一种支持多用户的通信方法及装置的制造方法
一种支持多用户的通信方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本申请设及通信技术领域，尤其设及一种支持多用户的通信方法及装置。
【背景技术】
[0002] 随着当代经济和社会的发展，各种无线终端及相应服务也层出不穷，无线通信中 接入用户数目也呈爆炸式增长。
[000引接入技术到目前为止已经经历了从频分多址（prequen巧DivisionMultiple Access,抑MA)、时分多址（TimeDivisionMultipleAccess,TDMA)、码分多址（Code DivisionMultipleAccess,CDMA)到正交频分多址（OrthogonalRrequen巧Division MultipleAccess，(FDMA)的过程，W上接入技术是都是利用数据在频域、时域、码字域等上 的正交性区分各个用户并解调出数据的。其中，CDMA技术的原理是基于扩频技术，即将需 传送的信息数据，用一个带宽远大于信号带宽的高速伪随机码进行扩散，使原数据信号的 带宽被扩展，再经载波调制并发送出去。CDMA扩频技术中的伪随机码序列需要完全正交，扩 频码片的长度要大于用户的数目，因此CDMA不能实现用户过载，也就是说可接入用户数较 少。然而，对于诸如物联网中的一些应用，接入用户数目比现有的蜂窝网络中可接入用户数 目高出好几个量级，而单个用户对数据速率的要求却并不高。为实现更大的可接入用户数， 提高资源利用率，人们提出了SCMA(SparseCodeMultipleAccess)技术。
[0004] SCMA技术中，经过相对稀疏的扩散码进行扩散后，将多组用户数据叠加后再发送。 基于扩散码的稀疏特性，可W使得扩散后的多个用户数据符号叠加后的干扰可控，并且，可 承载的用户数增大系统可接入用户数。该样，使得发送端可W实现过载，进而增大系统可接 入用户数。现有的SCMA技术中，是对待传输的调制方式均相同的用户数据符号进行扩散。
[0005] 在实际应用中，用户的调制方式往往是多种多样的。上述现有技术仅能针对所有 用户的调制方式均相同的情况下进行扩散和叠加，而并不能支持多用户多调制方式的数据 传输。
【发明内容】
[0006] 本申请实施例提供一种支持多用户的通信方法及装置，用W实现多用户多调制方 式的通信方法。
[0007] 本申请实施例采用下述技术方案：
[000引一种支持多用户的通信方法，包括：
[0009] 基于标记矩阵对不同用户的数据比特经过调制后的符号进行扩散，获得扩散后的 第一码字集合；
[0010] 对所述第一码字集合中的码字进行叠加，得到叠加码字；
[0011] 发送所述叠加码字。
[0012] 一种支持多用户的通信方法，包括：
[0013] 基于标记矩阵对不同用户的数据比特经过调制后的符号进行扩散，获得扩散后的 第一码字集合；
[0014] 对所述第一码字集合进行星座旋转处理，得到第二码字集合；
[0015] 对所述第二码字集合中的码字进行叠加，得到叠加码字；
[0016] 发送所述叠加码字。
[0017] 一种支持多用户的通信方法，包括：
[001引基于标记矩阵对不同用户的数据比特经过调制后的符号进行扩散，获得扩散后的 第一码字集合；
[0019] 对所述第一码字集合进行星座旋转处理，得到第二码字集合；
[0020] 对所述第二码字集合进行功率偏置处理，得到第=码字集合；
[0021] 对所述第=码字集合中的码字进行叠加，得到叠加码字；
[0022] 发送所述叠加码字。
[0023] 一种支持多用户的通信装置，包括：
[0024] 扩散模块，用于基于标记矩阵对不同用户的数据比特经过调制后的符号进行扩 散，获得扩散后的第一码字集合；
[0025] 叠加模块，用于对所述第一码字集合中的码字进行叠加，形成叠加码字；
[0026] 发送模块，用于发送所述叠加码字。
[0027] 一种支持多用户的通信装置，包括：
[002引扩散模块，用于基于标记矩阵对不同用户的数据比特经过调制后的符号进行扩 散，获得扩散后的第一码字集合；
[0029] 星座旋转模块，用于对所述第一码字集合进行星座旋转处理，得到第二码字集合。
[0030] 叠加模块，用于对所述第二码字集合中的码字进行叠加，形成叠加码字；
[0031] 发送模块，用于发送所述叠加码字。
[0032] 一种支持多用户的通信装置，包括：
[0033] 扩散模块，用于基于标记矩阵对不同用户的数据比特经过调制后的符号进行扩 散，获得扩散后的第一码字集合；
[0034] 星座旋转模块，用于对所述第一码字集合进行星座旋转处理，得到第二码字集 合；
[0035] 功率偏置模块，用于对所述第二码字集合进行功率偏置处理，得到第=码字集 合；
[0036] 叠加模块，用于对所述第=码字集合中的码字进行叠加，形成叠加码字；
[0037] 发送模块，用于发送所述叠加码字。
[003引本申请实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到W下有益效果：
[0039] 通过对不同用户的数据比特调制成符号；根据实际用户数和系统确定的标记向量 的长度及标记向量中非0元素的个数，得到标记矩阵；将调制后的所述符号替换到所述标 记矩阵中对应用户的标记向量的非0元素上，得到第一码字集合；对第一码字集合中的各 个码字叠加后发送。解决了现有SCMA技术中不能支持多用户多调制的问题。
【附图说明】
[0040] 为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提 下，还可W根据该些附图获得其他的附图。
[0041]图1为本申请某一实施例提供的一种支持多用户的通信方法的流程示意图；
[0042] 图2为本申请某一实施例提供的一种支持多用户的通信方法的流程示意图；
[0043]图3为本申请某一实施例提供的一种支持多用户的通信方法的流程示意图；
[0044] 图4为本申请某一实施例提供的一种支持多用户的通信装置的结构图；
[0045]图5为本申请某一实施例提供的一种支持多用户的通信装置的结构图；
[0046] 图6为本申请某一实施例提供的一种支持多用户的通信装置的结构图。
【具体实施方式】
[0047]为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实 施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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 技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护 的范围。
[0048]W下结合附图，详细说明本申请各实施例提供的技术方案。
[0049]图1为本申请某一实施例提供的一种支持多用户的通信方法的流程示意图。如图 1所示，本方法实施例具体包括：
[0化0] S11 ;基于标记矩阵对不同用户的数据比特经过调制后的符号进行扩散，获得扩散 后的第一码字集合。
[0051] 所述不同用户的数据调制可W是完全相同的调制方式，也可W是不完全相同的调 制方式，还可W是完全不相同的调制方式。
[0052] 所述标记矩阵可W按照W下方式获得：
[0化3]通信系统确定标记向量的长度K和标记向量中非0元素的个数N(必须满足N为K的因子且K>N>2)。进而，根据标记向量的长度和指定的每个标记向量中非0元素的 个数可W确定最多具有方个完全不同的标记向量，也意味着系统最大可W容纳的用 户数为个。
[0化4]所述个标记向量按列构成K行J。"列的完备标记向量组集，每列标记向量都 有N个非0元素和化-N)个为0的元素。一般的，完备标记向量组集中具有整数个标记向 量组，每个标记向量组中具有化/脚个完全相互正交的标记向量。在所述标记向量 中最多存在有Tm"=Jm"X(N/K)个标记向量组。
[0化5]值得一提的是，对于在K和N确定的情况下，所有的标记向量是确定不变的，但是 标记向量组的分法并不唯一，只要满足标记向量组内标记向量与标记向量之间完全相互正 交即可。
[0化6] 完备标记向量组集确定之后，可W根据实际用户数J，从完备标记向量组集中选出T=JX(N/K)个标记向量组，将选出的T个标记向量组构成K行J列的标记矩阵。所述的 从完备标记向量组集选出T个标记向量组，可W是随机的，也可W按照指定的方式选取。 [0057]值得一提的是，标记矩阵中的每一行中非0元素的个数都相同、每一列中非0元素 的个数也相同、矩阵中的为0元素的个数要大于非0元素的个数。
[005引所述不同用户的数据比特，例如是J个用户的数据比特流，所述J个数据比特流的 维度可W是相同的，也可W是不同的。所述来自J个用户的数据比特流经调制后得到J个 符号，进而构成符号向量u= [Uiiv，，％]。所述调制可W是完全相同的调制方式，也可W是 不完全相同的调制方式，还可W是完全不相同的调制方式。
[0059] 本申请实施例提出的扩散是用标记矩阵中和用户对应的标记向量对不同用户的 数据比特经过调制后的符号进行扩散。标记向量不需要完全正交，系统最大可W容纳的用 户数Jmay大于K，因此可W实现用户过载，进而提高了可接入的用户数目。
[0060] 所述扩散，具体可W按照W下方式实现：
[0061] 利用所述标记矩阵将所述符号向量U= 按照符号向量中一个元素对 应标记矩阵的一列依次按列替换到标记矩阵对应非0元素上，替换后每一列形成一个码字Xj(j= 1，2, 3,…，J)。J列的码字形成第一码字集合X=[XiX2…Xj]。
[0062] 例如，对于标记向量的长度为6,标记向量中非0元素的个数为2,可知，最多具有 G二15个完全不同的标记向量，也意味着最大可W容纳的用户数为15。
[0063] 完备标记向量组集由15个标记向量按列组成6行15列的矩阵，每列都有2个非 0元素和4个为0的元素。
[0064] 所述完备标记向量组集可W为：
[00化]
[0066] 在所述完备标记向量组集中，存在有5个标记向量组，每个标记向量组中具有3个 完全相互正交的标记向量。
[0067] 假设实际用户数为9的情况，则需从所述完备标记向量组集中取出3个标记向量 组，此处W从所述完备标记向量组集中取出标记向量组1、标记向量组2、标记向量组3构成 标记矩阵为例，则所述标记矩阵可W为：
[0068]
[0069] 如前所述，所述经过调制后得到含有9个元素的符号向量u= [Uiiv'Ug]。
[0070] 所述利用标记矩阵将调制后的符号扩散到标记矩阵对应非0元素上，W符号向量 U= [UilV，，Ug]扩散为例，利用标记矩阵将所述符号向量U= [UilV，，Ug]替换到标记矩阵对 应非0元素上，得到第一码字集合X为：
[0071]
[0072] S14 ;对所述第一码字集合中的各个码字进行叠加，得到叠加码字。
[0073] 本步骤是将所述第一码字集合X中的各个码字进行相加处理：
[0074]
[0075] 延用上述例子，则叠加码字为：
[0076]
[0077] S15 ;发送所述叠加码字。
[007引发送所述叠加后码字C。
[0079] 通过本实施例，将不同用户的数据比特调制成符号；根据实际用户数和系统确定 的标记向量的长度及标记向量中非0元素的个数，得到标记矩阵；将调制后的符号替换到 标记矩阵中对应用户的标记向量的非0元素上，得到第一码字集合；对第一码字集合中的 各个码字叠加后发送。可W实现支持多用户多调制的通信方法。
[0080] 图2为本申请某一实施例提供的一种支持多用户的通信方法的流程示意图，如图 2所示，具体包括；
[0081] S21 ;基于标记矩阵对不同用户的数据比特经过调制后的符号进行扩散，获得扩散 后的第一码字集合。
[0082] 步骤S21与S11相同，此处不予寶述。
[0083] S22 ;对所述第一码字集合进行星座旋转处理，得到第二码字集合。
[0084] 所述星座旋转处理可W通过W下方式实现：
[0085] 确定标记矩阵第一行对应非0元素上的旋转因子，具体包括，
[0086] 对标记矩阵中的标记向量组进行编号t= 1，2,…，T，其中，所述T为标记向量组 的个数；
[0087] 进一步的，确定标记矩阵上第1行第t个的对应非0元素上的旋转因子ait为：
[008引 Bit二exp(*i/n)
[0089] 其中t为标记向量组的编号，n为此行所有非0元素的个数，i为虚数单位。
[0090] 根据第一行对应非0元素上的旋转因子，由循环移位得到标记矩阵上所有行对应 非0元素上的旋转因子，具体包括，
[0091] 将所述第1行的T个旋转因子依次组成第一行的旋转因子向量a/。
[009引定义第k行的旋转因子向量为aj/，其中k= 1，2,…，K。
[0093] 进一步的，各行的旋转因子向量akT由上一行的旋转因子向量af_i循环移位得到。
[0094] 所述循环移位的方向可W是向左也可W向右，但必须保证各行移位的方向一致。
[0095] 根据标记矩阵上对应非0元素上的旋转因子，得到星座旋转矩阵，具体包括，
[0096] 进一步的，设定一个K行J列且元素全为0的星座旋转矩阵R，并令；
[0097] R(k，j*)=akt
[009引其中k= 1，2,…，K，t= 1，2,…，T，K为星座旋转矩阵R的行数，j巧/所在行中第t个非0元素对应标记矩阵的位置。该样，星座旋转矩阵R中对应标记矩阵中非0元素的位 置变为3kt。
[0099] 根据星座旋转矩阵，对所述第一码字集合进行星座旋转，得到第二码字集合，具体 包括，
[0100] 依据所述星座旋转矩阵R对第一码字集合X进行星座旋转，得到第二码字集合：
[0101] 化片J) =R,
[010引其中Rj为星座旋转矩阵R的第j列，? *指向量点乘运算，下同。
[0103] S24 ;对所述第二码字集合中的各个码字进行叠加，得到叠加码字。
[0104] 本步骤是将所述第二码字集合中的各个码字进行相加处理：
[0105]
[0106] S25 ;发送所述叠加码字。
[0107] 发送所述叠加后码字C。
[0108] 为使本实施例更加清楚，W下举例说明，对于标记向量的长度为6,标记向量中非 0元素的个数为2,实际用户数为9的情况，标记矩阵的确定如上一实施例所述，W下不再寶 述。
[0109] 首先，对标记矩阵中的标记向量组进行编号：
[0110]
[0111] 确定标记矩阵上第1行第t个的非0元素的旋转因子ait为：
[011引 a"=exp(31 (t-1) *i/n)
[0113] 其中t为标记向量组的编号，n为此行所有非0元素的个数其中，i为虚数单位。
[0114] 进一步的，将所述第1行的T个旋转因子依次组成第1行的旋转因子向量为；aiT 一 [3ii, 3口，ai3]。
[0115] 进一步的，此例中，各行的旋转因子向量由上一行旋转因子向量向左循环移位得 到，为：
[0116] 第2行的旋转因子向量32了=[a22, 323, 321];
[0117] 第3行的旋转因子向量asT=[a33, 331，332];
[011引第4行的旋转因子向量a/=[a41，342, 323];
[0119] 第5行的旋转因子向量a日T=[a日2,a日3,aj;
[0120] 第6行的旋转因子向量3日了=[a63, 3日1，3日2];
[0121] 进一步的，设定一个6行9列且元素全为0的星座旋转矩阵R，并令：
[0122] R(k，j*)=akt
[0123] 其中k= 1，2,…，K，t= 1，2,…，T，K为星座旋转矩阵R的行，j巧/所在行中第t 个非0元素对应标记矩阵的位置，即星座旋转矩阵R中对应标记矩阵中非0元素的位置变 为 3kt。
[0124] 则所述星座旋转矩阵R为：
[0125]
[0126] 进一步的，依据所述星座旋转矩阵R对第一码字集合X进行星座旋转：
[0127] 得到的第二码字集合为：
[012 引
[0129] 进一步的，对所述第二码字集合中的各个码字进行叠加，得到叠加码字为：
[0130]
[0131] 进一步的，发送所述叠加后码字C。
[0132] 一般来说，接收端对所述叠加码字进行译码很大程度上是依靠码字之间的差异化 来区分用户的，对于经过所述扩散后的各个码字中相同位置的不同用户的非0元素相同 时，接收端并不能区分相同码字到底属于哪个用户。
[0133] 通过本实施例中的星座旋转处理，给每个码字中的非0元素增加了旋转因子，实 现提高码字间的差异化，利于接收端译码。
[0134] 图3为本申请某一实施例提供的一种支持多用户的通信方法的流程示意图，如图 3所示，具体包括；
[01巧]S31 ;基于标记矩阵对不同用户的数据比特经过调制后的符号进行扩散，获得扩散 后的第一码字集合。
[0136] 步骤S31与S21和S11相同，此处不予寶述。
[0137] S32 ;对所述第一码字集合进行星座旋转处理，得到第二码字集合。
[0138] 步骤S32与S22相同，此处不予寶述。
[0139] S33;对所述第二码字集合进行功率偏置处理，得到第S码字集合。
[0140] 所述功率偏置处理可W通过W下方式实现：
[0141] W下具体过程中设及的具体数据，仅作为示范性地，不能作为对本申请的限制。
[0142] 根据实际用户数，得到功率偏置矩阵。
[0143] 首先 根据实际用户数J，确定一个具有2qJ行2qJ列的复数矩阵P。，q为矩阵扩展 因子，q取整数。
[0144] 复数矩阵P。的每个元素：
[0145]
[0146] 其中f，e是复数矩阵的元素在复数矩阵中的位置坐标。
[0147] 进一步的，根据所述复数矩阵P。，得到功率偏置矩阵，所述功率偏置矩阵P为：
[0148]P=油s(Pc)
[0149] 其中油s( ?)运算为对矩阵的每一个复数元素求模值。
[0150] 根据所述功率偏置矩阵，得到功率偏置向量。
[0151] 根据所述功率偏置矩阵P，将2qJ行2qJ列的功率偏置矩阵P中的元素按照从 左到右，先上后下的顺序变成1行4q2J2列的一维矩阵Pt=[Pd,Pt2,…，Pti](其中，1 = 1，2,…，4村2,此处Pr为一维矩阵Pr中的元素）。
[0152] 进一步的，根据所述一维矩阵Pf，所述一维矩阵Pf中共有4q2J2个元素。每当系统 发出J个用户符号时，从一维矩阵Pf中按照顺序每次取J个元素，取出的J组元素依次构 成功率偏置向量P=虹,P2,…，Pj]。
[0153] 当抽取次数大于4q2J次时，则意味着一维矩阵Pf中元素被取完，此时还原一维矩 阵Pf中元素，继续按照顺序每次取J个元素。每当一维矩阵Pt中元素被取完，则重复该步 骤。
[0154] 本实施例中不调整所述功率偏置向量中元素的位置（当然对某些实施例来说也 可W是根据系统反馈的用户信道的信道信息来调整功率偏置向量中元素的位置）。
[0巧5] 对所述功率偏置向量进行归一化处理，具体包括，
[0156] 对所述功率偏置向量P中的各个元素进行归一化处理：
[0 巧 7]
[0158] 使得功率偏置向量中元素的平均功率是1，即元素的平方平均数为1。
[0159] 根据所述功率偏置向量对所述第二码字集合中各个码字进行功率偏置，得的第S 码字集合：
[0160]
[01W] 沿用上一实施例中的例子，则第S码字集合为：
[0162]
[0163]S34;对所述第S码字集合中的各个码字进行叠加，得到叠加码字。
[0164] 本步骤是将所述第S码字集合中的各个码字进行相加处理：
[01 妨I
[0166] 沿用上一实施例中的例子，则叠加后码字：
[0167]
[0168] S35 ;发送所述叠加码字。
[0169] 发送所述叠加后码字C。
[0170] 一般来说，由于各个码字叠加W后某个功率可能趋近于0,经过衰弱信道和噪声干 扰后，接收信噪比降低使得译码错误率增大。
[0171] 通过本实施例中的功率偏置处理，对第二码字集合中的码字添加了归一化后的功 率偏置向量中的元素，减小各个码字叠加后功率趋近于0的概率，进而减小译码错误率，提 高系统性能。
[0172] 图4为本申请某一实施例提供的一种支持多用户的通信装置的结构图。本装置是 基于W上通信方法，故该装置的具体细节可参考W上通信方法，本文不再予W寶述。
[0173] 扩散模块110,用于基于标记矩阵对不同用户的数据比特经过调制后的符号进行 扩散，获得扩散后的第一码字集合；
[0174] 叠加模块140,用于对所述第一码字集合中各个码字进行叠加，获得叠加码字；
[01巧]发送模块150,用于发送所述叠加码字。
[0176] 图5为本申请某一实施例提供的一种支持多用户的通信装置的结构图。本装置是 基于W上通信方法，故该装置的具体细节可参考W上通信方法，本文不再予W寶述。
[0177] 扩散模块210,用于基于标记矩阵对不同用户的数据比特经过调制后的符号进行 扩散，获得扩散后的第一码字集合；
[0178] 星座旋转模块220,用于对所述第一码字集合进行星座旋转处理，获得第二码字集 合；
[0179] 叠加模块240,用于对所述第二码字集合中各个码字进行叠加，获得叠加码字；
[0180] 发送模块250,用于发送所述叠加码字。
[0181] 图6为本申请某一实施例提供的一种支持多用户的通信装置的结构图。本装置是 基于W上通信方法，故该装置的具体细节可参考W上通信方法，本文不再予W寶述。
[0182] 扩散模块310,用于基于标记矩阵对不同用户的数据比特经过调制后的符号进行 扩散，获得扩散后的第一码字集合；
[0183] 星座旋转模块320,用于对所述第一码字集合进行星座旋转处理，获得第二码字集 合；
[0184] 功率偏置模块330,用于对所述第二码字集合进行功率偏置处理，获得第S码字集 合；
[0185] 叠加模块340，用于对所述第=码字集合中各个码字进行叠加，获得叠加码字。
[0186] 发送模块350,用于发送所述叠加码字。
[0187] 本申请实施例提供一种支持多用户的通信方法及装置，将不同用户的数据比特调 制成符号。根据实际用户数和系统确定的标记向量的长度及标记向量中非0元素的个数， 得到标记矩阵。将调制后的符号替换到标记矩阵中对应用户的标记向量的非0元素上，得 到第一码字集合。对所述第一码字集合中的各个码字叠加后发送。解决了现有SCM技术 中不能支持多用户多调制的问题。
[0188] 在20世纪90年代，对于一个技术的改进可W很明显地区分是硬件上的改进（例 如，对二极管、晶体管、开关等电路结构的改进）还是软件上的改进（对于方法流程的改 进）。然而，随着技术的发展，当今的很多方法流程的改进已经可W视为硬件电路结构的直 接改进。设计人员几乎都通过将改进的方法流程编程到硬件电路中来得到相应的硬件电路 结构。因此，不能说一个方法流程的改进就不能用硬件实体模块来实现。例如，可编程逻辑 器件（Programm油leLogicDevice,PLD)(例如现场可编程口阵列（FieldProgramm油le GateArray,FPGA))就是该样一种集成电路，其逻辑功能由用户对器件编程来确定。由设 计人员自行编程来把一个数字系统"集成"在一片PLD上，而不需要请巧片制造厂商来设 计和制作专用的集成电路巧片2。而且，如今，取代手工地制作集成电路巧片，该种编程也 多半改用"逻辑编译器（logiccompiler)"软件来实现，它与程序开发撰写时所用的软件 编译器相类似，而要编译之前的原始代码也得用特定的编程语言来撰写，此称之为硬件描 述语言（HardwareDescriptionLanguage,皿L)，而皿L也并非仅有一种，而是有许多种， 女日ABEL(AdvancedBooleanExpressionLanguage)、AHDL(AlteraHardwareDescription Language)、Confluence、CUPL(CornellUniversityProgrammingLanguage)、HDCal、 JHDL(JavaHardwareDescriptionLanguage)、Lava、Lola、MyHDL、PALASM、RHDL(Ruby HardwareDescriptionLanguage)等，目前最普遍使用的是VHDL(Ve;ry-Hi曲-Speed IntegratedCircuitHardwareDescriptionLanguage)与Verilog2。本领域技术人员 也应该清楚，只需要将方法流程用上述几种硬件描述语言稍作逻辑编程并编程到集成电路 中，就可W很容易得到实现该逻辑方法流程的硬件电路。
[0189] 控制器可W按任何适当的方式实现，例如，控制器可W采取例如微处理器或处理 器W及存储可由该（微）处理器执行的计算机可读程序代码（例如软件或固件）的计算 机可读介质、逻辑口、开关、专用集成电路（Application Specific Integrated Cir州it, ASIC)、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器的形式，控制器的例子包括但不限于W下微控制 器；ARC 625D、Atmel AT91SAM、Microchip PIC18巧服20 W及Silicone L油SC8051F320， 存储器控制器还可W被实现为存储器的控制逻辑的一部分。本领域技术人员也知道，除了 W纯计算机可读程序代码方式实现控制器W外，完全可W通过将方法步骤进行逻辑编程来 使得控制器W逻辑口、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器等的形式来 实现相同功能。因此该种控制器可W被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各 种功能的装置也可W视为硬件部件内的结构。或者甚至，可W将用于实现各种功能的装置 视为既可W是实现方法的软件模块又可W是硬件部件内的结构。
[0190] 上述实施例阐明的系统、装置、模块或单元，具体可W由计算机巧片或实体实现， 或者由具有某种功能的产品来实现。
[0191] 为了描述的方便，描述W上装置时W功能分为各种单元分别描述。当然，在实施本 申请时可W把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。
[0192] 本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序 产品。因此，本发明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，本发明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。
[0193] 本发明是参照根据本发明实施例的方法、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、W及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供该些计算 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W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。
[0194] 该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W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。
[0195] 该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W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。
[0196] 在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器（CPU)、输入/输出接口、 网络接口和内存。
[0197] 内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器（RAM)和/ 或非易失性内存等形式，如只读存储器（ROM)或闪存（flashRAM)。内存是计算机可读介质 的示例。
[0198] 计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可W由任何方法 或技术来实现信息存储。信息可W是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。 计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存（PRAM)、静态随机存取存储器（SRAM)、 动态随机存取存储器值RAM)、其他类型的随机存取存储器（RAM)、只读存储器（ROM)、电 可擦除可编程只读存储器巧EPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器 (CD-ROM)、数字多功能光盘值VD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁 性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可W被计算设备访问的信息。按照本文中 的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体（transitorymedia),如调制的数据信 号和载波。
[0199] 还需要说明的是，术语"包括"、"包含"或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的 包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包 括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为该种过程、方法、商品或者设备所固有的要 素。在没有更多限制的情况下，由语句"包括一个……"限定的要素，并不排除在包括所述 要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0200] 本领域技术人员应明白，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。
[0201] 本申请可W在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序 模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组 件、数据结构等等。也可W在分布式计算环境中实践本申请，在该些分布式计算环境中，由 通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可W 位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。
[0202] 本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部 分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实 施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所W描述的比较简单，相关之处参见方法实施例 的部分说明即可。
[0203] W上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员 来说，本申请可W有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同 替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。
【主权项】
1. 一种支持多用户的通信方法，其特征在于，包括： 基于标记矩阵对不同用户的数据比特经过调制后的符号进行扩散，获得扩散后的第一 码字集合； 对所述第一码字集合中的码字进行叠加，得到叠加码字； 发送所述叠加码字。2. -种支持多用户的通信方法，其特征在于，包括： 基于标记矩阵对不同用户的数据比特经过调制后的符号进行扩散，获得扩散后的第一 码字集合； 对所述第一码字集合进行星座旋转处理，得到第二码字集合； 对所述第二码字集合中的码字进行叠加，得到叠加码字； 发送所述叠加码字。3.-种支持多用户的通信方法，其特征在于，包括： 基于标记矩阵对不同用户的数据比特经过调制后的符号进行扩散，获得扩散后的第一 码字集合； 对所述第一码字集合进行星座旋转处理，得到第二码字集合； 对所述第二码字集合进行功率偏置处理，得到第三码字集合； 对所述第三码字集合中的码字进行叠加，得到叠加码字； 发送所述叠加码字。4. 如权利要求1至3中任意一项所述的通信方法，其特征在于，基于标记矩阵对不同用 户的数据比特经过调制后的符号进行扩散，获得扩散后的第一码字集合，具体包括： 确定标记向量的长度及标记向量中非〇元素的个数，进而得到完备标记向量组集； 根据实际用户数，从所述完备标记向量组集中得到标记矩阵； 将不同用户的数据比特调制成符号； 利用所述标记矩阵中将调制后的所述符号替换到所述标记矩阵中对应用户的标记向 量的非O元素上，得到第一码字集合。5. 如权利要求2或3所述的一种支持多用户的通信方法，其特征在于，所述星座旋转处 理，具体包括： 确定标记矩阵中第一行对应非O元素上的旋转因子； 根据所述第一行对应非〇元素上的旋转因子，由循环移位得到标记矩阵上所有行对应 非O元素上的旋转因子； 根据所述标记矩阵上所有行对应非O元素上的旋转因子，得到星座旋转矩阵； 根据所述星座旋转矩阵，对所述第一码字集合进行星座旋转，得到第二码字集合。6. 如权利要求3所述的一种支持多用户的通信方法，其特征在于，所述功率偏置处理， 具体包括： 根据实际用户的数量，得到功率偏置矩阵； 根据所述功率偏置矩阵，得到功率偏置向量； 对所述功率偏置向量进行归一化处理； 根据所述归一化处理后的功率偏置向量对所述第二码字集合中各个码字进行功率偏 置，得的第三码字集合。7. -种支持多用户的通信装置，其特征在于，包括： 扩散模块，用于基于标记矩阵对不同用户的数据比特经过调制后的符号进行扩散，获 得扩散后的第一码字集合； 叠加模块，用于对所述第一码字集合中的码字进行叠加，形成叠加码字； 发送模块，用于发送所述叠加码字。8. -种支持多用户的通信装置，其特征在于，包括： 扩散模块，用于基于标记矩阵对不同用户的数据比特经过调制后的符号进行扩散，获 得扩散后的第一码字集合； 星座旋转模块，用于对所述第一码字集合进行星座旋转处理，得到第二码字集合； 叠加模块，用于对所述第二码字集合中的码字进行叠加，形成叠加码字； 发送模块，用于发送所述叠加码字。9. 一种支持多用户的通信装置，其特征在于，包括： 扩散模块，用于基于标记矩阵对不同用户的数据比特经过调制后的符号进行扩散，获 得扩散后的第一码字集合； 星座旋转模块，用于对所述第一码字集合进行星座旋转处理，得到第二码字集合； 功率偏置模块，用于对所述第二码字集合进行功率偏置处理，得到第三码字集合； 叠加模块，用于对所述第二码字集合中的码字进行叠加，形成叠加码字； 发送模块，用于发送所述叠加码字。10. 如权利要求7至9中任意一项所述的通信装置，其特征在于，所述扩散模块，具体包 括： 确定标记向量的长度及标记向量中非〇元素的个数，进而得到完备标记向量组集； 根据实际用户数，从所述完备标记向量组集中得到标记矩阵； 将不同用户的数据比特调制成符号； 利用所述标记矩阵中将调制后的所述符号替换到所述标记矩阵中对应用户的标记向 量的非0元素上，得到第一码字集合。
【专利摘要】本申请公开了一种支持多用户的通信方法，包括：基于标记矩阵对不同用户的数据比特经过调制后的符号进行扩散，获得扩散后的第一码字集合；对所述第一码字集合进行叠加，形成叠加码字；发送所述叠加码字。该方法解决了现有SCMA技术中不能支持多用户多调制、CDMA技术不能实现用户过载的问题。本申请还公开了一种支持多用户的通信装置。
【IPC分类】H04L27/00
【公开号】CN104901915
【申请号】CN201510230752
【发明人】赵慧, 王俊, 罗振东, 魏克军
【申请人】北京邮电大学, 工业和信息化部电信研究院
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月7日
【技术领域】
[0001] 本申请设及通信技术领域，尤其设及一种支持多用户的通信方法及装置。
【背景技术】
[0002] 随着当代经济和社会的发展，各种无线终端及相应服务也层出不穷，无线通信中 接入用户数目也呈爆炸式增长。
[000引接入技术到目前为止已经经历了从频分多址（prequen巧DivisionMultiple Access,抑MA)、时分多址（TimeDivisionMultipleAccess,TDMA)、码分多址（Code DivisionMultipleAccess,CDMA)到正交频分多址（OrthogonalRrequen巧Division MultipleAccess，(FDMA)的过程，W上接入技术是都是利用数据在频域、时域、码字域等上 的正交性区分各个用户并解调出数据的。其中，CDMA技术的原理是基于扩频技术，即将需 传送的信息数据，用一个带宽远大于信号带宽的高速伪随机码进行扩散，使原数据信号的 带宽被扩展，再经载波调制并发送出去。CDMA扩频技术中的伪随机码序列需要完全正交，扩 频码片的长度要大于用户的数目，因此CDMA不能实现用户过载，也就是说可接入用户数较 少。然而，对于诸如物联网中的一些应用，接入用户数目比现有的蜂窝网络中可接入用户数 目高出好几个量级，而单个用户对数据速率的要求却并不高。为实现更大的可接入用户数， 提高资源利用率，人们提出了SCMA(SparseCodeMultipleAccess)技术。
[0004] SCMA技术中，经过相对稀疏的扩散码进行扩散后，将多组用户数据叠加后再发送。 基于扩散码的稀疏特性，可W使得扩散后的多个用户数据符号叠加后的干扰可控，并且，可 承载的用户数增大系统可接入用户数。该样，使得发送端可W实现过载，进而增大系统可接 入用户数。现有的SCMA技术中，是对待传输的调制方式均相同的用户数据符号进行扩散。
[0005] 在实际应用中，用户的调制方式往往是多种多样的。上述现有技术仅能针对所有 用户的调制方式均相同的情况下进行扩散和叠加，而并不能支持多用户多调制方式的数据 传输。
【发明内容】
[0006] 本申请实施例提供一种支持多用户的通信方法及装置，用W实现多用户多调制方 式的通信方法。
[0007] 本申请实施例采用下述技术方案：
[000引一种支持多用户的通信方法，包括：
[0009] 基于标记矩阵对不同用户的数据比特经过调制后的符号进行扩散，获得扩散后的 第一码字集合；
[0010] 对所述第一码字集合中的码字进行叠加，得到叠加码字；
[0011] 发送所述叠加码字。
[0012] 一种支持多用户的通信方法，包括：
[0013] 基于标记矩阵对不同用户的数据比特经过调制后的符号进行扩散，获得扩散后的 第一码字集合；
[0014] 对所述第一码字集合进行星座旋转处理，得到第二码字集合；
[0015] 对所述第二码字集合中的码字进行叠加，得到叠加码字；
[0016] 发送所述叠加码字。
[0017] 一种支持多用户的通信方法，包括：
[001引基于标记矩阵对不同用户的数据比特经过调制后的符号进行扩散，获得扩散后的 第一码字集合；
[0019] 对所述第一码字集合进行星座旋转处理，得到第二码字集合；
[0020] 对所述第二码字集合进行功率偏置处理，得到第=码字集合；
[0021] 对所述第=码字集合中的码字进行叠加，得到叠加码字；
[0022] 发送所述叠加码字。
[0023] 一种支持多用户的通信装置，包括：
[0024] 扩散模块，用于基于标记矩阵对不同用户的数据比特经过调制后的符号进行扩 散，获得扩散后的第一码字集合；
[0025] 叠加模块，用于对所述第一码字集合中的码字进行叠加，形成叠加码字；
[0026] 发送模块，用于发送所述叠加码字。
[0027] 一种支持多用户的通信装置，包括：
[002引扩散模块，用于基于标记矩阵对不同用户的数据比特经过调制后的符号进行扩 散，获得扩散后的第一码字集合；
[0029] 星座旋转模块，用于对所述第一码字集合进行星座旋转处理，得到第二码字集合。
[0030] 叠加模块，用于对所述第二码字集合中的码字进行叠加，形成叠加码字；
[0031] 发送模块，用于发送所述叠加码字。
[0032] 一种支持多用户的通信装置，包括：
[0033] 扩散模块，用于基于标记矩阵对不同用户的数据比特经过调制后的符号进行扩 散，获得扩散后的第一码字集合；
[0034] 星座旋转模块，用于对所述第一码字集合进行星座旋转处理，得到第二码字集 合；
[0035] 功率偏置模块，用于对所述第二码字集合进行功率偏置处理，得到第=码字集 合；
[0036] 叠加模块，用于对所述第=码字集合中的码字进行叠加，形成叠加码字；
[0037] 发送模块，用于发送所述叠加码字。
[003引本申请实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到W下有益效果：
[0039] 通过对不同用户的数据比特调制成符号；根据实际用户数和系统确定的标记向量 的长度及标记向量中非0元素的个数，得到标记矩阵；将调制后的所述符号替换到所述标 记矩阵中对应用户的标记向量的非0元素上，得到第一码字集合；对第一码字集合中的各 个码字叠加后发送。解决了现有SCMA技术中不能支持多用户多调制的问题。
【附图说明】
[0040] 为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提 下，还可W根据该些附图获得其他的附图。
[0041]图1为本申请某一实施例提供的一种支持多用户的通信方法的流程示意图；
[0042] 图2为本申请某一实施例提供的一种支持多用户的通信方法的流程示意图；
[0043]图3为本申请某一实施例提供的一种支持多用户的通信方法的流程示意图；
[0044] 图4为本申请某一实施例提供的一种支持多用户的通信装置的结构图；
[0045]图5为本申请某一实施例提供的一种支持多用户的通信装置的结构图；
[0046] 图6为本申请某一实施例提供的一种支持多用户的通信装置的结构图。
【具体实施方式】
[0047]为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实 施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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 技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护 的范围。
[0048]W下结合附图，详细说明本申请各实施例提供的技术方案。
[0049]图1为本申请某一实施例提供的一种支持多用户的通信方法的流程示意图。如图 1所示，本方法实施例具体包括：
[0化0] S11 ;基于标记矩阵对不同用户的数据比特经过调制后的符号进行扩散，获得扩散 后的第一码字集合。
[0051] 所述不同用户的数据调制可W是完全相同的调制方式，也可W是不完全相同的调 制方式，还可W是完全不相同的调制方式。
[0052] 所述标记矩阵可W按照W下方式获得：
[0化3]通信系统确定标记向量的长度K和标记向量中非0元素的个数N(必须满足N为K的因子且K>N>2)。进而，根据标记向量的长度和指定的每个标记向量中非0元素的 个数可W确定最多具有方个完全不同的标记向量，也意味着系统最大可W容纳的用 户数为个。
[0化4]所述个标记向量按列构成K行J。"列的完备标记向量组集，每列标记向量都 有N个非0元素和化-N)个为0的元素。一般的，完备标记向量组集中具有整数个标记向 量组，每个标记向量组中具有化/脚个完全相互正交的标记向量。在所述标记向量 中最多存在有Tm"=Jm"X(N/K)个标记向量组。
[0化5]值得一提的是，对于在K和N确定的情况下，所有的标记向量是确定不变的，但是 标记向量组的分法并不唯一，只要满足标记向量组内标记向量与标记向量之间完全相互正 交即可。
[0化6] 完备标记向量组集确定之后，可W根据实际用户数J，从完备标记向量组集中选出T=JX(N/K)个标记向量组，将选出的T个标记向量组构成K行J列的标记矩阵。所述的 从完备标记向量组集选出T个标记向量组，可W是随机的，也可W按照指定的方式选取。 [0057]值得一提的是，标记矩阵中的每一行中非0元素的个数都相同、每一列中非0元素 的个数也相同、矩阵中的为0元素的个数要大于非0元素的个数。
[005引所述不同用户的数据比特，例如是J个用户的数据比特流，所述J个数据比特流的 维度可W是相同的，也可W是不同的。所述来自J个用户的数据比特流经调制后得到J个 符号，进而构成符号向量u= [Uiiv，，％]。所述调制可W是完全相同的调制方式，也可W是 不完全相同的调制方式，还可W是完全不相同的调制方式。
[0059] 本申请实施例提出的扩散是用标记矩阵中和用户对应的标记向量对不同用户的 数据比特经过调制后的符号进行扩散。标记向量不需要完全正交，系统最大可W容纳的用 户数Jmay大于K，因此可W实现用户过载，进而提高了可接入的用户数目。
[0060] 所述扩散，具体可W按照W下方式实现：
[0061] 利用所述标记矩阵将所述符号向量U= 按照符号向量中一个元素对 应标记矩阵的一列依次按列替换到标记矩阵对应非0元素上，替换后每一列形成一个码字Xj(j= 1，2, 3,…，J)。J列的码字形成第一码字集合X=[XiX2…Xj]。
[0062] 例如，对于标记向量的长度为6,标记向量中非0元素的个数为2,可知，最多具有 G二15个完全不同的标记向量，也意味着最大可W容纳的用户数为15。
[0063] 完备标记向量组集由15个标记向量按列组成6行15列的矩阵，每列都有2个非 0元素和4个为0的元素。
[0064] 所述完备标记向量组集可W为：
[00化]
[0066] 在所述完备标记向量组集中，存在有5个标记向量组，每个标记向量组中具有3个 完全相互正交的标记向量。
[0067] 假设实际用户数为9的情况，则需从所述完备标记向量组集中取出3个标记向量 组，此处W从所述完备标记向量组集中取出标记向量组1、标记向量组2、标记向量组3构成 标记矩阵为例，则所述标记矩阵可W为：
[0068]
[0069] 如前所述，所述经过调制后得到含有9个元素的符号向量u= [Uiiv'Ug]。
[0070] 所述利用标记矩阵将调制后的符号扩散到标记矩阵对应非0元素上，W符号向量 U= [UilV，，Ug]扩散为例，利用标记矩阵将所述符号向量U= [UilV，，Ug]替换到标记矩阵对 应非0元素上，得到第一码字集合X为：
[0071]
[0072] S14 ;对所述第一码字集合中的各个码字进行叠加，得到叠加码字。
[0073] 本步骤是将所述第一码字集合X中的各个码字进行相加处理：
[0074]
[0075] 延用上述例子，则叠加码字为：
[0076]
[0077] S15 ;发送所述叠加码字。
[007引发送所述叠加后码字C。
[0079] 通过本实施例，将不同用户的数据比特调制成符号；根据实际用户数和系统确定 的标记向量的长度及标记向量中非0元素的个数，得到标记矩阵；将调制后的符号替换到 标记矩阵中对应用户的标记向量的非0元素上，得到第一码字集合；对第一码字集合中的 各个码字叠加后发送。可W实现支持多用户多调制的通信方法。
[0080] 图2为本申请某一实施例提供的一种支持多用户的通信方法的流程示意图，如图 2所示，具体包括；
[0081] S21 ;基于标记矩阵对不同用户的数据比特经过调制后的符号进行扩散，获得扩散 后的第一码字集合。
[0082] 步骤S21与S11相同，此处不予寶述。
[0083] S22 ;对所述第一码字集合进行星座旋转处理，得到第二码字集合。
[0084] 所述星座旋转处理可W通过W下方式实现：
[0085] 确定标记矩阵第一行对应非0元素上的旋转因子，具体包括，
[0086] 对标记矩阵中的标记向量组进行编号t= 1，2,…，T，其中，所述T为标记向量组 的个数；
[0087] 进一步的，确定标记矩阵上第1行第t个的对应非0元素上的旋转因子ait为：
[008引 Bit二exp(*i/n)
[0089] 其中t为标记向量组的编号，n为此行所有非0元素的个数，i为虚数单位。
[0090] 根据第一行对应非0元素上的旋转因子，由循环移位得到标记矩阵上所有行对应 非0元素上的旋转因子，具体包括，
[0091] 将所述第1行的T个旋转因子依次组成第一行的旋转因子向量a/。
[009引定义第k行的旋转因子向量为aj/，其中k= 1，2,…，K。
[0093] 进一步的，各行的旋转因子向量akT由上一行的旋转因子向量af_i循环移位得到。
[0094] 所述循环移位的方向可W是向左也可W向右，但必须保证各行移位的方向一致。
[0095] 根据标记矩阵上对应非0元素上的旋转因子，得到星座旋转矩阵，具体包括，
[0096] 进一步的，设定一个K行J列且元素全为0的星座旋转矩阵R，并令；
[0097] R(k，j*)=akt
[009引其中k= 1，2,…，K，t= 1，2,…，T，K为星座旋转矩阵R的行数，j巧/所在行中第t个非0元素对应标记矩阵的位置。该样，星座旋转矩阵R中对应标记矩阵中非0元素的位 置变为3kt。
[0099] 根据星座旋转矩阵，对所述第一码字集合进行星座旋转，得到第二码字集合，具体 包括，
[0100] 依据所述星座旋转矩阵R对第一码字集合X进行星座旋转，得到第二码字集合：
[0101] 化片J) =R,
[010引其中Rj为星座旋转矩阵R的第j列，? *指向量点乘运算，下同。
[0103] S24 ;对所述第二码字集合中的各个码字进行叠加，得到叠加码字。
[0104] 本步骤是将所述第二码字集合中的各个码字进行相加处理：
[0105]
[0106] S25 ;发送所述叠加码字。
[0107] 发送所述叠加后码字C。
[0108] 为使本实施例更加清楚，W下举例说明，对于标记向量的长度为6,标记向量中非 0元素的个数为2,实际用户数为9的情况，标记矩阵的确定如上一实施例所述，W下不再寶 述。
[0109] 首先，对标记矩阵中的标记向量组进行编号：
[0110]
[0111] 确定标记矩阵上第1行第t个的非0元素的旋转因子ait为：
[011引 a"=exp(31 (t-1) *i/n)
[0113] 其中t为标记向量组的编号，n为此行所有非0元素的个数其中，i为虚数单位。
[0114] 进一步的，将所述第1行的T个旋转因子依次组成第1行的旋转因子向量为；aiT 一 [3ii, 3口，ai3]。
[0115] 进一步的，此例中，各行的旋转因子向量由上一行旋转因子向量向左循环移位得 到，为：
[0116] 第2行的旋转因子向量32了=[a22, 323, 321];
[0117] 第3行的旋转因子向量asT=[a33, 331，332];
[011引第4行的旋转因子向量a/=[a41，342, 323];
[0119] 第5行的旋转因子向量a日T=[a日2,a日3,aj;
[0120] 第6行的旋转因子向量3日了=[a63, 3日1，3日2];
[0121] 进一步的，设定一个6行9列且元素全为0的星座旋转矩阵R，并令：
[0122] R(k，j*)=akt
[0123] 其中k= 1，2,…，K，t= 1，2,…，T，K为星座旋转矩阵R的行，j巧/所在行中第t 个非0元素对应标记矩阵的位置，即星座旋转矩阵R中对应标记矩阵中非0元素的位置变 为 3kt。
[0124] 则所述星座旋转矩阵R为：
[0125]
[0126] 进一步的，依据所述星座旋转矩阵R对第一码字集合X进行星座旋转：
[0127] 得到的第二码字集合为：
[012 引
[0129] 进一步的，对所述第二码字集合中的各个码字进行叠加，得到叠加码字为：
[0130]
[0131] 进一步的，发送所述叠加后码字C。
[0132] 一般来说，接收端对所述叠加码字进行译码很大程度上是依靠码字之间的差异化 来区分用户的，对于经过所述扩散后的各个码字中相同位置的不同用户的非0元素相同 时，接收端并不能区分相同码字到底属于哪个用户。
[0133] 通过本实施例中的星座旋转处理，给每个码字中的非0元素增加了旋转因子，实 现提高码字间的差异化，利于接收端译码。
[0134] 图3为本申请某一实施例提供的一种支持多用户的通信方法的流程示意图，如图 3所示，具体包括；
[01巧]S31 ;基于标记矩阵对不同用户的数据比特经过调制后的符号进行扩散，获得扩散 后的第一码字集合。
[0136] 步骤S31与S21和S11相同，此处不予寶述。
[0137] S32 ;对所述第一码字集合进行星座旋转处理，得到第二码字集合。
[0138] 步骤S32与S22相同，此处不予寶述。
[0139] S33;对所述第二码字集合进行功率偏置处理，得到第S码字集合。
[0140] 所述功率偏置处理可W通过W下方式实现：
[0141] W下具体过程中设及的具体数据，仅作为示范性地，不能作为对本申请的限制。
[0142] 根据实际用户数，得到功率偏置矩阵。
[0143] 首先 根据实际用户数J，确定一个具有2qJ行2qJ列的复数矩阵P。，q为矩阵扩展 因子，q取整数。
[0144] 复数矩阵P。的每个元素：
[0145]
[0146] 其中f，e是复数矩阵的元素在复数矩阵中的位置坐标。
[0147] 进一步的，根据所述复数矩阵P。，得到功率偏置矩阵，所述功率偏置矩阵P为：
[0148]P=油s(Pc)
[0149] 其中油s( ?)运算为对矩阵的每一个复数元素求模值。
[0150] 根据所述功率偏置矩阵，得到功率偏置向量。
[0151] 根据所述功率偏置矩阵P，将2qJ行2qJ列的功率偏置矩阵P中的元素按照从 左到右，先上后下的顺序变成1行4q2J2列的一维矩阵Pt=[Pd,Pt2,…，Pti](其中，1 = 1，2,…，4村2,此处Pr为一维矩阵Pr中的元素）。
[0152] 进一步的，根据所述一维矩阵Pf，所述一维矩阵Pf中共有4q2J2个元素。每当系统 发出J个用户符号时，从一维矩阵Pf中按照顺序每次取J个元素，取出的J组元素依次构 成功率偏置向量P=虹,P2,…，Pj]。
[0153] 当抽取次数大于4q2J次时，则意味着一维矩阵Pf中元素被取完，此时还原一维矩 阵Pf中元素，继续按照顺序每次取J个元素。每当一维矩阵Pt中元素被取完，则重复该步 骤。
[0154] 本实施例中不调整所述功率偏置向量中元素的位置（当然对某些实施例来说也 可W是根据系统反馈的用户信道的信道信息来调整功率偏置向量中元素的位置）。
[0巧5] 对所述功率偏置向量进行归一化处理，具体包括，
[0156] 对所述功率偏置向量P中的各个元素进行归一化处理：
[0 巧 7]
[0158] 使得功率偏置向量中元素的平均功率是1，即元素的平方平均数为1。
[0159] 根据所述功率偏置向量对所述第二码字集合中各个码字进行功率偏置，得的第S 码字集合：
[0160]
[01W] 沿用上一实施例中的例子，则第S码字集合为：
[0162]
[0163]S34;对所述第S码字集合中的各个码字进行叠加，得到叠加码字。
[0164] 本步骤是将所述第S码字集合中的各个码字进行相加处理：
[01 妨I
[0166] 沿用上一实施例中的例子，则叠加后码字：
[0167]
[0168] S35 ;发送所述叠加码字。
[0169] 发送所述叠加后码字C。
[0170] 一般来说，由于各个码字叠加W后某个功率可能趋近于0,经过衰弱信道和噪声干 扰后，接收信噪比降低使得译码错误率增大。
[0171] 通过本实施例中的功率偏置处理，对第二码字集合中的码字添加了归一化后的功 率偏置向量中的元素，减小各个码字叠加后功率趋近于0的概率，进而减小译码错误率，提 高系统性能。
[0172] 图4为本申请某一实施例提供的一种支持多用户的通信装置的结构图。本装置是 基于W上通信方法，故该装置的具体细节可参考W上通信方法，本文不再予W寶述。
[0173] 扩散模块110,用于基于标记矩阵对不同用户的数据比特经过调制后的符号进行 扩散，获得扩散后的第一码字集合；
[0174] 叠加模块140,用于对所述第一码字集合中各个码字进行叠加，获得叠加码字；
[01巧]发送模块150,用于发送所述叠加码字。
[0176] 图5为本申请某一实施例提供的一种支持多用户的通信装置的结构图。本装置是 基于W上通信方法，故该装置的具体细节可参考W上通信方法，本文不再予W寶述。
[0177] 扩散模块210,用于基于标记矩阵对不同用户的数据比特经过调制后的符号进行 扩散，获得扩散后的第一码字集合；
[0178] 星座旋转模块220,用于对所述第一码字集合进行星座旋转处理，获得第二码字集 合；
[0179] 叠加模块240,用于对所述第二码字集合中各个码字进行叠加，获得叠加码字；
[0180] 发送模块250,用于发送所述叠加码字。
[0181] 图6为本申请某一实施例提供的一种支持多用户的通信装置的结构图。本装置是 基于W上通信方法，故该装置的具体细节可参考W上通信方法，本文不再予W寶述。
[0182] 扩散模块310,用于基于标记矩阵对不同用户的数据比特经过调制后的符号进行 扩散，获得扩散后的第一码字集合；
[0183] 星座旋转模块320,用于对所述第一码字集合进行星座旋转处理，获得第二码字集 合；
[0184] 功率偏置模块330,用于对所述第二码字集合进行功率偏置处理，获得第S码字集 合；
[0185] 叠加模块340，用于对所述第=码字集合中各个码字进行叠加，获得叠加码字。
[0186] 发送模块350,用于发送所述叠加码字。
[0187] 本申请实施例提供一种支持多用户的通信方法及装置，将不同用户的数据比特调 制成符号。根据实际用户数和系统确定的标记向量的长度及标记向量中非0元素的个数， 得到标记矩阵。将调制后的符号替换到标记矩阵中对应用户的标记向量的非0元素上，得 到第一码字集合。对所述第一码字集合中的各个码字叠加后发送。解决了现有SCM技术 中不能支持多用户多调制的问题。
[0188] 在20世纪90年代，对于一个技术的改进可W很明显地区分是硬件上的改进（例 如，对二极管、晶体管、开关等电路结构的改进）还是软件上的改进（对于方法流程的改 进）。然而，随着技术的发展，当今的很多方法流程的改进已经可W视为硬件电路结构的直 接改进。设计人员几乎都通过将改进的方法流程编程到硬件电路中来得到相应的硬件电路 结构。因此，不能说一个方法流程的改进就不能用硬件实体模块来实现。例如，可编程逻辑 器件（Programm油leLogicDevice,PLD)(例如现场可编程口阵列（FieldProgramm油le GateArray,FPGA))就是该样一种集成电路，其逻辑功能由用户对器件编程来确定。由设 计人员自行编程来把一个数字系统"集成"在一片PLD上，而不需要请巧片制造厂商来设 计和制作专用的集成电路巧片2。而且，如今，取代手工地制作集成电路巧片，该种编程也 多半改用"逻辑编译器（logiccompiler)"软件来实现，它与程序开发撰写时所用的软件 编译器相类似，而要编译之前的原始代码也得用特定的编程语言来撰写，此称之为硬件描 述语言（HardwareDescriptionLanguage,皿L)，而皿L也并非仅有一种，而是有许多种， 女日ABEL(AdvancedBooleanExpressionLanguage)、AHDL(AlteraHardwareDescription Language)、Confluence、CUPL(CornellUniversityProgrammingLanguage)、HDCal、 JHDL(JavaHardwareDescriptionLanguage)、Lava、Lola、MyHDL、PALASM、RHDL(Ruby HardwareDescriptionLanguage)等，目前最普遍使用的是VHDL(Ve;ry-Hi曲-Speed IntegratedCircuitHardwareDescriptionLanguage)与Verilog2。本领域技术人员 也应该清楚，只需要将方法流程用上述几种硬件描述语言稍作逻辑编程并编程到集成电路 中，就可W很容易得到实现该逻辑方法流程的硬件电路。
[0189] 控制器可W按任何适当的方式实现，例如，控制器可W采取例如微处理器或处理 器W及存储可由该（微）处理器执行的计算机可读程序代码（例如软件或固件）的计算 机可读介质、逻辑口、开关、专用集成电路（Application Specific Integrated Cir州it, ASIC)、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器的形式，控制器的例子包括但不限于W下微控制 器；ARC 625D、Atmel AT91SAM、Microchip PIC18巧服20 W及Silicone L油SC8051F320， 存储器控制器还可W被实现为存储器的控制逻辑的一部分。本领域技术人员也知道，除了 W纯计算机可读程序代码方式实现控制器W外，完全可W通过将方法步骤进行逻辑编程来 使得控制器W逻辑口、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器等的形式来 实现相同功能。因此该种控制器可W被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各 种功能的装置也可W视为硬件部件内的结构。或者甚至，可W将用于实现各种功能的装置 视为既可W是实现方法的软件模块又可W是硬件部件内的结构。
[0190] 上述实施例阐明的系统、装置、模块或单元，具体可W由计算机巧片或实体实现， 或者由具有某种功能的产品来实现。
[0191] 为了描述的方便，描述W上装置时W功能分为各种单元分别描述。当然，在实施本 申请时可W把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。
[0192] 本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序 产品。因此，本发明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，本发明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。
[0193] 本发明是参照根据本发明实施例的方法、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、W及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供该些计算 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W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。
[0194] 该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W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。
[0195] 该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W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。
[0196] 在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器（CPU)、输入/输出接口、 网络接口和内存。
[0197] 内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器（RAM)和/ 或非易失性内存等形式，如只读存储器（ROM)或闪存（flashRAM)。内存是计算机可读介质 的示例。
[0198] 计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可W由任何方法 或技术来实现信息存储。信息可W是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。 计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存（PRAM)、静态随机存取存储器（SRAM)、 动态随机存取存储器值RAM)、其他类型的随机存取存储器（RAM)、只读存储器（ROM)、电 可擦除可编程只读存储器巧EPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器 (CD-ROM)、数字多功能光盘值VD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁 性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可W被计算设备访问的信息。按照本文中 的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体（transitorymedia),如调制的数据信 号和载波。
[0199] 还需要说明的是，术语"包括"、"包含"或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的 包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包 括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为该种过程、方法、商品或者设备所固有的要 素。在没有更多限制的情况下，由语句"包括一个……"限定的要素，并不排除在包括所述 要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0200] 本领域技术人员应明白，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。
[0201] 本申请可W在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序 模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组 件、数据结构等等。也可W在分布式计算环境中实践本申请，在该些分布式计算环境中，由 通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可W 位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。
[0202] 本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部 分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实 施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所W描述的比较简单，相关之处参见方法实施例 的部分说明即可。
[0203] W上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员 来说，本申请可W有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同 替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。
【主权项】
1. 一种支持多用户的通信方法，其特征在于，包括： 基于标记矩阵对不同用户的数据比特经过调制后的符号进行扩散，获得扩散后的第一 码字集合； 对所述第一码字集合中的码字进行叠加，得到叠加码字； 发送所述叠加码字。2. -种支持多用户的通信方法，其特征在于，包括： 基于标记矩阵对不同用户的数据比特经过调制后的符号进行扩散，获得扩散后的第一 码字集合； 对所述第一码字集合进行星座旋转处理，得到第二码字集合； 对所述第二码字集合中的码字进行叠加，得到叠加码字； 发送所述叠加码字。3.-种支持多用户的通信方法，其特征在于，包括： 基于标记矩阵对不同用户的数据比特经过调制后的符号进行扩散，获得扩散后的第一 码字集合； 对所述第一码字集合进行星座旋转处理，得到第二码字集合； 对所述第二码字集合进行功率偏置处理，得到第三码字集合； 对所述第三码字集合中的码字进行叠加，得到叠加码字； 发送所述叠加码字。4. 如权利要求1至3中任意一项所述的通信方法，其特征在于，基于标记矩阵对不同用 户的数据比特经过调制后的符号进行扩散，获得扩散后的第一码字集合，具体包括： 确定标记向量的长度及标记向量中非〇元素的个数，进而得到完备标记向量组集； 根据实际用户数，从所述完备标记向量组集中得到标记矩阵； 将不同用户的数据比特调制成符号； 利用所述标记矩阵中将调制后的所述符号替换到所述标记矩阵中对应用户的标记向 量的非O元素上，得到第一码字集合。5. 如权利要求2或3所述的一种支持多用户的通信方法，其特征在于，所述星座旋转处 理，具体包括： 确定标记矩阵中第一行对应非O元素上的旋转因子； 根据所述第一行对应非〇元素上的旋转因子，由循环移位得到标记矩阵上所有行对应 非O元素上的旋转因子； 根据所述标记矩阵上所有行对应非O元素上的旋转因子，得到星座旋转矩阵； 根据所述星座旋转矩阵，对所述第一码字集合进行星座旋转，得到第二码字集合。6. 如权利要求3所述的一种支持多用户的通信方法，其特征在于，所述功率偏置处理， 具体包括： 根据实际用户的数量，得到功率偏置矩阵； 根据所述功率偏置矩阵，得到功率偏置向量； 对所述功率偏置向量进行归一化处理； 根据所述归一化处理后的功率偏置向量对所述第二码字集合中各个码字进行功率偏 置，得的第三码字集合。7. -种支持多用户的通信装置，其特征在于，包括： 扩散模块，用于基于标记矩阵对不同用户的数据比特经过调制后的符号进行扩散，获 得扩散后的第一码字集合； 叠加模块，用于对所述第一码字集合中的码字进行叠加，形成叠加码字； 发送模块，用于发送所述叠加码字。8. -种支持多用户的通信装置，其特征在于，包括： 扩散模块，用于基于标记矩阵对不同用户的数据比特经过调制后的符号进行扩散，获 得扩散后的第一码字集合； 星座旋转模块，用于对所述第一码字集合进行星座旋转处理，得到第二码字集合； 叠加模块，用于对所述第二码字集合中的码字进行叠加，形成叠加码字； 发送模块，用于发送所述叠加码字。9. 一种支持多用户的通信装置，其特征在于，包括： 扩散模块，用于基于标记矩阵对不同用户的数据比特经过调制后的符号进行扩散，获 得扩散后的第一码字集合； 星座旋转模块，用于对所述第一码字集合进行星座旋转处理，得到第二码字集合； 功率偏置模块，用于对所述第二码字集合进行功率偏置处理，得到第三码字集合； 叠加模块，用于对所述第二码字集合中的码字进行叠加，形成叠加码字； 发送模块，用于发送所述叠加码字。10. 如权利要求7至9中任意一项所述的通信装置，其特征在于，所述扩散模块，具体包 括： 确定标记向量的长度及标记向量中非〇元素的个数，进而得到完备标记向量组集； 根据实际用户数，从所述完备标记向量组集中得到标记矩阵； 将不同用户的数据比特调制成符号； 利用所述标记矩阵中将调制后的所述符号替换到所述标记矩阵中对应用户的标记向 量的非0元素上，得到第一码字集合。
【专利摘要】本申请公开了一种支持多用户的通信方法，包括：基于标记矩阵对不同用户的数据比特经过调制后的符号进行扩散，获得扩散后的第一码字集合；对所述第一码字集合进行叠加，形成叠加码字；发送所述叠加码字。该方法解决了现有SCMA技术中不能支持多用户多调制、CDMA技术不能实现用户过载的问题。本申请还公开了一种支持多用户的通信装置。
【IPC分类】H04L27/00
【公开号】CN104901915
【申请号】CN201510230752
【发明人】赵慧, 王俊, 罗振东, 魏克军
【申请人】北京邮电大学, 工业和信息化部电信研究院
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月7日
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