Patents
一种rm序列的生成及应用方法、装置 Download PDFInfo
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Abstract
本申请涉及通信技术领域，公开了一种RM序列的生成及应用方法、装置，用以提高终端接入准确率。该方法为：终端设备接收基站发送的第一码率，根据第一码率生成用户ID；将所述用户ID的第一部分按照所述第一码率进行纠错编码，生成第一RM序列因子，所述第一码率小于1，并根据所述用户ID中的第二部分获取第二RM序列因子；根据所述第一RM序列因子和所述第二RM序列因子，生成RM序列；将生成的RM序列发送给基站。
Description
技术领域
本申请涉及通信技术领域，特别涉及一种RM序列的生成及应用方法、装置。
背景技术
用户序列广泛应用于无线终端设备的随机接入、导频、信道估计和时频偏估计等场景。例如，用户序列在终端设备的初始注册以及时频资源的申请中可用于随机接入的前导字；又例如，用户序列用于上行传输的参考信号，即，在免调度系统的上行共享信道中混叠传输时，可以提供用户检测、TA估计、信道估计、提供码本信息等功能。
不同终端设备在共享的时频资源中发送各自的信号，其中在信号中携带用于标识自身的用户序列，不同终端设备发送的信号在空中叠加，基站通过接收不同用户发送的信号混叠在一起的混叠信号，判断当前有哪些终端设备接入。
用户序列被设计成具有正交性，以便于基站能够根据用户序列的正交性在混叠信号中区分出不同的终端设备，将各个终端设备的发送信号分离开来，达到用户检测的目的。
为了支持更低的接入时延，终端设备会进行免调度(英文：Grant-free)的通信。终端设备在进行免调度通信时，随机地从可选的用户序列集合中选择一个用户序列作为自身发送信号所用的用户序列。这里，可选的用户序列集合被称作“用户序列空间”。
现有技术中，主要使用Zadoff-Chu(ZC)序列作为用户序列，ZC序列能够满足用户序列所需要的正交性。但是，随着移动通信系统的不断更新，如第5代移动通信应当具备高吞吐、低时延、大连接的特性，现有基于ZC序列的用户序列主要具有以下三个弊端：
其一、可用的用户序列空间小。
序列长度为N的ZC序列通常最多支持N个不同的用户序列。这时，如果同时接入的终端设备数量较大，它们各自随机选择自身所用用户序列时会产生“碰撞”，即两个或两个以上的终端设备选择了同一个用户序列。
其二、检测复杂度高。ZC序列的相关性检测需要对用户序列空间的所有序列做相关计算，复杂度是序列长度N的平方。在N较大时，实时检测有较高的计算开销。
其三、抗时偏性能差。由于ZC序列根据基序列的循环移位生成，当时偏达到一个符号时，ZC序列会被混淆为另一个序列，导致用户误检。现行LTE系统的解决方案是间隔多个循环移位使用序列，虽然该方法能有效抵抗时偏，但这降低了可用的序列个数，间接增加了碰撞概率。
综上，在终端设备随机选择用户序列时，现有的序列存在检测复杂度高，且可用的用户序列空间小、抗时偏性能差等导致终端设备随机选择用户序列时的碰撞概率较高的问题，从而导致终端设备正确接入基站的概率降低。
发明内容
本申请实施例提供一种RM序列(即Reed-Muler Sequence)的生成及应用方法、装置，用以提高终端设备接入基站的成功率。
本申请实施例提供的具体技术方案如下：
一方面，提供一种RM序列的生成方法，包括：终端设备接收基站发送的第一码率，所述终端设备根据所述第一码率生成用户标识(英文：Identity，缩写：ID)，所述用户ID用于表征所述终端设备的身份；所述终端设备将所述用户ID的第一部分按照所述第一码率进行纠错编码，生成第一RM序列因子，并根据所述用户ID中的第二部分获取第二RM序列因子，其中，所述第一码率小于1；所述终端设备根据所述第一RM序列因子和所述第二RM序列因子，生成RM序列。这样，通过将RM序列作为一种用户序列应用到无线通信的用户检测中，提供更大的用户序列空间，降低终端设备生成用户序列时的碰撞概率，同时为了提高RM序列在实际信道下的抗噪能力，终端设备在生成RM序列的过程中对数字域进行纠错编码保护，弥补RM序列的非正交性带来的检测性能损失，提高用户检测的可靠性。
在一个可能的设计中，所述终端设备根据所述第一码率生成用户ID，可通过以下方式实现：所述终端设备根据所述第一码率、第二码率、以及RM序列长度，确定用户ID的长度，所述第二码率由所述基站发送，或，由所述终端设备与所述基站预先规定；终端设备根据所述用户ID的长度，生成所述用户ID。
在一个可能的设计中，所述终端设备根据所述第二部分获取第二RM序列因子，可以通过以下方式实现：若所述第二码率小于1，所述终端设备将所述第二部分按照第二码率进行纠错编码，生成所述第二RM序列因子；或者，若所述第二码率等于1，所述终端设备将所述第二部分生成所述第二RM序列因子。提供了两种第二码率的可能性，在RM序列的非正交性不对第二部分的恢复产生影响的情况下，可以预先约定第二码率等于1，对第二部分不进行编码，既能保证RM序列的抗噪性能，又能降低序列构造的复杂度。
在一个可能的设计中，所述终端设备基于所述第一序列因子和所述第二序列因子，生成RM序列，符合下述公式：
x＝bin(0→2m-1)；其中，
为编号为x的终端设备的RM序列，2m为所述RM序列的长度，weight为1的个数，i为虚数单位，bin表征二进制形式，P为第一序列因子，b为第二序列因子，
由{P，b}唯一确定。在生成RM序列的过程中，第一序列因子和第二序列因子是已经经过了纠错编码了的，这样所生成的RM序列具有抗噪和纠错能力。
在一个可能的设计中，所述第一序列因子为RM序列的生成矩阵，所述第二序列因子为RM序列的生成向量。
另一方面，提供一种RM序列的应用方法，包括：基站向终端设备发送第一码率，所述第一码率用于对用户标识ID的第一部分进行纠错编码，且所述第一码率小于1；所述基站接收所述终端设备按照所述第一码率生成并发送的RM序列；所述基站根据所述第一码率，对终端设备发送的用户序列进行解析，获得所述终端设备的用户ID。这样，通过将RM序列作为一种用户序列应用到无线通信的用户检测中，提供更大的用户序列空间，降低终端设备生成用户序列时的碰撞概率，同时为了提高RM序列在实际信道下的抗噪能力，终端设备在生成RM序列的过程中对数字域进行纠错编码保护，基站在接收侧在用户检测时，通过纠错译码获得更高的检测性能，弥补RM序列的非正交性带来的检测性能损失，提高用户检测的可靠性。
在一个可能的设计中，所述基站与所述终端设备预先规定第二码率，所述第二码率等于1，所述第二码率用于指示终端设备不需要对用户ID中的第二部分进行纠错编码；或者，所述基站向所述终端设备发送第二码率，所述第二码率小于1，所述第二码率用于对所述第二部分就行纠错编码。提供了两种第二码率的可能性，在RM序列的非正交性不对第二部分的恢复产生影响的情况下，可以预先约定第二码率等于1，对第二部分不进行编码，既能保证RM序列的抗噪性能，又能降低序列构造的复杂度。
在一个可能的设计中，所述基站对终端设备发送的用户序列进行解析，获得所述终端设备的用户ID，可以通过以下方式实现：所述基站从终端设备发送的用户序列中检测出第一序列因子，并根据所述第一序列因子和所述第一码率，恢复出所述第一部分；以及，从终端设备发送的用户序列中检测出第二序列因子，在所述第二码率等于1时，根据所述第二序列因子恢复出所述第二部分，在所述第二码率小于1时，根据所述第二序列因子和所述第二码率恢复出所述第二部分；所述基站根据恢复出来的所述第一部分和所述第二部分，获得所述终端设备的用户ID。基站通过纠错译码恢复出终端设备的用户ID，从而实现用户检测，这样基站能够获得更高的检测性能，能够提高用户检测的准确性。
在一个可能的设计中，所述第一码率和所述第二码率是根据第一概率和第二概率确定的；所述第一概率为所述基站检测所述当前接入的终端设备的漏检概率，所述第二概率为所述当前接入的终端设备生成RM序列发生碰撞的碰撞概率。这样，能够使得漏检概率和碰撞概率达到一个平衡，使得第一码率和第二码率的确定能够使终端设备总的接入失败概率降到最低。
再一方面，提供一种RM序列的生成装置，该装置具有实现上述方面和可能的设计中的任一种方法设计中终端设备行为的功能。所述功能可以通过硬件实现，也可以通过硬件执行相应的软件实现。所述硬件或软件包括一个或多个与上述功能相对应的模块。
在一个可能的设计中，该装置包括：接收单元，用于接收基站发送的第一码率；生成单元，用于根据所述接收单元接收的第一码率生成用户标识ID，所述用户ID用于表征所述装置的身份；所述生成单元，还用于将所述用户ID的第一部分按照所述第一码率进行纠错编码，生成第一RM序列因子，并根据所述用户ID中的第二部分获取第二RM序列因子，其中，所述第一码率小于1；所述生成单元，还用于根据所述第一RM序列因子和所述第二RM序列因子，生成RM序列。这样，通过将RM序列作为一种用户序列应用到无线通信的用户检测中，提供更大的用户序列空间，降低终端设备生成用户序列时的碰撞概率，同时为了提高RM序列在实际信道下的抗噪能力，终端设备在生成RM序列的过程中对数字域进行纠错编码保护，弥补RM序列的非正交性带来的检测性能损失，提高用户检测的可靠性。
在一个可能的设计中，所述生成单元，具体用于：根据所述第一码率、第二码率、以及RM序列长度，确定用户ID的长度，所述第二码率由所述基站发送，或，由所述终端设备与所述基站预先规定；根据所述用户ID的长度，生成所述用户ID。
在一个可能的设计中，所述生成单元，具体用于：若所述第二码率小于1，将所述第二部分按照第二码率进行纠错编码，生成所述第二RM序列因子；或者，若所述第二码率等于1，将所述第二部分生成所述第二RM序列因子。提供了两种第二码率的可能性，在RM序列的非正交性不对第二部分的恢复产生影响的情况下，可以预先约定第二码率等于1，对第二部分不进行编码，既能保证RM序列的抗噪性能，又能降低序列构造的复杂度。
在一个可能的设计中，所述生成基于所述第一序列因子和所述第二序列因子，生成RM序列，符合下述公式：
其中，
为编号为x的装置的RM序列，2m为所述RM序列的长度，weight为1的个数，i为虚数单位，bin表征二进制形式，P为第一序列因子，b为第二序列因子，
由{P，b}唯一确定。在生成RM序列的过程中，第一序列因子和第二序列因子是已经经过了纠错编码了的，这样所生成的RM序列具有抗噪和纠错能力。
在一个可能的设计中，所述第一序列因子为RM序列的生成矩阵，所述第二序列因子为RM序列的生成向量。
再一方面，提供一种RM序列的应用装置，该装置具有实现上述方面和可能的设计中的任一种方法设计中基站行为的功能。所述功能可以通过硬件实现，也可以通过硬件执行相应的软件实现。所述硬件或软件包括一个或多个与上述功能相对应的模块。
在一个可能的设计中，该装置包括：发送单元，用于向终端设备发送第一码率，所述第一码率用于对用户标识ID的第一部分进行纠错编码，且所述第一码率小于1；接收单元，用于接收所述终端设备按照所述第一码率生成并发送的RM序列；解析单元，用于根据所述第一码率，对终端设备发送的用户序列进行解析，获得所述终端设备的用户ID。这样，通过将RM序列作为一种用户序列应用到无线通信的用户检测中，提供更大的用户序列空间，降低终端设备生成用户序列时的碰撞概率，同时为了提高RM序列在实际信道下的抗噪能力，终端设备在生成RM序列的过程中对数字域进行纠错编码保护，基站在接收侧在用户检测时，通过纠错译码获得更高的检测性能，弥补RM序列的非正交性带来的检测性能损失，提高用户检测的可靠性。
在一个可能的设计中，所述装置还包括配置单元，用于与所述终端设备预先规定第二码率，所述第二码率等于1，所述第二码率用于指示终端设备不需要对用户ID中的第二部分进行纠错编码；或者，所述发送单元，还用于向所述终端设备发送第二码率，所述第二码率小于1，所述第二码率用于对所述第二部分就行纠错编码。提供了两种第二码率的可能性，在RM序列的非正交性不对第二部分的恢复产生影响的情况下，可以预先约定第二码率等于1，对第二部分不进行编码，既能保证RM序列的抗噪性能，又能降低序列构造的复杂度。
在一个可能的设计中，所述解析单元，具体用于：从终端设备发送的用户序列中检测出第一序列因子，并根据所述第一序列因子和所述第一码率，恢复出所述第一部分；以及，从所述终端设备发送的用户序列中检测出第二序列因子，在所述第二码率等于1时，根据所述第二序列因子恢复出所述第二部分，在所述第二码率小于1时，根据所述第二序列因子和所述第二码率恢复出所述第二部分；根据恢复出来的所述第一部分和所述第二部分，获得所述终端设备的用户ID。基站通过纠错译码恢复出终端设备的用户ID，从而实现用户检测，这样基站能够获得更高的检测性能，能够提高用户检测的准确性。
在一个可能的设计中，所述第一码率和所述第二码率是根据第一概率和第二概率确定的；所述第一概率为所述装置检测所述当前接入的终端设备的漏检概率，所述第二概率为所述当前接入的终端设备生成RM序列发生碰撞的碰撞概率。这样，能够使得漏检概率和碰撞概率达到一个平衡，使得第一码率和第二码率的确定能够使终端设备总的接入失败概率降到最低。
又一方面，提供一种终端设备，该终端设备具有实现上述各方面和可能的设计中的任一种中终端设备行为的功能。所述功能可以通过硬件实现，也可以通过硬件执行相应的软件实现。所述硬件或软件包括一个或多个与上述功能相对应的模块。
在一个可能的设计中，终端设备的结构包括收发器、存储器和处理器，其中，所述存储器用于存储一组程序，所述处理器用于调用所述存储器存储的程序以执行如上述各方面和设计中的任一种所述的方法。这样，通过将RM序列作为一种用户序列应用到无线通信的用户检测中，提供更大的用户序列空间，降低终端设备生成用户序列时的碰撞概率，同时为了提高RM序列在实际信道下的抗噪能力，终端设备在生成RM序列的过程中对数字域进行纠错编码保护，弥补RM序列的非正交性带来的检测性能损失，提高用户检测的可靠性。
又一方面，提供一种基站，该基站具有实现上述各方面和可能的设计中的任一种中基站行为的功能。所述功能可以通过硬件实现，也可以通过硬件执行相应的软件实现。所述硬件或软件包括一个或多个与上述功能相对应的模块。
在一个可能的设计中，基站的结构包括收发器、存储器和处理器，其中，所述存储器用于存储一组程序，所述处理器用于调用所述存储器存储的程序以执行如上述各方面和设计中的任一种所述的方法。这样，通过将RM序列作为一种用户序列应用到无线通信的用户检测中，提供更大的用户序列空间，降低终端设备生成用户序列时的碰撞概率，同时为了提高RM序列在实际信道下的抗噪能力，终端设备在生成RM序列的过程中对数字域进行纠错编码保护，弥补RM序列的非正交性带来的检测性能损失，提高用户检测的可靠性。
又一方面，提供一种RM序列的应用系统，包括如上述任一方面所述的RM序列的生成装置和如上述任一方面所述的RM序列的应用装置；所述生成装置具备实现上述任一方面所述方法设计中终端设备的功能，所述应用装置具备实现上述任一方面所述方法设计中基站的功能。这样，通过将RM序列作为一种用户序列应用到无线通信的用户检测中，提供更大的用户序列空间，降低终端设备生成用户序列时的碰撞概率，同时为了提高RM序列在实际信道下的抗噪能力，终端设备在生成RM序列的过程中对数字域进行纠错编码保护，弥补RM序列的非正交性带来的检测性能损失，提高用户检测的可靠性。
本申请实施例将RM序列作为一种用户序列应用到无线通信的用户检测中，提供更大的用户序列空间，降低终端设备生成用户序列时的碰撞概率，同时为了提高RM序列在实际信道下的抗噪能力，终端设备在生成RM序列的过程中对数字域进行纠错编码保护，弥补RM序列的非正交性带来的检测性能损失，提高用户检测的可靠性。
附图说明
图1为本申请实施例中系统架构图；
图2为本申请实施例中生成及应用RM序列的流程图
图3为本申请实施例中接收端检测流程图之一；
图4为本申请实施例中接收端检测流程图之二；
图5为本申请实施例中RM序列的生成过程示意图之一；
图6为本申请实施例中RM序列的生成过程示意图之二；
图7为本申请实施例中RM序列的生成装置结构图；
图8为本申请实施例中RM序列的应用装置结构图；
图9为本申请实施例中终端设备的结构图；
图10为本申请实施例中基站的结构图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。
鉴于现有的在海量接入场景下，用户序列检测复杂度高，可用的用户序列空间小、抗时偏性能差，从而导致用户序列选择及检测的一些问题，本申请实施例将RM序列作为一种用户序列应用到无线通信的用户检测中，提供更大的用户序列空间，降低终端设备生成用户序列时的碰撞概率，同时为了提高RM序列在实际信道下的抗噪能力，终端设备在生成RM序列的过程中对数字域进行纠错编码保护，弥补RM序列的非正交性带来的检测性能损失，提高用户检测的可靠性。
本申请实施例所述的RM序列是一种准正交序列，具有以下特点：
(1)较大的序列空间。能够生成比现有用户序列(如ZC序列)大数个数量级的序列空间；
(2)较低的检测复杂度。RM序列利用二阶RM方程生成，由于其特殊接收，在接收端无需进行全空间搜索，检测复杂度置于终端设备的个数相关。
由于以上特点，RM序列很适合应用到用户检测中。
下面结合附图对本申请实施例优选的实施例做详细说明。
如图1所示，本申请实施例应用的系统架构中包括基站101和终端设备102；基站101是一种部署在无线接入网中用以为终端设备提供无线通信功能的装置。所述基站设备可以包括各种形式的宏基站，微基站，中继站，接入点等等。可以应用在不同的无线接入技术的系统中，例如长期演进(Long Term Evolution，LTE)系统中，或者，第五代(5thGeneration，5G)通信系统等等更多可能的通信系统中。终端设备102可以包括各种具有无限通信功能的手持设备、车载设备、可穿戴设备、计算设备或连接到无线调制解调器的其他处理设备，以及各种形式的用户设备(User Equipment，UE)，移动台(Mobile Station，MS)，终端设备(terminal device)等等。为方便描述，上面提到的设备统称为终端设备。
如图2所示，本申请实施例提供的RM序列的生成及应用方法的流程如下。
步骤201：基站向终端设备发送第一码率。终端设备接收基站发送的第一码率。
步骤202：终端设备接收基站在步骤101中通知的第一码率后，根据第一码率生成用户ID。
步骤203：终端设备将用户ID的第一部分按照第一码率进行纠错编码，生成第一RM序列因子，并根据第二部分获取第二RM序列因子，其中，所述第一码率小于1。
步骤204：终端设备根据第一RM序列因子和第二RM序列因子，生成RM序列。
步骤205：终端设备将生成的RM序列发送给基站，基站接收终端设备按照第一码率生成并发送的RM序列。
步骤206：基站根据第一码率，对终端设备发送的用户序列进行解析，获得终端设备的用户ID。
详细来说，终端设备为当前接入基站的终端设备中的任意一个，所执行的方法适用于接入基站的终端设备中的任意一个终端设备。
具体地，基站向终端设备发送的第一码率可以携带在一条指示消息中，该指示消息中携带RM序列的相关参数，该指示消息用于指示终端设备按照该相关参数生成RM序列，该相关参数包括第一码率，还可以包括第二码率，其中，第一码率用于对用户ID的第一部分进行纠错编码，且所述第一码率小于1。第二码率还可能等于1，这时第二码率用于指示终端设备不需要对用户ID中除第一部分之外的第二部分进行纠错编码。
针对第二码率为1的情况，基站也可以和终端设备提前商议好，采取第二码率为1，那么，在基站通知相关参数的时候，就只通知第一码率即可，不携带第二码率。
作为一个实施例，基站可以采用广播的形式发送该指示消息。基站首先通过一定的方式确定在指示消息中携带的第一码率和第二码率。
具体方式可以是，基站根据基站作为接收端在检测当前接入的终端设备的漏检概率，和当前接入的终端设备生成RM序列发生碰撞的碰撞概率等参数确定第一码率和第二码率。
由于用户序列空间大小C、RM序列长度N、第一码率r1、第二码率r2，当前接入终端设备的数目k、信噪比SNR等参数，以及接收机算法同时决定了漏检概率pmiss和碰撞概率pcol。用公式表示即：
pmiss＝g(r1,r2,Q(SINR))＝g(r1,r2,Q(falg(k,N,C,SNR))),
其中Q(.)为Q函数，Q函数是一种误差函数，g(.)为编码增益函数且与所使用的纠错码相关，falg(.)为检测性能函数与检测算法相关。
第一码率和第二码率的设定可以使得终端设备接入基站的总接入失败概率最低的值，即：
在步骤202中，具体生成用户ID的过程如下。
S1：终端设备根据第一码率、第二码率、以及RM序列长度，确定用户ID的长度。其中，第二码率由基站发送的，或者由终端设备与基站预先规定的。
其中，用户ID用于表征终端设备的身份。比如在物理层中，在随机接入信道(英文：Random Access Channel，缩写：RACH)中，用户ID可以是前导字的序号；在免调度(即grant-free)上行传输中，用户ID可以是解调参考符号(英文：Demodulation Reference Symbol，缩写DMRS)等导频。在上层应用中，用户ID可以为互联网协议(英文：Internet Protocol，缩写：IP)地址或国际移动用户识别码(英文：International Mobile SubscriberIdentification Number，缩写：IMSI)等。
具体地，根据RM序列长度N，第一码率r1，第二码率r2，确定用户ID长度l。
根据公式l1＝(m+1)×m/2×r1，以及公式l2＝m×r2，确定用户ID的第一部分的长度l1和用户ID中除第一部分之外的第二部分的长度l2。然后根据l＝l1+l2确定用户ID长度l。其中m＝log2(N)。
S2：终端设备根据用户ID的长度，生成用户ID。
其中，终端设备可以随机生成具有该用户ID的长度的用户ID。或者，根据任意携带终端设备特征的信息和预设的映射方式，生成具有该用户ID的长度的用户ID。
例如，将终端设备的IP地址通过哈希方式映射生成l长的用户ID。或者，将IMSI等携带用户特征的信息通过哈希方式映射生成l长的用户ID。
由于RM序列不是完全正交的序列，这种特性使得检测性能受到影响，为了解决该问题，终端设备需要先对用户ID进行纠错编码。
一般来说，基站设置的第一码率小于1，第二码率等于1，当然第二码率也可以小于1。
若第二码率小于1，终端设备将第二部分按照第二码率进行纠错编码，生成第二RM序列因子。
若第二码率等于1，终端设备将第二部分生成第二RM序列因子。
在步骤204中，第一RM序列因子和第二RM序列因子为生成RM序列的两个重要参数，第一序列因子为RM序列的生成矩阵，第二序列因子为RM序列的生成向量。RM序列由这两个参数唯一确定。
在生成RM序列时，符合下述公式：
其中，
为为编号为x的终端设备的RM序列，2m为一个RM序列的长度，weight为1的个数，i为虚数单位，bin表征二进制形式，P为第一序列因子，b为第二序列因子，
由{P，b}唯一确定。式中
项为可选项，作用为幅度归一化。实际中，使用
其幅值A可由上层功率控制决定。
步骤206是基站进行纠错译码的过程，具体为，基站从终端设备发送的用户序列中检测出第一序列因子，并根据第一序列因子和所述第一码率，恢复出第一部分；以及，从终端设备发送的用户序列中检测出第二序列因子，在第二码率等于1时，根据第二序列因子恢复出所述第二部分，在第二码率小于1时，根据第二序列因子和第二码率恢复出第二部分；基站根据恢复出来的第一部分和第二部分，获得终端设备的用户ID。
若基站接收到若干个终端设备分别按照该相关参数生成并发送的RM序列，根据该相关参数，对各个终端设备发送的用户序列进行解析，获得各个终端设备的用户ID。详细地说，基站从混叠信号中按照功率大小依次检测出混叠信号中叠加的用户信号；基站每检测出一个用户信号，从检测出的用户信号中检测出第一序列因子，并根据第一序列因子和所述第一码率，恢复出第一部分；以及，从解析出的用户信号中的检测出第二序列因子，在第二码率等于1时，根据第二序列因子恢复出第二部分，在第二码率小于1时，根据第二序列因子和第二码率恢复出所述第二部分；基站根据恢复出来的第一部分和第二部分，获得用户ID。
下面结合图3以基站接收到若干个终端设备发送的RM序列为例，对基站进行用户纠错检测的过程进行详细描述。
步骤301：基站接收信号。
步骤302：基站调用译码或检测函数，检出当前最大功率的用户信号。
每检测出一个用户信号，采用图4所示的方法对当前的用户信号进行恢复。
步骤303：对检出用户联合信道进行估计。
步骤304：将检出用户信号从接收信号中减除。
步骤305：判断最小用户功率是否小于阈值，若是，则执行步骤306，否则返回步骤302。
步骤306：结束检测。
如图4所示，对于每检测出的一个用户信号进行恢复的方法为：
步骤401：根据当前检出的用户信号检测出P矩阵。
步骤402：根据第一码率对P矩阵译码和纠错恢复；
步骤403：在对P矩阵纠错恢复后，结合当前检测出的用户信号检测出b向量。
步骤404：根据第二码率对b向量译码和纠错恢复。
步骤405：根据恢复的P矩阵和b向量获得用户ID。
下面对终端设备生成RM序列的方法进行详细说明。
对于原有的RM序列中，第一序列因子(即生成矩阵P)可以是任意的m×m的2进制对称矩阵，第二序列因子(即生成向量b)为任意m长的二进制向量。本申请实施例中，终端设备将用户ID分成两部分，第一部分和第二部分，第一部分以第一码率r1进行纠错编码，填充至生成矩阵P的上下三角阵。第二部分以第二码率r2进行纠错编码，填充至生成向量b。由于RM序列的非正交性只影响接收端对生成矩阵P的恢复，不影响对生成向量b的恢复，因此优选的，本申请实施例中设定第一码率r1采用低码率，第二码率r2采用高码率或者不编码。
如图5所示，为生成RM序列的过程，以用户ID＝[1001011]为例，分成如图5所示的第一部分[1001]和第二部分[011]。对第一部分[1001]采用第一码率r1进行纠错编码生成P矩阵，第二码率r2为1，不对第二部分[011]进行纠错编码，直接生成b向量，根据编码后的P矩阵和b向量生成RM序列。
第一部分[1001]大小为4bit，进行纠错编码后生成的P矩阵因其对称性大小为6bit。由于接收端通过检测出P矩阵和b向量得知是哪个序列，从而区分出各个终端设备，因此若不进行编码，不同的P矩阵之间的最小码字举例为1bit，这样，只要错1个bit，就会导致误检，b向量同理。本申请实施例通过对P矩阵和b向量进行纠错编码，相当于拉大了最小码字的举例，在误比特小于最小码字距离的一半时，接收端通过检测算法纠错仍能够正确恢复出P矩阵和b向量，从而正确区分出各个RM序列，检测出各个终端设备的用户ID。
本申请实施例中，进行纠错编码的编码函数为codeword＝f(uid，r)，其中f由具体编码方式确定，编码方式可以包括但不限于汉明码、RS码(即Reed-solomon codes)，BCH码等分组纠错码，r为码率。
图6为第二码率r2小于1的情况，生成方式与图5所示的方式相同，在此不再赘述。
本申请实施例中，将RM序列应用到用户检测中，由于RM序列可提供比现有序列大的多的用户序列空间，因此可以减小终端设备生成序列时的碰撞概率。
RM序列具有如下外部特征：发送符号只包含4个相位(±1，±i)，生成矩阵P的真实维度小于m(m+1)/2，或b向量的真实维度小于m(例如重复码1->11，0->00虽然有2位，但其真实维度仍为1)。由于RM序列的这些外部特征，在接收端获得一个用户信号对用户信号进行检测时，只需要在N＝2m的空间内搜索生成矩阵P和生成向量b，无需进行全序列空间搜索，N远小于全序列空间，就可直接恢复出生成矩阵P和生成向量b，而用户ID可由生成矩阵P和生成向量b唯一确定，因此接收端对终端设备的检测复杂度只与终端设备的个数相关。
通过终端设备对用户ID进行纠错编码得到第一序列因子和第二序列因子，从而在检测时提供了纠错能力，提高了检测的可靠性，第一序列因子即生成矩阵P，第二序列因子即生成向量b，。
虽然RM序列空间极大，终端设备无需存储所有RM序列，只需要存储RM序列生成式即可，可以增大终端设备的存储空间利用率。
基于同一发明构思，参阅图7所示，本申请实施例还提供了一种RM序列的生成装置700，该装置700具有实现上述RM序列的生成方法中终端设备行为的功能。所述功能可以通过硬件实现，也可以通过硬件执行相应的软件实现。所述硬件或软件包括一个或多个与上述功能相对应的模块。
该装置700包括接收单元701和生成单元702。其中：
接收单元701，用于接收基站发送的第一码率；
生成单元702，用于根据接收单元701接收的第一码率生成用户标识ID，用户ID用于表征装置的身份；生成单元702，还用于将用户ID的第一部分按照第一码率进行纠错编码，生成第一RM序列因子，并根据用户ID中的第二部分获取第二RM序列因子，其中，第一码率小于1；生成单元702，还用于根据第一RM序列因子和第二RM序列因子，生成RM序列。这样，通过将RM序列作为一种用户序列应用到无线通信的用户检测中，提供更大的用户序列空间，降低终端设备生成用户序列时的碰撞概率，同时为了提高RM序列在实际信道下的抗噪能力，终端设备在生成RM序列的过程中对数字域进行纠错编码保护，弥补RM序列的非正交性带来的检测性能损失，提高用户检测的可靠性。
可选的，生成单元702，具体用于：根据第一码率、第二码率、以及RM序列长度，确定用户ID的长度，第二码率由基站发送，或，由装置800与基站预先规定；根据用户ID的长度，生成用户ID。
可选的，生成单元702，具体用于：若第二码率小于1，将第二部分按照第二码率进行纠错编码，生成第二RM序列因子；或者，若第二码率等于1，将第二部分生成第二RM序列因子。提供了两种第二码率的可能性，在RM序列的非正交性不对第二部分的恢复产生影响的情况下，可以预先约定第二码率等于1，对第二部分不进行编码，既能保证RM序列的抗噪性能，又能降低序列构造的复杂度。
可选的，生成单元702基于第一序列因子和第二序列因子，生成RM序列，符合下述公式：
x＝bin(0→2m-1)；
其中，
为编号为x的装置的RM序列，2m为RM序列的长度，weight为1的个数，i为虚数单位，bin表征二进制形式，P为第一序列因子，b为第二序列因子，
由{P，b}唯一确定。在生成RM序列的过程中，第一序列因子和第二序列因子是已经经过了纠错编码了的，这样所生成的RM序列具有抗噪和纠错能力。
可选的，第一序列因子为RM序列的生成矩阵，第二序列因子为RM序列的生成向量。
基于同一发明构思，参阅图8所示，本申请实施例还提供一种RM序列的应用装置800，该装置800具有实现上述RM序列的应用方法中基站行为的功能。功能可以通过硬件实现，也可以通过硬件执行相应的软件实现。硬件或软件包括一个或多个与上述功能相对应的模块。
可选的，该装置800包括发送单元801、接收单元802和解析单元803。
发送单元801，用于向终端设备发送第一码率，第一码率用于对用户标识ID的第一部分进行纠错编码，且第一码率小于1；接收单元802，用于接收终端设备按照第一码率生成并发送的RM序列；解析单元803，用于根据第一码率，对终端设备发送的用户序列进行解析，获得终端设备的用户ID。这样，通过将RM序列作为一种用户序列应用到无线通信的用户检测中，提供更大的用户序列空间，降低终端设备生成用户序列时的碰撞概率，同时为了提高RM序列在实际信道下的抗噪能力，终端设备在生成RM序列的过程中对数字域进行纠错编码保护，基站在接收侧在用户检测时，通过纠错译码获得更高的检测性能，弥补RM序列的非正交性带来的检测性能损失，提高用户检测的可靠性。
可选的，装置800还包括配置单元804，用于与终端设备预先规定第二码率，第二码率等于1，第二码率用于指示终端设备不需要对用户ID中的第二部分进行纠错编码；或者，发送单元801，还用于向终端设备发送第二码率，第二码率小于1，第二码率用于对第二部分就行纠错编码。提供了两种第二码率的可能性，在RM序列的非正交性不对第二部分的恢复产生影响的情况下，可以预先约定第二码率等于1，对第二部分不进行编码，既能保证RM序列的抗噪性能，又能降低序列构造的复杂度。
在一个可能的设计中，解析单元803，具体用于：从终端设备发送的用户序列中检测出第一序列因子，并根据第一序列因子和第一码率，恢复出第一部分；以及，从终端设备发送的用户序列中检测出第二序列因子，在第二码率等于1时，根据第二序列因子恢复出第二部分，在第二码率小于1时，根据第二序列因子和第二码率恢复出第二部分；根据恢复出来的第一部分和第二部分，获得终端设备的用户ID。基站通过纠错译码恢复出终端设备的用户ID，从而实现用户检测，这样基站能够获得更高的检测性能，能够提高用户检测的准确性。
可选的，第一码率和第二码率是根据第一概率和第二概率确定的；第一概率为装置800检测当前接入的终端设备的漏检概率，第二概率为当前接入的终端设备生成RM序列发生碰撞的碰撞概率。这样，能够使得漏检概率和碰撞概率达到一个平衡，使得第一码率和第二码率的确定能够使终端设备总的接入失败概率降到最低。
基于同一发明构思，参阅图9所示，本申请实施例还提供一种终端设备900，该终端设备900具有实现上述RM序列生成方法中终端设备行为的功能。功能可以通过硬件实现，也可以通过硬件执行相应的软件实现。硬件或软件包括一个或多个与上述功能相对应的模块。
该终端设备900的结构包括收发器901、处理器902和存储器903，其中，存储器903用于存储一组程序，处理器902用于调用存储器903存储的程序以执行如上述RM序列生成方法。
需要说明的是图9所示的各部分之间的连接方式仅为一种可能的示例，也可以是，收发器901与存储器903均与处理器902连接，且收发器901与存储器903之间没有连接，或者，也可以是其他可能的连接方式。
处理器902可以是中央处理器(英文：central processing unit，缩写：CPU)，网络处理器(英文：network processor，缩写：NP)或者CPU和NP的组合。
处理器902还可以进一步包括硬件芯片。上述硬件芯片可以是专用集成电路(英文：application-specific integrated circuit，缩写：ASIC)，可编程逻辑器件(英文：programmable logic device，缩写：PLD)或其组合。上述PLD可以是复杂可编程逻辑器件(英文：complex programmable logic device，缩写：CPLD)，现场可编程逻辑门阵列(英文：field-programmable gate array，缩写：FPGA)，通用阵列逻辑(英文：generic arraylogic,缩写：GAL)或其任意组合。
存储器903可以包括易失性存储器(英文：volatile memory)，例如随机存取存储器(英文：random-access memory，缩写：RAM)；存储器903也可以包括非易失性存储器(英文：non-volatile memory)，例如快闪存储器(英文：flash memory)，硬盘(英文：hard diskdrive，缩写：HDD)或固态硬盘(英文：solid-state drive，缩写：SSD)；存储器903还可以包括上述种类的存储器的组合。
基于同一发明构思，参阅图10所示，本申请实施例还提供一种基站1000，该基站1000具有实现上述RM序列的应用方法中基站行为的功能。功能可以通过硬件实现，也可以通过硬件执行相应的软件实现。硬件或软件包括一个或多个与上述功能相对应的模块。
基站1000的结构包括收发器1001、处理器1002和存储器1003，其中，存储器1003用于存储一组程序，处理器1002用于调用存储器1003存储的程序以执行上述RM序列的应用方法。
需要说明的是图10所示的各部分之间的连接方式仅为一种可能的示例，也可以是，收发器1001与存储器1003均与处理器1002连接，且收发器1001与存储器1003之间没有连接，或者，也可以是其他可能的连接方式。
处理器1002可以是中央处理器(英文：central processing unit，缩写：CPU)，网络处理器(英文：network processor，缩写：NP)或者CPU和NP的组合。
处理器1002还可以进一步包括硬件芯片。上述硬件芯片可以是专用集成电路(英文：application-specific integrated circuit，缩写：ASIC)，可编程逻辑器件(英文：programmable logic device，缩写：PLD)或其组合。上述PLD可以是复杂可编程逻辑器件(英文：complex programmable logic device，缩写：CPLD)，现场可编程逻辑门阵列(英文：field-programmable gate array，缩写：FPGA)，通用阵列逻辑(英文：generic arraylogic,缩写：GAL)或其任意组合。
存储器1003可以包括易失性存储器(英文：volatile memory)，例如随机存取存储器(英文：random-access memory，缩写：RAM)；存储器1003也可以包括非易失性存储器(英文：non-volatile memory)，例如快闪存储器(英文：flash memory)，硬盘(英文：hard diskdrive，缩写：HDD)或固态硬盘(英文：solid-state drive，缩写：SSD)；存储器1003还可以包括上述种类的存储器的组合。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本申请实施例进行各种改动和变型而不脱离本申请实施例的精神和范围。这样，倘若本申请实施例的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (14)
1.一种Reed-Muler RM序列的生成方法，其特征在于，包括：
终端设备接收基站发送的第一码率；
所述终端设备根据所述第一码率生成用户标识ID，所述用户ID用于表征所述终端设备的身份；
所述终端设备将所述用户ID的第一部分按照所述第一码率进行纠错编码，生成第一RM序列因子，并根据所述用户ID中的第二部分获取第二RM序列因子，其中，所述第一码率小于1；
所述终端设备根据所述第一RM序列因子和所述第二RM序列因子，生成RM序列；
所述终端设备根据所述第一码率生成用户ID，包括：
所述终端设备根据所述第一码率、第二码率、以及RM序列长度，确定用户ID的长度，所述第二码率由所述基站发送，或，由所述终端设备与所述基站预先规定；
终端设备根据所述用户ID的长度，生成所述用户ID。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述终端设备根据所述第二部分获取第二RM序列因子，包括：
若所述第二码率小于1，所述终端设备将所述第二部分按照第二码率进行纠错编码，生成所述第二RM序列因子；或者，
若所述第二码率等于1，所述终端设备将所述第二部分生成所述第二RM序列因子。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述终端设备基于所述第一RM序列因子和所述第二RM序列因子，生成RM序列，符合下述公式：
其中，
为编号为x的终端设备的RM序列，2m为所述RM序列的长度，weight为1的个数，i为虚数单位，bin表征二进制形式，P为第一RM序列因子，b为第二RM序列因子，
由{P，b}唯一确定。
4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述第一RM序列因子为RM序列的生成矩阵，所述第二RM序列因子为RM序列的生成向量。
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一RM序列因子为RM序列的生成矩阵，所述第二RM序列因子为RM序列的生成向量。
6.一种Reed-Muler RM序列的应用方法，其特征在于，包括：
基站向终端设备发送第一码率，所述第一码率用于对用户标识ID的第一部分进行纠错编码，且所述第一码率小于1；
所述基站接收所述终端设备按照所述第一码率生成并发送的RM序列；
所述基站根据所述第一码率，对终端设备发送的用户序列进行解析，获得所述终端设备的用户ID；
还包括：
所述基站与所述终端设备预先规定第二码率，所述第二码率等于1，所述第二码率用于指示终端设备不需要对用户ID中的第二部分进行纠错编码；或者，所述基站向所述终端设备发送第二码率，所述第二码率小于1，所述第二码率用于对所述第二部分就行纠错编码；
所述基站对终端设备发送的用户序列进行解析，获得所述终端设备的用户ID，包括：
所述基站从终端设备发送的用户序列中检测出第一RM序列因子，并根据所述第一RM序列因子和所述第一码率，恢复出所述第一部分；以及，
从终端设备发送的用户序列中检测出第二RM序列因子，在所述第二码率等于1时，根据所述第二序列因子恢复出所述第二部分，在所述第二码率小于1时，根据所述第二RM序列因子和所述第二码率恢复出所述第二部分；
所述基站根据恢复出来的所述第一部分和所述第二部分，获得所述终端设备的用户ID。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第一码率和所述第二码率是根据第一概率和第二概率确定的；所述第一概率为所述基站检测当前接入的终端设备的漏检概率，所述第二概率为所述当前接入的终端设备生成RM序列发生碰撞的碰撞概率。
8.一种Reed-Muler RM序列的生成装置，其特征在于，包括：
接收单元，用于接收基站发送的第一码率；
生成单元，用于根据所述接收单元接收到的所述第一码率生成用户标识ID，所述用户ID用于表征所述装置的身份；
所述生成单元，还用于将所述用户ID的第一部分按照所述第一码率进行纠错编码，生成第一RM序列因子，并根据所述用户ID中的第二部分获取第二RM序列因子，其中，所述第一码率小于1；
所述生成单元，还用于根据所述第一RM序列因子和所述第二RM序列因子，生成RM序列；
所述生成单元，具体用于：
根据所述第一码率、第二码率、以及RM序列长度，确定用户ID的长度，所述第二码率由所述基站发送，或，由所述装置与所述基站预先规定；
根据所述用户ID的长度，生成所述用户ID。
9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述生成单元，具体用于：
若所述第二码率小于1，将所述第二部分按照第二码率进行纠错编码，生成所述第二RM序列因子；或者，
若所述第二码率等于1，将所述第二部分生成所述第二RM序列因子。
10.如权利要求8或9所述的装置，其特征在于，所述生成基于所述第一RM序列因子和所述第二RM序列因子，生成RM序列，符合下述公式：
其中，
为编号为x的装置的RM序列，2m为所述RM序列的长度，weight为1的个数，i为虚数单位，bin表征二进制形式，P为第一RM序列因子，b为第二RM序列因子，
由{P，b}唯一确定。
11.如权利要求8或9所述的装置，其特征在于，所述第一RM序列因子为RM序列的生成矩阵，所述第二RM序列因子为RM序列的生成向量。
12.如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述第一RM序列因子为RM序列的生成矩阵，所述第二RM序列因子为RM序列的生成向量。
13.一种Reed-Muler RM序列的应用装置，其特征在于，包括：
发送单元，用于向终端设备发送第一码率，所述第一码率用于对用户标识ID的第一部分进行纠错编码，且所述第一码率小于1；
接收单元，用于接收所述终端设备按照所述第一码率生成并发送的RM序列；
解析单元，用于根据所述第一码率，对终端设备发送的用户序列进行解析，获得所述终端设备的用户ID；
还包括：
配置单元，用于与所述终端设备预先规定第二码率，所述第二码率等于1，所述第二码率用于指示终端设备不需要对用户ID中的第二部分进行纠错编码；或者，所述发送单元，还用于向所述终端设备发送第二码率，所述第二码率小于1，所述第二码率用于对所述第二部分就行纠错编码；
所述解析单元，具体用于：
从终端设备发送的用户序列中检测出第一RM序列因子，并根据所述第一RM序列因子和所述第一码率，恢复出所述第一部分；以及，
从所述终端设备发送的用户序列中检测出第二RM序列因子，在所述第二码率等于1时，根据所述第二RM序列因子恢复出所述第二部分，在所述第二码率小于1时，根据所述第二RM序列因子和所述第二码率恢复出所述第二部分；
根据恢复出来的所述第一部分和所述第二部分，获得所述终端设备的用户ID。
14.如权利要求13所述的装置，其特征在于，所述第一码率和所述第二码率是根据第一概率和第二概率确定的；所述第一概率为所述装置检测当前接入的终端设备的漏检概率，所述第二概率为所述当前接入的终端设备生成RM序列发生碰撞的碰撞概率。
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