CN108366392A - 基于资源图案的随机接入方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于资源图案的随机接入方法，该方法能够实现用户发送信号根据资源图案连续或不连续占据物理层信道资源；结合工作模式中优选的编码调制模式，用户发送信号在接收端发生部分碰撞后消息不可恢复的概率(即中断概率)显著减小；结合工作模式中优选的资源图案，可有效控制用户发送信号在接收端发生碰撞部分的比例；结合工作模式及资源图案面向系统负载和用户单次传输成功概率进行优化，处理发送消息的工作模式可以满足多种系统负载及传输要求，相比于传统随机多址接入方案，可以显著提高用户单次传输的成功率。

Description

基于资源图案的随机接入方法

技术领域

本发明涉及数字信息传输的多址接入技术领域，尤其涉及一种基于资源图案的随机接入方法。

背景技术

在典型的移动通信系统中，基站需要与覆盖范围内的多个用户进行通信，上行多用户传输的信道模型为上行多址接入信道(简称多址信道)。传统上行多用户与基站进行通信的过程采用竞争信道、信令信道和数据信道结合的模式。每个用户首先根据协议利用竞争信道通过竞争接入方式与基站建立连接，从而获取该用户发送信息所需的信令信道和数据信道资源(包括信令资源和导频资源)，随后利用相应的信令信道和数据信道资源传输用户的控制信息和数据信息。用户在通过竞争接入方式与基站建立连接的过程中，不同活跃用户之间可能存在不可控的竞争冲突，可以用随机接入模型描述。

随机接入模型中，用户行为受消息驱动，用户发送消息的行为具有随机性故存在不同用户发送信号在接收端发生碰撞的可能。传统的ALOHA协议、时隙ALOHA协议及其改进等随机接入技术均提供了碰撞解决的方法。

ALOHA协议通常要求用户有消息就及时发送，如果没有收到来自接收端的消息正确接收的反馈，则用户等待一段伪随机时间后重传消息。在ALOHA协议中，用户以固定长度的数据包的形式发送消息，且携带消息的发送信号的起始位置是随机的，故发送信号在接收端存在与其他用户的发送信号部分碰撞、完全碰撞或没有碰撞的可能。ALOHA协议简化了物理层传输信道模型，协议认为只要用户的发送信号发生碰撞，即发生部分碰撞或发生完全碰撞，碰撞用户的消息传输失败。

时隙ALOHA协议作为ALOHA协议的演进版，与ALOHA协议的区别在于将时间频带等物理层信道资源分成独立的时隙，用户只能在时隙开始的位置发送信号，若单一时隙内有多于一个用户同时发送信号，则用户的发送信号发生完全碰撞，对应用户的消息均传输失败。时隙ALOHA将不同用户的发送信号发生部分碰撞的概率降为0，但是也导致用户的发送信号发生完全碰撞的概率急剧增大。

此外，ALOHA及时隙ALOHA协议通常均要求用户的发送信号占用连续的信道资源。

由时隙ALOHA协议演变而来的载波监听多路访问协议(Carrier-sense MultipleAccess，CSMA)要求用户监听信道，只有当信道空闲时才可以发送数据包。该种策略可以有效降低用户间碰撞，提高信道资源利用率。应用于无线共享访问的载波监听多路访问/冲突躲避协议(Carrier-sense Multiple Access with Collision Avoidance，CSMA/CA)为了减少碰撞，要求用户在发送数据包之前先发送请求传送报文，等待目标端回应确认报文后才开始传输数据包。这种方式可以实现无线信道的信道监听，具有上述优势但是额外增加了系统的负担。且当系统负载较高时，仍无法保证用户单次传输的成功概率，为了成功传输，用户的传输时延也将急剧增加。

传统上行多用户随机接入方法主要存在以下几方面的问题：

其一，通过竞争信道与基站建立连接的过程中几乎不传输用户数据信息，对于用户而言是额外的传输开销。对于传统大包数据业务场景，这一额外开销的资源占比通常较小。然而，随着移动通信的发展和用户需求的多样化，特别是在海量小包突发数据业务的场景下，通过竞争信道与基站建立连接所需的额外传输开销的占比逐渐增加，成为亟待优化的一部分。

其二，传统ALOHA等随机接入技术均简化了物理层传输模型，要求用户发送的信号占用连续的信道资源，且认为发送信号发生碰撞即传输失败。因此无论是纯ALOHA协议还是时隙ALOHA协议，相邻信道资源发生碰撞的事件高度相关，对应块衰落信道模型。然而在实际系统中，应用编码调制技术可能从发送信号的未碰撞的部分中成功恢复携带消息。碰撞即失败的特性严重影响了基于传统随机接入技术的随机接入系统的性能，包括用户单次传输成功概率，系统支持的负载和吞吐量等。且当用户单次传输失败后，用户重传的行为还会导致网络拥塞、用户时延过大等问题。因此传统ALOHA等随机接入技术难以应用于用户功率受限或待传输消息具有极强时效性等对用户单次传输成功概率要求较高的场景。

其三，传统ALOHA等随机接入技术要求用户发送信号占据相同数量的少量资源，从而导致物理层需要面对数量随机的发送信号，这对构建信道模型、计算信道容量并设计逼近容量的编码调制模式提出了极大的挑战。因此传统ALOHA等随机接入技术对系统负载具有敏感性，很难根据系统负载进行自适应处理。

为解决上述问题，有必要采用一种新的随机接入方法，克服消息到达随机性对系统性能的影响，提高用户消息首次发送成功的概率。

发明内容

本发明的目的旨在至少在一定程度上解决上述的技术问题之一。

为此，本发明的第一个目的在于提出的基于资源图案的随机接入方法，能够实现用户发送信号根据资源图案连续或不连续占据物理层信道资源；结合工作模式中优选的编码调制模式，用户发送信号在接收端发生部分碰撞后消息不可恢复的概率(即中断概率)显著减小；结合工作模式中优选的资源图案，可有效控制用户发送信号在接收端发生碰撞部分的比例；结合工作模式及资源图案面向系统负载和用户单次传输成功概率进行优化，处理发送消息的工作模式可以满足多种系统负载及传输要求，相比于传统随机多址接入方案，可以显著提高用户单次传输的成功率。

为了实现上述目的，本发明第一方面实施例的基于资源图案的随机接入方法，在随机接入信道的活跃用户的发送端，包括：

发送端获取并解析发送消息，获取所述发送消息所携带的信息比特序列；

发送端确定处理所述发送消息的当前工作模式，其中，所述当前工作模式包括编码调制模式、随机接入信道的资源块参数、通用资源图案、专用资源图案参数；

发送端根据所述编码调制模式和随机接入信道的资源块参数对所述信息比特序列进行处理，得到资源块符号组序列；

发送端根据所述通用资源图案和专用资源图案参数生成专用资源图案，以及根据所述专用资源图案对所述资源块符号组序列进行资源映射，得到映射符号组序列；

发送端根据发送消息的起始位置，将所述映射符号组序列加载到专用资源图案所对应的随机接入信道的资源块中；

发送端对加载到随机接入信道资源块的信号进行处理，得到随机接入发送信号并发送到随机接入信道。

如上所述的方法，所述发送端根据所述编码调制模式和随机接入信道的资源块参数对所述信息比特序列进行处理，得到资源块符号组序列，包括：

发送端根据所述编码调制模式对所述信息比特序列进行信道编码，得到编码比特序列；

发送端根据所述编码调制模式对所述编码比特序列进行调制，得到调制符号序列；

发送端根据随机接入信道的资源块参数对所述调制符号序列进行处理，得到资源块符号组序列。

如上所述的方法，所述编码调制模式包括基于擦除信道的信道编码模式，其中，所述信道编码模式包括采用码率兼容码长可扩展的QC-LDPC码；

所述发送端根据所述编码调制模式对所述信息比特序列进行信道编码，得到编码比特序列，包括：

所述发送端根据所述采用码率兼容码长可扩展的QC-LDPC码对所述信息比特序列进行信道编码，得到编码比特序列。

如上所述的方法，所述发送端根据随机接入信道的资源块参数对所述调制符号序列进行处理，得到资源块符号组序列，包括：

所述发送端将辅助信息插入所述调制符号序列中，形成辅助符号序列；

发送端根据随机接入信道的资源块参数对所述辅助符号序列进行划分，得到资源块符号组序列。

如上所述的方法，所述发送端确定所述随机接入信道处理所述当前发送消息的工作模式，包括：

所述发送端根据发送消息确定当前传输需求；

所述发送端根据所述当前传输需求获取与当前传输需求对应的历史工作模式，将与当前传输需求对应的历史工作模式作为处理所述发送消息的当前工作模式。

如上所述的方法，在所述发送端根据所述当前传输需求获取与当前传输需求对应的历史工作模式之前，还包括：

所述发送端获取并保存历史工作模式以及历史工作模式对应的历史传输需求；

所述发送端根据所述历史工作模式和与所述历史工作模式对应的历史传输需求建立传输需求与工作模式的对应关系。

如上所述的方法，所述发送端确定处理所述发送消息的当前工作模式，包括：

所述发送端接收基站广播的至少一个可用工作模式和各个可用工作模式对应的资源块参数；

所述发送端根据发送消息确定当前传输需求；

所述发送端根据所述当前传输需求、信道状态信息从至少一个可用工作模式中选择一个可用工作模式，将所选择的可用工作模式作为处理所述发送消息的当前工作模式。

如上所述的方法，在所述发送端接收基站广播的至少一个可用工作模式和各个可用工作模式对应的资源块参数之前，包括：

所述基站统计基站覆盖范围内的用户状态，得到用户状态的统计信息；以及

所述基站根据所述统计信息确定并广播至少一个可用工作模式以及各个可用工作模式对应的资源块参数。

如上所述的方法，在随机接入信道的基站接收端，还包括：

接收端处理随机接入信道的接收信号，得到符号组和资源块同步的接收符号组序列并得到发送端的当前工作模式；

接收端根据当前工作模式中的所述通用资源图案对所述接收符号组序列进行图案检测，确定与所述接收符号组序列相对应的专用资源图案；

接收端去除与所述专用资源图案对应的所述接收符号组序列中的空符号组，得到去除空符号组的接收符号组序列；

接收端标记所述去除空符号组的接收符号组序列，得到标记叠加状态的非空接收符号组序列；

接收端处理所述非空接收符号组序列，得到活跃用户的发送消息的信息比特序列的估计值。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中，

图1为本发明一实施例的基于资源图案的随机接入方法的流程示意图；

图2为示例性的利用专用资源图案对资源块符号组序列进行资源映射得到的映射符号组序列；

图3为本发明又一实施例的基于资源图案的随机接入方法的流程示意图；

图4为示例性的对接收符号组序列进行图案检测的检测结果；

图5为示例性的利用专用资源图案1处理接收符号组序列的处理结果；

图6为示例性的利用专用资源图案2处理接收符号组序列的处理结果。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考附图描述本发明实施例的基于资源图案的随机接入方法。

为后续描述方便，对涉及到名词简要说明如下。

活跃用户：系统内具有上行接入需求的随机接入用户，是随机接入信道的潜在发送端。数目可变，活跃用户由基站根据系统资源和用户的请求决定，活跃用户发送信号的行为由待发送消息驱动。注：受系统资源和用户权限的限制，受消息驱动的某些用户可能不是活跃用户。

资源粒子：上行随机接入信道的离散等效基带物理层信道资源的基本单元，通常资源粒子是时域符号、频域子载波、空域符号的任意组合，用离散符号表示。

资源块：上行随机接入的资源调度单元，一般由一个或多个资源粒子组成，相同资源块内的多个资源粒子通常时间或频率相邻。一个消息需要占用的资源块数与消息大小和编码调制模式有关。

资源图案：用于指示活跃用户携带消息的发送信号占据的资源块。资源图案的样点取值为0和1，其中1代表使用对应的资源块，0代表不使用。序列长度为L，取值为1的样点数为N，占空比(duty cycle)为N/L，序列长度和占空比可根据负载进行调整。占空比较低的资源图案即为稀疏资源图案。根据资源图案对应的样点取值序列，可以定义资源图案的自相关函数，表征资源图案及其偏移资源图案之间的非正交特性。

映射：发送端的一种操作，接收符号组序列，根据资源图样，进行资源块符号组序列到映射符号组序列的映射，得到与随机接入信道资源块对应的映射符号组序列。其中，资源图案取值为0对应的映射符号组取值为0，资源图案取值为1对应的映射符号组取值为相应的资源块符号组。

图1为本发明一实施例的基于资源图案的随机接入方法的流程示意图。本实施例对活跃用户发送端如何生成经随机接入信道传输的随机接入发送信号进行说明。如图1所示，本实施例提供的基于资源图案的随机接入方法，包括以下步骤：

S101、发送端获取并解析发送消息，获取所述发送消息所携带的信息比特序列。

举例来说，活跃用户通过随机接入信道与基站进行上行通信。随机接入信道的发送端可以理解为活跃用户，随机接入信道的接收端可以理解为基站。发送端获取发送消息后，对发送消息进行解析，得到发送消息中的有效内容即发送消息所携带的信息比特，并将发送消息所携带的信息比特处理成例如长度为K的信息比特序列，其中，K为正整数。

S102、发送端确定处理所述发送消息的当前工作模式，其中，所述当前工作模式包括编码调制模式、随机接入信道的资源块参数、通用资源图案、专用资源图案参数。

具体地，发送端根据所选择的工作模式对发送消息进行编码调制以及映射处理等。其中，工作模式中规定了编码调制模式、随机接入信道的资源块参数、通用资源图案、专用资源图案参数。

在本实施例中，编码调制模式包括信道编码模式和信道调制模式；其中，信道编码模式可以是基于擦除信道的信道编码模式，多个信道编码模式可以采用一组码率兼容码长可扩展的QC-LDPC码，但并不以此为限；其中，信道调制模式可以是QPSK(正交相移键控)等，但并不以此为限。

具体地，上行接入信道是通信系统基本的配置清单之一，可以采用读取配置清单等方式读取上行接入信道的相关配置参数。在本实施例中，随机接入信道的资源块参数属于上行接入信道的相关配置参数之一，对发送端来说，可以采用读取配置清单等方式获取随机接入信道的资源块参数。在本实施例中，资源块参数可以是组成资源块的资源粒子的个数等等。

在本实施例中，通用资源图案可以自行设定，也可以是系统默认的通用资源图案，但并不限于此。专用资源图案参数包括起始位置、图案长度、周期指示参数等。

在一种可能的实现方式中，步骤S102的具体实现方式为：

S21、发送端根据发送消息确定当前传输需求。

在本实施例中，传输需求取决于发送消息的大小以及用户对该发送消息对应的传输质量的要求，比如对该发送消息成功发送的时延要求，对该发送消息成功发送的尝试传输次数要求，发送端根据发送消息的大小确定传输该发送消息需要占用多少资源块，根据所占用的资源块数以及对传输发送信息的质量要求确定传输需求。

S22、发送端根据所述当前传输需求获取与当前传输需求对应的历史工作模式，将与当前传输需求对应的历史工作模式作为处理发送消息的当前工作模式。

在本实施例中，预先建立了传输需求与工作模式的对应关系。具体地，发送端获取并保存历史工作模式以及历史工作模式对应的历史传输需求。发送端根据历史工作模式和与历史工作模式对应的历史传输需求建立传输需求与工作模式的对应关系。本实施例通过预先建立传输需求与工作模式的对应关系，方便发送端简单快速地确定处理发送消息的当前工作模式，使得用户接入简单有效，且所提供的历史工作模式的多样性可以满足多种系统负载及传输要求，相比于传统随机多址接入方案，可以显著提高用户单次传输的成功率。

在又一种可能的实现方式中，步骤S102的具体实现方式为：

S021、所述发送端接收基站广播的至少一个可用工作模式和各个可用工作模式对应的资源块参数。

具体地，在发送端接收基站广播的至少一个可用工作模式和各个可用工作模式对应的资源块参数之前，基站统计基站覆盖范围内的用户状态，得到用户状态的统计信息；以及基站根据所述统计信息确定并广播至少一个可用工作模式以及各个可用工作模式对应的资源块参数。

在本实施例中，用户状态的统计信息包括但不限于基站覆盖范围内的当前活跃用户的数量、一段时间内接入活跃用户的平均数。

对随机接入信道的活跃用户，其携带发送消息的随机接入发送信号在随机接入信道的基站接收端可能与其它活跃用户的随机接入发送信号叠加。本发明将随机接入发送信号分割为多个独立的资源块进行随机接入，则多个独立的资源块在接收端的叠加状态也是独立的，即每个资源块可能叠加，也可能不叠加，基站接收端根据没有信号叠加(即没有擦除)的资源块携带的部分随机接入发送信号，恢复活跃用户的发送信息。

基站统计并调控活跃用户，有助于控制随机接入信道的负载，即控制多个活跃用户在基站接收端的叠加状态。考虑到每个活跃用户所需的传输质量以及每个活跃用户的随机接入信号在基站接收端的信道状态信息(例如信噪比或信道衰落)的不同，即便在随机接入信道负载相同的条件下，每个活跃用户可能选择不同的传输模式，例如，选择长的资源图案，提高传输成功率，或者选择短的资源图案，以降低传输延迟；选择低码率的信道编码，降低谱效率提高传输成功率，或者，选择较高码率的信道编码，提高谱效率。因此，基站统计每个活跃用户单次成功传输概率，有助于协助活跃用户选择合适的传输模式。

在本实施例中，确定资源块由几个资源粒子构成的资源块参数通常在一个系统为不变值。在选择可用工作模式时，可以将系统负载作为一个考虑因素。举例来说，系统支持的负载较低，则这时选用资源图案占空比较低的工作模式确定为可用工作模式。

需要指出的是，基站也可以从若干个可用工作模式选择一个可用工作模式，并广播给发送端，发送端根据基站所广播的可用工作模式处理发送消息。

S022、发送端根据发送消息确定当前传输需求。

在本实施例中，传输需求取决于发送消息的大小以及用户对该发送消息对应的传输质量的要求，比如对该发送消息成功发送的时延要求，对该发送消息成功发送的尝试传输次数要求，发送端根据发送消息的大小确定传输该发送消息需要占用多少资源块，根据所占用的资源块数以及对传输发送信息的质量要求确定传输需求。

S023、发送端根据所述当前传输需求、信道状态信息从至少一个可用工作模式中选择一个可用工作模式，将所选择的可用工作模式作为处理所述发送消息的当前工作模式。

信道状态信息描述接收信号和发送信号之间的关系，通常用信道传递函数描述。对叠加噪声的等效基带信道，信道状态信息可简化为信噪比和信道增益，其中信道增益的变化等效为衰落。对随机接入信道，存在多个随机接入信号相叠加的情况，因此基站接收端需要对应多个随机接入发送信号的多个信道状态信息。

举例来说，基站广播了A,B两个可用的工作模式，如发送端采用工作模式A则预计传输当前发送消息所需的时间为T_A，一次传输成功的概率为P_A；如发送端采用工作模式B则预计传输当前发送消息所需的时间为T_B，一次传输成功的概率为P_B；发送端当前传输需求为T_C和P_C(由消息属性和发送端能量确定)，发送端根据信道状态信息，调整当前传输需求为T_C’和P_C’，并选择与之最匹配的工作模式。

在本实施例中，基站通过下行信道广播若干个可用工作模式及各个可用工作模式对应的资源块参数，处于基站覆盖范围内的发送端从所广播的若干个可用工作模式中选择一个可用工作模式作为处理发送消息的当前工作模式。在本实施例中，用户根据基站广播的控制信息和自己的传输需求选择工作模式，使得随机接入的基站控制和用户接入简单有效，且基站所提供的工作模式的多样性可以满足多种系统负载及传输要求，相比于传统随机多址接入方案，可以显著提高用户单次传输的成功率。

S103、发送端根据所述编码调制模式和随机接入信道的资源块参数对所述信息比特序列进行处理，得到资源块符号组序列。

在本实施例中，发送端先对信息比特序列进行编码和调制处理，接着根据资源块参数对调制后的调制符号序列进行处理，得到资源块符号组序列。

在一种可能的实现方式中，步骤S103的具体实现方式为：

S31、发送端根据编码调制模式对所述信息比特序列进行信道编码，得到编码比特序列。

具体地，发送端可以采用基于擦除信道的信道编码模式对信息比特序列进行信道编码，得到编码比特序列，例如发送端采用码率兼容码长可扩展的QC-LDPC码对信息比特序列进行信道编码，得到编码比特序列，但并不以此为限。其中，采用码率兼容码长可扩展的QC-LDPC码，则多个信道编码模式的信道编码之间互相嵌套，降低信道编码发送端和接收端的复杂度。本实施例通过采用资源图案和码率兼容码长可扩展的QC-LDPC码，可以显著提高用户单次传输的成功概率，并对多种系统负载具有鲁棒性。

S32、发送端根据所述编码调制模式对所述编码比特序列进行调制，得到调制符号序列。

具体地，发送端可以采用诸如QPSK的信道调制模式对编码符号序列进行调制，得到调制符号序列，但并不以此为限。

S33、发送端根据随机接入信道的资源块参数对所述调制符号序列进行处理，得到资源块符号组序列。

在本实施例中，步骤S33的具体实现方式为：发送端将辅助信息插入所述调制符号序列中，形成辅助符号序列；发送端根据随机接入信道的资源块参数对所述辅助符号序列进行划分，得到资源块符号组序列。

S104、发送端根据所述通用资源图案和专用资源图案参数生成专用资源图案，以及根据所述专用资源图案对所述资源块符号组序列进行资源映射，得到映射符号组序列。

在本实施例中，利用不同的专用资源图案进行资源映射，得到不同的映射符号组序列，可有效控制活跃用户的发送信号即随机接入发送信号在接收端发生碰撞部分的比例。

以下介绍如何生成专用资源图案：

在本实施例中，专用资源图案参数包括起始位置p、图案长度L、周期指示参数c。其中，p∈{0,1,…,M-1},N″≤L≤M,c∈{0,1}。其中，M为通用资源图案的图案长度，N″为资源块符号组序列的长度。

在本实施例中，通用资源图案S＝[s₀,s₁,…,s_M-1]，其中，s_i∈{0,1}表示第i个资源块是否被资源块符号组所占用，0为未占用，1为占用。

当c＝0，专用资源图案为：P＝[s_p,s_p+1,…,s_p+L-1]，其中，s_i∈{0,1}；

当c＝1，专用资源图案为：P′＝[s′_p,s′_p+1,…,s′_p+L-1],s′_i∈{0,1}，其中，s′_p+j＝s_mod(p+j,M)，需要说明的是，mod(x,y)为取余函数，mod(x,y)得到x除以y后的余数，则下标mod(p+j,M)为(p+j)除以M后的余数。

举例来说，一种示例的通用资源图案S1如下：

对上述举例的通用资源图案S1，通用资源图案的长度M＝30，s₀＝1，s₁＝1，s₂＝0，…，s₂₉＝1。

假设专用资源图案参数为：专用图案起始位置p＝5，专用图案长度L＝15,周期参数c＝0，则根据上述示例的通用资源图案和专用资源图案参数所得到的专用资源图案如下：

0 1 0 0 1 0 0 1 1 1

0 1 0 0 0

具体地，所得到的专用资源图案对应示例通用资源图案S1的虚线框的资源图案，即由s₅，s₆，…s₁₉组成专用资源图案。

再举例来说，另一种示例的通用图案资源S2如下：

对上述举例的通用资源图案S2，通用资源图案的长度M＝30，s₀＝0，s₁＝1，s₂＝1，…，s₂₉＝0。

其中，专用资源图案参数为：专用图案起始位置p＝23，专用图案长度L＝9,周期参数c＝1，则根据上述示例的通用资源图案和专用资源图案参数所得到的专用资源图案如下：

1 1 1 0 0 1 0 0 1

具体地，所得到的专用资源图案对应示例通用资源图案S2的虚线框的资源图案，即由s₂₃，s₂₄，…s₁₉，s₀，s₁组成专用资源图案。

以下介绍如何根据专用资源图案得到映射符号组序列：

图2为示例性的利用专用资源图案对资源块符号组进行资源映射得到的映射符号组序列的示意图。在图2中，灰色方块代表蕴含消息的符号组，白色方块代表零符号组，图2中的资源块符号组序列的长度为5，被长度为10的专用资源图案映射后，所得到的映射符号组序列的长度为10。其中，专用资源图案中取值为0对应的映射符号组取值为0，专用资源图案中取值为1对应的映射符号组取值为相应的资源块符号组。

S105、发送端根据发送消息的起始位置，将所述映射符号组序列加载到专用资源图案所对应的随机接入信道的资源块中。

举例来说，发送消息的起始位置为q，将映射符合组序列中的符号组依次加载到专用资源图案对应的资源块[q,q+1,…,q+L-1]上。

S106、发送端对加载到随机接入信道资源块的信号进行处理，得到随机接入发送信号并发送到随机接入信道。

具体地，发送端将映射符号组序列加载到随机接入信道的资源块，即实现了将信号加载到资源块中，发送端对加载到随机接入信道资源块的信号进行处理，得到随机接入发送信号，发送到随机接入信道，经随机接入信道到达基站接收端，完成活跃用户发送端随机接入基站接收端。

本实施例提供的基于资源图案的随机接入方法，能够实现用户发送信号根据资源图案连续或不连续占据物理层信道资源；结合工作模式中优选的编码调制模式，用户发送信号发生部分碰撞后消息不可恢复的概率(即中断概率)显著减小；结合工作模式中优选的资源图案，可有效控制用户发送信号在接收端发生碰撞部分的比例；结合工作模式及资源图案面向系统负载和用户单次传输成功概率进行优化，处理发送消息的工作模式的可以满足多种系统负载及传输要求，相比于传统随机多址接入方案，可以显著提高用户单次传输的成功率。

图3为本发明又一实施例的基于资源图案的随机接入方法的流程示意图。在图1所示的实施例的基础上，随机接入信道的基站接收端接收到活跃用户的随机接入发送信号，从随机接入信号解调信息比特，恢复活跃用户的发送消息。

如图3所示，本实施例提供的基于资源图案的随机接入方法，在随机接入信道的基站接收端，包括以下步骤：

S201、接收端处理随机接入信道的接收信号，得到符号组和资源块同步的接收符号组序列并得到一个或多个发送端的当前工作模式。

在本实施例中，发送端的当前工作模式是指发送端处理与基站所接收到的随机接入发送信号对应的发送消息的工作模式。基站接收端解调随机接入信号，会得到接收符号组序列中的符号组与资源块同步。

S202、接收端根据当前工作模式中的所述通用资源图案对所述接收符号组序列进行图案检测，确定与所述接收符号组序列相对应的专用资源图案。

S203、接收端去除与所述专用资源图案对应的所述接收符号组序列中的空符号组，得到去除空符号组的接收符号组序列；

S204、接收端标记所述去除空符号组的接收符号组序列，得到标记叠加状态的非空接收符号组序列；

S205、接收端处理所述非空接收符号组序列，得到活跃用户的发送消息的信息比特序列的估计值。

在本实施例中，对接收符号组序列进行图案检测可以包括与接收符号组序列相对应的专用资源图案的个数、各个专用资源图案的起始位置和长度。

图4为示例性的对接收符号组序列进行图案检测的检测结果。如图4所示，接收符号组序列含有两个专用资源图案。图4中的用/斜线填充的方块和用\斜线填充的方块分别对应不同的专用资源图案的符号组，用网格填充的方块对应该符号组同时被上述两专用资源图案占用，图4中的白色方块代表零符号组。通过图案检测，分别检测到专用资源图案1和专用资源图案2。

图5为示例性的利用专用资源图案1处理接收符号组序列的处理结果。图6为示例性的利用专用资源图案2处理接收符号组序列的处理结果。经过去除空符号组和标记，得到两个标记叠加状态的非空接收符号组序列，分别为标记叠加状态的非空接收符号组序列1和标记叠加状态的非空接收符号组序列2。

基站对标记叠加状态的非空接收符号组序列1和标记叠加状态的非空接收符号组序列2进行处理，可以得到来自于发送端的发送消息的信息比特序列的估计值，恢复发送消息。

本实施例提供的基于资源图案的随机接入方法，随机接入信道的基站接收端接收到一个或多个活跃用户的随机接入信号，从随机接入信号解调信息比特，恢复活跃用户的发送消息

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。如，如果用硬件来实现和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种基于资源图案的随机接入方法，其特征在于，在随机接入信道的活跃用户的发送端，包括：

发送端获取并解析发送消息，获取所述发送消息所携带的信息比特序列；

发送端确定处理所述发送消息的当前工作模式，其中，所述当前工作模式包括编码调制模式、随机接入信道的资源块参数、通用资源图案、专用资源图案参数；

发送端根据所述编码调制模式和随机接入信道的资源块参数对所述信息比特序列进行处理，得到资源块符号组序列；

发送端根据所述通用资源图案和专用资源图案参数生成专用资源图案，以及根据所述专用资源图案对所述资源块符号组序列进行资源映射，得到映射符号组序列；

发送端根据发送消息的起始位置，将所述映射符号组序列加载到专用资源图案所对应的随机接入信道的资源块中；

发送端对加载到随机接入信道资源块的信号进行处理，得到随机接入发送信号并发送到随机接入信道。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述发送端根据所述编码调制模式和随机接入信道的资源块参数对所述信息比特序列进行处理，得到资源块符号组序列，包括：

发送端根据所述编码调制模式对所述信息比特序列进行信道编码，得到编码比特序列；

发送端根据所述编码调制模式对所述编码比特序列进行调制，得到调制符号序列；

发送端根据随机接入信道的资源块参数对所述调制符号序列进行处理，得到资源块符号组序列。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述编码调制模式包括基于擦除信道的信道编码模式，其中，所述信道编码模式包括采用码率兼容码长可扩展的QC-LDPC码；

所述发送端根据所述编码调制模式对所述信息比特序列进行信道编码，得到编码比特序列，包括：

所述发送端根据所述采用码率兼容码长可扩展的QC-LDPC码对所述信息比特序列进行信道编码，得到编码比特序列。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述发送端根据随机接入信道的资源块参数对所述调制符号序列进行处理，得到资源块符号组序列，包括：

所述发送端将辅助信息插入所述调制符号序列中，形成辅助符号序列；

发送端根据随机接入信道的资源块参数对所述辅助符号序列进行划分，得到资源块符号组序列。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述发送端确定所述随机接入信道处理所述当前发送消息的工作模式，包括：

所述发送端根据发送消息确定当前传输需求；

所述发送端根据所述当前传输需求获取与当前传输需求对应的历史工作模式，将与当前传输需求对应的历史工作模式作为处理所述发送消息的当前工作模式。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述发送端根据所述当前传输需求获取与当前传输需求对应的历史工作模式之前，还包括：

所述发送端获取并保存历史工作模式以及历史工作模式对应的历史传输需求；

所述发送端根据所述历史工作模式和与所述历史工作模式对应的历史传输需求建立传输需求与工作模式的对应关系。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述发送端确定处理所述发送消息的当前工作模式，包括：

所述发送端接收基站广播的至少一个可用工作模式和各个可用工作模式对应的资源块参数；

所述发送端根据发送消息确定当前传输需求；

所述发送端根据所述当前传输需求、信道状态信息从至少一个可用工作模式中选择一个可用工作模式，将所选择的可用工作模式作为处理所述发送消息的当前工作模式。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，在所述发送端接收基站广播的至少一个可用工作模式和各个可用工作模式对应的资源块参数之前，包括：

所述基站统计基站覆盖范围内的用户状态，得到用户状态的统计信息；以及

所述基站根据所述统计信息确定并广播至少一个可用工作模式以及各个可用工作模式对应的资源块参数。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在随机接入信道的基站接收端，还包括：

接收端处理随机接入信道的接收信号，得到符号组和资源块同步的接收符号组序列并得到一个或多个发送端的当前工作模式；

接收端根据当前工作模式中的所述通用资源图案对所述接收符号组序列进行图案检测，确定与所述接收符号组序列相对应的专用资源图案；

接收端去除与所述专用资源图案对应的所述接收符号组序列中的空符号组，得到去除空符号组的接收符号组序列；

接收端标记所述去除空符号组的接收符号组序列，得到标记叠加状态的非空接收符号组序列；

接收端处理所述非空接收符号组序列，得到活跃用户的发送消息的信息比特序列的估计值。