信号发送方法、碰撞检测方法、信道估计方法、及其装置与流程
本申请涉及通信技术领域，尤其涉及信号发送方法、碰撞检测方法、信道估计方法、及其装置。
背景技术：
前导码(preamble)是发送有用信号之前发送的一系列信号。在不同的通信网络中，前导码可广泛用于功率检测、碰撞检测、随机接入等过程，针对不同的通信网络也存在不同的前导码设计。
技术实现要素：
有鉴于此，本申请实施例的一个目的在于提供一种新的前导码设计方案及其应用。
为实现上述目的，根据本申请实施例的第一方面，提供了一种信号发送方法，所述方法包括：
至少基于前导码配置参数生成前导码；
发送至少包括所述前导码的信号；
其中，所述前导码配置参数包括：与前导码生成矩阵相关联的第一信息以及与用户索引相关联的第二信息；
所述前导码生成矩阵为行数不小于(N+1)、L列的范德蒙矩阵，其中，N为用户数量，且N和L均为不小于2的正整数；
其中，对于用户i，所述生成前导码包括：
将所述前导码生成矩阵的第一行与第i+1行互换，得到的结果矩 阵即为所述用户i的前导码；
其中，i为所述用户索引，且i＝1,2,…,N。
结合第一方面，在第一种可能的实现方式中，所述发送至少包括所述前导码的信号包括：
将所述前导码每一行的元素调制到不同频率的载波上；
依照所述调制的结果矩阵，发送所述前导码。
结合第一方面或第一方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述生成矩阵为离散傅里叶变换矩阵。
结合第一方面或第一方面的上述任一种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，所述方法还包括：
获取所述前导码配置参数。
结合第一方面或第一方面的上述任一种可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，所述发送至少包括所述前导码的信号包括：
发送包括所述前导码及数据载荷的信号，且所述信号中不包括导频序列。
根据本申请实施例的第二方面，提供了一种碰撞检测方法，所述方法包括：
至少基于前导码配置参数，将接收信号按照每前导码生成矩阵的行数个符号作为一列，生成接收信号第一矩阵；
至少基于前导码配置参数以及所述第一矩阵，确定发生碰撞的用户；
其中，所述前导码配置参数包括：与所述前导码生成矩阵相关联的第一信息以及与用户索引相关联的第二信息；
所述前导码生成矩阵为所述行数不小于(N+1)、L列的范德蒙矩阵，其中，N为用户数量，且N和L均为不小于2的正整数；
其中，对于用户i，所述用户i的前导码为将所述前导码生成矩阵的第一行与第i+1行互换得到的结果矩阵；
其中，i为所述用户索引，且i＝1,2,…,N。
结合第二方面，在第一种可能的实现方式中，所述生成接收信号第一矩阵包括：
响应于所述接收信号包括的接收符号的数量不足够填满所述第一矩阵最后一列，填零补充。
根据本申请的第三方面，提供了一种信道估计装置，所述装置包括：
至少基于前导码配置参数，将接收信号按照每前导码生成矩阵的行数个符号作为一列，生成接收信号第一矩阵；
至少基于前导码配置参数以及所述第一矩阵，进行信道估计；
其中，所述前导码配置参数包括：与所述前导码生成矩阵相关联的第一信息以及与用户索引相关联的第二信息；
所述前导码生成矩阵为所述行数不小于(N+1)、L列的范德蒙矩阵，其中，N为用户数量，且N和L均为不小于2的正整数；
其中，对于用户i，所述用户i的前导码为将所述前导码生成矩阵的第一行与第i+1行互换得到的结果矩阵；
其中，i为所述用户索引，且i＝1,2,…,N。
结合第三方面，在第一种可能的实现方式中，所述生成接收信号第一矩阵包括：
响应于所述接收信号包括的接收符号的数量不足够填满所述第一矩阵最后一列，填零补充。
根据本申请的第四方面，提供了一种信号发送装置，所述装置包括：
一生成模块，用于至少基于前导码配置参数生成前导码；
一发送模块，用于发送至少包括所述前导码的信号；
其中，所述前导码配置参数包括：与前导码生成矩阵相关联的第一信息以及与用户索引相关联的第二信息；
所述前导码生成矩阵为行数不小于(N+1)、L列的范德蒙矩阵，其中，N为用户数量，且N和L均为不小于2的正整数；
其中，对于用户i，所述生成模块用于：
将所述前导码生成矩阵的第一行与第i+1行互换，得到的结果矩阵即为所述用户i的前导码；
其中，i为所述用户索引，且i＝1,2,…,N。
结合第四方面，在第一种可能的实现方式中，所述发送模块包括：
一调制单元，用于将所述前导码每一行的元素调制到不同频率的载波上；
一发送单元，用于依照所述调制的结果矩阵，发送所述前导码。
结合第四方面或第四方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述装置还包括：
一获取模块，用于获取所述前导码配置参数。
结合第四方面或第四方面的上述任一种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，所述发送模块用于发送包括所述前导码及数据载荷的信号，且所述信号中不包括导频序列。
根据本申请的第五方面，提供了一种碰撞检测装置，所述装置包括：
一第一恢复模块，用于至少基于前导码配置参数，将接收信号按照每前导码生成矩阵的行数个符号作为一列，生成接收信号第一矩阵；
一碰撞检测模块，用于至少基于前导码配置参数以及所述第一矩阵，确定发生碰撞的用户；
其中，所述前导码配置参数包括：与所述前导码生成矩阵相关联的第一信息以及与用户索引相关联的第二信息；
所述前导码生成矩阵为所述行数不小于(N+1)、L列的范德蒙矩阵，其中，N为用户数量，且N和L均为不小于2的正整数；
其中，对于用户i，所述用户i的前导码为将所述前导码生成矩阵 的第一行与第i+1行互换得到的结果矩阵；
其中，i为所述用户索引，且i＝1,2,…,N。
根据本申请的第六方面，提供了一种信道估计装置，所述装置包括：
一第二恢复模块，用于至少基于前导码配置参数，将接收信号按照每前导码生成矩阵的行数个符号作为一列，生成接收信号第一矩阵；
一信道估计模块，用于至少基于前导码配置参数以及所述第一矩阵，进行信道估计；
其中，所述前导码配置参数包括：与所述前导码生成矩阵相关联的第一信息以及与用户索引相关联的第二信息；
所述前导码生成矩阵为所述行数不小于(N+1)、L列的范德蒙矩阵，其中，N为用户数量，且N和L均为不小于2的正整数；
其中，对于用户i，所述用户i的前导码为将所述前导码生成矩阵的第一行与第i+1行互换得到的结果矩阵；
其中，i为所述用户索引，且i＝1,2,…,N。
根据本申请的第七方面，提供了一种信号发送装置，所述装置包括：
收发器，用于发送信号；
存储器，用于存放指令；
处理器，用于执行所述存储器存储的指令，所述指令使得所述处理器执行以下步骤：
至少基于前导码配置参数生成前导码；
通过所述收发器发送至少包括所述前导码的信号；
其中，所述前导码配置参数包括：与前导码生成矩阵相关联的第一信息以及与用户索引相关联的第二信息；
所述前导码生成矩阵为行数不小于(N+1)、L列的范德蒙矩阵，其中，N为用户数量，且N和L均为不小于2的正整数；
其中，对于用户i，所述生成前导码包括：
将所述前导码生成矩阵的第一行与第i+1行互换，得到的结果矩阵即为所述用户i的前导码；
其中，i为所述用户索引，且i＝1,2,…,N。
根据本申请的第八方面，提供了一种碰撞检测装置，所述装置包括：
收发器，用于接收信号；
存储器，用于存放指令；
处理器，用于执行所述存储器存储的指令，所述指令使得所述处理器执行以下步骤：
至少基于前导码配置参数，将接收信号按照每前导码生成矩阵的行数个符号作为一列，生成接收信号第一矩阵；
至少基于前导码配置参数以及所述第一矩阵，确定发生碰撞的用户；
其中，所述前导码配置参数包括：与所述前导码生成矩阵相关联的第一信息以及与用户索引相关联的第二信息；
所述前导码生成矩阵为所述行数不小于(N+1)、L列的范德蒙矩阵，其中，N为用户数量，且N和L均为不小于2的正整数；
其中，对于用户i，所述用户i的前导码为将所述前导码生成矩阵的第一行与第i+1行互换得到的结果矩阵；
其中，i为所述用户索引，且i＝1,2,…,N。
根据本申请的第九方面，提供了一种信道估计装置，所述装置包括：
收发器，用于接收信号；
存储器，用于存放指令；
处理器，用于执行所述存储器存储的指令，所述指令使得所述处理器执行以下步骤：
至少基于前导码配置参数，将接收信号按照每前导码生成矩阵的行数个符号作为一列，生成接收信号第一矩阵；
至少基于前导码配置参数以及所述第一矩阵，进行信道估计；
其中，所述前导码配置参数包括：与所述前导码生成矩阵相关联的第一信息以及与用户索引相关联的第二信息；
所述前导码生成矩阵为所述行数不小于(N+1)、L列的范德蒙矩阵，其中，N为用户数量，且N和L均为不小于2的正整数；
其中，对于用户i，所述用户i的前导码为将所述前导码生成矩阵的第一行与第i+1行互换得到的结果矩阵；
其中，i为所述用户索引，且i＝1,2,…,N。
本申请实施例的方法及装置提供了一种新的前导码构成方案，基于该前导码，无论是接入点设备还是用户终端设备均可以大大的节省存储空间，同时通过较简单的设计即可实现接收端的碰撞检测及信道估计等过程。
附图说明
图1(a)为本申请实施例的信号发送方法的一种示例的流程图；
图1(b)为基于本申请实施例的信号发送方法中构造的前导码进行碰撞检测的一种示例的流程图；
图2为本申请实施例的一种示例的应用场景示意图；
图3为本申请实施例的碰撞检测方法的一种示例的流程图；
图4为本申请实施例的信道估计方法的一种示例的流程图；
图5(a)至图5(c)为本申请实施例的信号发送装置的多种示例的结构框图；
图6为本申请实施例的碰撞检测装置的一种示例的结构框图；
图7为本申请实施例的信道估计装置的一种示例的结构框图；
图8为本申请实施例的信号发送装置的另一种示例的结构框图；
图9为本申请实施例的碰撞检测装置的另一种示例的结构框图；
图10为本申请实施例的信道估计装置的另一种示例的结构框图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
本领域技术人员可以理解，本申请中的“第一”、“第二”等术语仅用于区别不同设备、模块或参数等，既不代表任何特定技术含义，也不表示它们之间的必然逻辑顺序。
本申请各实施例所描述的技术方案可以用于各种无线局域网WLAN通信网络，例如，基于正交频分复用技术(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)的各种网络等。且在本申请的以下描述中，“系统”指上述通信网络中任一接入点(AP)设备的覆盖区域。接入点设备可以包括、被实现为、或称为节点B、演进型节点B(eNode B)、无线网络控制器(RNC)、基站控制器(BSC)、基站收发信台(BTS)、基站(BS)、收发机功能(TF)、无线路由器、无线收发机、基本服务集(BSS)、扩展服务集(ESS)、无线基站(RBS)、或某种其它术语。用户终端设备可以包括、被实现为、或称为接入终端、用户站、用户单元、移动站、远程站、远程终端、用户终端、用户代理、用户装置、用户设备、用户站、或某种其它术语。在某些实现方式中，接入终端可以包括蜂窝电话、会话发起协议(SIP)电话、无线本地环路(WLL)站、个人数字助理(PDA)、具有无线连接能力的手持设备、站(STA)、或连接到无线调制解调器的某种其它可能的设备。
图1(a)为依照本申请实施例的信号发送方法的一种示例的流程图。该方法可由任意WLAN设备执行，例如，任一用户终端设备。如图1(a)所示，所述方法包括：
S120.至少基于前导码配置参数，生成前导码。
S140.发送至少包括所述前导码的信号。
其中，所述前导码配置参数包括：与前导码生成矩阵相关联的第一信息以及与用户索引相关联的第二信息。
所述前导码生成矩阵为不小于(N+1)行、L列的范德蒙矩阵，N为系统(同一基站覆盖范围、同一接入点设备(AP)的覆盖范围内)内的用户数量且为不小于2的正整数，L为不小于2的正整数。前导码生成矩阵可表示为下式(1)：
且对于用户i，步骤S120可包括：
S122.将所述前导码生成矩阵的第一行与第i+1行互换，得到的结果矩阵即为所述用户i的前导码；
其中，i为所述用户索引，也即与用户相关联的参考标号或其他标识，该用户索引可为系统预先分配好的，且i＝1,2,…,N，用户i的前导码表示为下式(2)
使用这样结构的前导码，无论是接入点设备还是用户终端设备均仅需存储α0,α1,...,αN以及用户的索引即可。
具有这样的结构的前导码，可广泛用于各种场景，例如，碰撞检测、信道估计等等。
图2所示为一种简化的基于竞争的通信系统，10个用户随机向 AP发送信息，因此，在AP处可能发生碰撞。以图2所示场景为例，假设两用户，用户i和用户k，之间发生碰撞。用户的前导码如式(2)所示，用户的前导码如下式(3)所示：
假设用户i和用户k同时向AP发送信号，AP接收到的信号表示为Y。接收端可通过如下步骤进行碰撞检测。
S320.前导码在传输过程中是按照一列一列传输的，可至少根据前导码配置参数，依照每行数个符号为一列，将接收信号恢复成第一矩阵形式，Y＝hiGi+hkGk：
S340.基于第一矩阵确定发生碰撞的用户，具体地，S340可进一步包括：
S342.基于Y的第一列，通过等增益合并的方式确定发生碰撞的用户数H＝sum(sum(Y))/sum(sum(G))＝hi+hk，其中，sum(sum(.))表示矩阵所有元素的和；
S344.计算Y-HG，得到第二矩阵Y′：
S346.基于式(5)的非零行对应用户索引即可确定用户i和用户k之间发生了碰撞。
综上，基于本实施例的方法构造的前导码，无论是接入点设备还是用户终端设备均仅需存储α0,α1,...,αN(N个数值)以及各用户的用户索引即可，这样可以大大的节省存储空间。对于存在N个不同用户的系统，前导码生成矩阵最少仅需要包括N+1行即可，列数主要的作用在于识别用户，最少仅需要两列就可以满足条件，矩阵的维度整体是可控的。同时本实施例的方法通过较简单的设计即可实现接收端的碰撞检测，区分发生碰撞的用户，从而有助于接收端完成译码过程。
此外，本实施例的方法中的前导码可以作为导频和数据信号一起发送，在完成碰撞检测的同时，进行信道估计，从而解调数据。在这样的情况下，步骤S140可进一步包括：
S142.发送包括所述前导码及数据载荷的信号，且所述信号中不包括导频序列。
仍以图2所示示例为例，如式(5)所示的，根据Y的非零行，由于α0,α1,...,αN是已知的，很容易确定每个用户对应的信道估计hi和hk。
综上，使用本实施例的方法，无需在信号中插入导频，仅根据前导码即可进行碰撞检测以及信道估计。
由于前导码对于结构特征比较敏感，因此，在一种可能的实现方式中，为了在存在异步的情况下较好的完成碰撞检测以及信道估计等， 本实施例的方法对前导码添加相位，具体地，步骤S140可进一步包括：
S144.将所述前导码每一行的元素调制到不同频率的载波上。
S146.依照所述调制的结果矩阵，发送所述前导码。
需要说明的是，在这样的实现方式中，本实施例的前导码配置参数中可包括与前导码的调制相关联的信息，或者，执行本实施例的方法的装置将与前导码的调制相关联的信息以信号接收端能够接收到的方式发送出去，以供接收端基于该调制相关联的信息处理前导码(如下文所描述的下变频、低通滤波处理等)。
具体地，可定义w＝ej2πt/T，
通过S144的调制，得到的结果前导码表示如下：
对于这样的前导码，接收端在恢复接收矩阵之后，对接收矩阵进行同频解调，再通过低通滤波即可滤掉其他用户的干扰，进而进行碰撞检测和/或信道估计等。
以存在N个用户的系统为例，前导码生成矩阵的行数取N+1行。假设存在k(2≤k≤N)个用户发生碰撞的情况，其中，发生碰撞的各用户之间的异步位数分别为d1,d2,…,dk-1，其中，d1,d2,…,dk-1为大于等于零的正整数，都等于零时表示各用户正好完全同步。如图1(b)所示，基于本实施例的方法的前导码，接收端可通过以下步骤进行碰撞检测和/或信道估计。
S320.根据前导码生成矩阵的行列数，按照每(N+1)个接收符号为一列，恢复接收信号的第一矩阵Y＝sum(h1F1,h2F2,...,hkFk,d1,d2,...,dk-1)。
S342’.对第一矩阵Y的每一行进行相应的下变频，低通滤波取直流分量可得第二矩阵Y′，该第二矩阵Y′中，去掉了部分用户的影响，且第二矩阵Y′的数学表达式如下：
S344’.判断Y-E·Y′是否等于零，若是，则表示各用户完全同步，或者部分同步且存在异步数是(N+1)的整数倍的情况，或者全部异步且异步数均为(N+1)的整数倍，这样的情况下，执行步骤S346’；否则，表示各用户之间的异步数不存(N+1)的整数倍在或部分为(N+1)的整数倍，仍执行步骤S348’。
S346’.令m＝0：
计算H＝sum(sum(Y'))/sum(sum(G))；其中，sum(sum(.))表示矩阵的所有元素之和；
h＝mean(Y′(；,m+1))，表示第二矩阵Y′矩阵的第m+1列的平均值；
若H＝h，则表示(低通滤波取直流分量后的)剩余的用户完全同步，执行步骤S3462；
若H≠h，则表示剩余用户之间的异步数存在(N+1)的整数倍，执行步骤S3462’。
S3462.计算第三矩阵Y”＝Y′-HG，其中，第二矩阵Y′从第m+1列开始，与HG矩阵对应列做减法，并执行步骤S3464。
S3464.基于第三矩阵Y”的非零行以及用户索引，确定非零行对应的用户为发生碰撞的用户，流程结束。
S3462’.计算第四矩阵Y”'＝Y′-hG，其中，第二矩阵Y′从第m+1列开始，与hG矩阵对应列做减法。
S3464’.从第四矩阵Y”'的第一列开始，确定平均值为零的前m’列，并返回步骤S346’，重新赋值Y′和m，使Y'＝Y”'，m＝m’。
S348’.令m＝0：
计算H＝sum(sum(Y'))/sum(sum(G))；其中，sum(sum(.))表示矩阵 的所有元素之和；
h＝mean(Y′(；,m+1))，表示第二矩阵Y′矩阵的第m+1列的平均值；
若H＝h，则表示(低通滤波取直流分量后的)剩余的用户完全同步，执行步骤S3482；
若H≠h，则表示剩余用户之间的异步数存在(N+1)的整数倍，执行步骤S3482’。
S3482.计算第三矩阵Y”＝Y′-HG，其中，第二矩阵Y′从第m+1列开始，与HG矩阵对应列做减法，并执行步骤S3484。
S3484.基于第三矩阵Y”的非零行以及用户索引，确定非零行对应的用户为发生碰撞的用户，并执行步骤S3486。
S3486.对矩阵Y-E·Y′进行首尾去零操作，再恢复成N+1行矩阵，并返回步骤S342’，重新赋值矩阵Y，使得Y＝Y-E·Y'，其中，所述的首尾去零操作为：将矩阵Y-E·Y′逐列地、每列按照从第一个元素到最后一(N+1)个元素，将恢复成一个行列式，去掉该行列式首尾的零元素，然后，从第一个元素开始，按照(N+1)个元素为一列回复成新的N+1行矩阵。
S3482’.计算第四矩阵Y”'＝Y′-hG，其中，第二矩阵Y′从第m+1列开始，与hG矩阵对应列做减法。
S3484’.从第四矩阵Y”'的第一列开始，确定平均值为零的前m’列，并返回步骤S3482’，重新赋值Y′和m，使Y'＝Y”'，m＝m’。
下面通过具体实例进一步说明基于本实施例的方法的前导码进行碰撞检测及信道估计的过程。
实例(一)
在本实例中，存在4个用户的系统，其中，前导码生成矩阵的行数取(N+1)＝5行，假设存在三个用户(i,j,k)发生碰撞的情况，其 中，用户i与用户j之间的异步位数为d1，用户j与用户k之间的异步位数为d2，其中，d1和d2为大于等于零的正整数，二者都等于零时表示三个用户正好完全同步。基于本实施例的方法的前导码，接收端可通过上述步骤进行碰撞检测和/或信道估计。具体地：
S320.根据前导码生成矩阵的行列数，按照每5个接收符号为一列，恢复接收信号的第一矩阵Y＝sum(hiFi,hjFj,hkFk,d1,d2)，表示如下：
S342’.对第一矩阵Y的每一行进行相应的下变频，低通滤波取直流分量得到的第二矩阵Y′为：
S344’.判断Y-E·Y′≠0，表示各用户之间的异步数不存(N+1)的整数倍在或部分为(N+1)的整数倍，执行步骤S348’。
S348’.令m＝0，
计算H＝sum(sum(Y'))/sum(sum(G))＝h1+h3；
h＝mean(Y′(；,m+1))＝h1；
H≠h，表示剩余用户之间的异步数部分是(N+1)的整数倍，执行步骤S3482’；
S3482’.计算第四矩阵Y”'＝Y′-hG
S3484’.Y”'只有第一列的平均值为零，则返回步骤S346’，使Y'＝Y”'，m＝1，并返回步骤S3482’。
S3482’.Y'＝Y”'，m＝1；
H＝sum(sum(Y'))/sum(sum(G))＝h3；
h＝mean(Y′(；,m+1))＝h3
H＝h，执行步骤S3482；
S3482.计算第三矩阵Y”＝Y′-HG，并执行步骤S3484。
S3484.基于第三矩阵Y”的非零行以及用户索引，确定非零行对应的用户(用户1和用户3)为发生碰撞的用户，继续执行步骤S3486。
S3486.对矩阵Y-E·Y′进行首尾去零操作，并恢复成新的N+1行矩阵：
首尾去零操作得到：
令第一矩阵Y＝Y-E·Y'，返回执行步骤S342’；
S342’.第一矩阵Y＝Y-E·Y'，对新的第一矩阵Y的每一行进行相应的下变频，低通滤波取直流分量可得新的第二矩阵Y′；
S344’.判断Y-E·Y′是否等于零，此时，Y-E·Y′等于零，执行步骤S346’；
S346’.令m＝0：
H＝sum(sum(Y'))/sum(sum(G))＝h2
h＝mean(Y′(；,m+1))＝h2
H＝h，执行步骤S3462；
S3462.计算第三矩阵Y”＝Y′-HG，基于第三矩阵Y”的非零行以及用户索引，确定非零行对应的用户为发生碰撞的用户:
基于第三矩阵Y”的非零行以及用户索引，确定非零行对应的用户2为发生碰撞的用户，本流程结束。
基于上述过程，可确定在本示例中发生碰撞的用户为用户1,2,3。类似的，根据上述两个第三矩阵的非零行能够确定用户1,2,3的信道估计。
实例(二)
在本实例中，假设存在2个用户(1,2)发生碰撞的情况，两用户之间的异步数为d，且本示例中，d不是N+1的整数倍。基于本实施例的方法的前导码，接收端可通过上述步骤进行碰撞检测和/或信道 估计。具体地：
S320.根据前导码生成矩阵的行列数，按照每5个接收符号为一列，恢复接收信号的第一矩阵Y＝sum(h1F1,h2F2,d)，表示如下：
S342’.对第一矩阵Y的每一行进行相应的下变频，低通滤波取直流分量得到的第二矩阵Y′为：
S344’.判断Y-E·Y′≠0，表示各用户之间的异步数不存(N+1)的整数倍或部分为(N+1)的整数倍，执行步骤S348’。
S348’.令m＝0，
计算H＝sum(sum(Y'))/sum(sum(G))＝h1；
h＝mean(Y′(；,m+1))＝h1；
H＝h，执行步骤S3482；
S3482.计算第三矩阵Y”＝Y′-HG
S3484.基于第三矩阵Y”的非零行以及用户索引，确定非零行对应的用户1为发生碰撞的用户，继续执行步骤S3486。
S3486.对矩阵Y-E·Y′进行首尾去零操作，并恢复成N+1行矩阵：
首尾去零操作得到：
令第一矩阵Y＝Y-E·Y'，返回执行步骤S342’；
S342’.第一矩阵Y＝Y-E·Y'，对新的第一矩阵Y的每一行进行相应的下变频，低通滤波取直流分量可得新的第二矩阵Y′：
S344’.判断Y-E·Y′是否等于零，此时，Y-E·Y′等于零，执行步骤S346’；
S346’.令m＝0：
H＝sum(sum(Y'))/sum(sum(G))＝h2
h＝mean(Y′(；,m+1))＝h2
若H＝h，执行步骤S3462；
S3462.计算第三矩阵Y”＝Y′-HG，基于第三矩阵Y”的非零行以及用户索引，确定非零行对应的用户为发生碰撞的用户:
基于第三矩阵Y”的非零行以及用户索引，确定非零行对应的用户2为发生碰撞的用户，本过程结束。
基于上述过程，可确定在本示例中发生碰撞的用户为用户1,2。类似的，根据上述两个第三矩阵的非零行能够确定用户1,2的信道估计。
实例(三)
在本实例中，假设存在两个用户(1,2)发生碰撞的情况，其中，用户1与用户2之间的异步位数为d，且为N+1的整数倍。基于本实施例的方法的前导码，接收端可通过上述步骤进行碰撞检测和/或信道估计。具体地：
S320.根据前导码生成矩阵的行列数，按照每5个接收符号为一列，恢复接收信号的第一矩阵Y＝sum(h1F1,h2F2,d)，表示如下：
S342’.对第一矩阵Y的每一行进行相应的下变频，低通滤波取直流分量得到的第二矩阵Y′为：
S344’.判断Y-E·Y′＝0，表示各用户之间完全同步或存在异步时异步数是(N+1)的整数倍，执行步骤S346’。
S346’.令m＝0，
计算H＝sum(sum(Y'))/sum(sum(G))＝h1+h2；
h＝mean(Y′(；,m+1))＝h1；
H≠h，表示剩余用户之间的异步数部分是(N+1)的整数倍，执行步骤S3462’；
S3462’.计算第四矩阵Y”'＝Y′-hG
S3464’.Y”的第一列的平均值为零，返回步骤S346’，使Y'＝Y”'，m＝1；
S346’.Y'＝Y”'，m＝m+1＝1；
H＝sum(sum(Y'))/sum(sum(G))＝h2；
h＝mean(Y′(；,m+1))＝h2
H＝h，执行步骤S3462；
S3462.计算第三矩阵Y”＝Y′-HG
S3464.基于第三矩阵Y”的非零行以及用户索引，确定非零行对应的用户(用户1和用户2)为发生碰撞的用户，本过程结束。
基于上述过程，可确定在本示例中发生碰撞的用户为用户1,2。类似的，根据上述两个第三矩阵的非零行能够确定用户1,2的信道估计。
在一种可能的实现方式中，所述生成矩阵为离散傅里叶变换矩阵。也即，生成矩阵的行数和列数相等，且α1＝1，αi＝wi-1，这样的生成矩阵表示为：
需要说明的是，本实施例的方法中的前导码配置参数可为接入点设备预先配置好的，可响应于用户终端设备的请求或自动广播给各用户。在这样的情况下，本实施例的方法还包括：
S110.获取所述前导码配置参数。
综上，应用本实施例的方法发送的信号具有特定结构特性的前导码，可广泛应用于碰撞检测、信道估计等，且这样的前导码能够大大节省存储开销。
本申请实施例还提供了一种基于上述信号发送方法的碰撞检测方法，该方法可由任意接收端设备实施，例如，接入点设备。如图3所示，所述方法包括：
S420.至少基于前导码配置参数，将接收信号按照每前导码生成矩阵的行数个符号作为一列，生成接收信号第一矩阵。
其中，接收符号数不足够填满所述第一矩阵最后一列时，填零补充。
S440.至少基于前导码配置参数以及所述第一矩阵，确定发生碰撞的用户。
具体地，步骤S440可如上述实施例中结合步骤S320至S346所描述的那样进行碰撞检测。
且仍如结合图1所描述的，在对前导码进行了调制的实现方式中，本实施例的方法的步骤S440可进一步包括如结合图1(b)所描述的那样进行碰撞检测。
此外，本申请还提供了一种基于上述信号发送方法的信道估计方法。如图4所示，所述方法包括：
S520.至少基于前导码配置参数，将接收信号按照每前导码生成矩阵的行数个符号作为一列，生成接收信号第一矩阵。
其中，接收符号数不足够填满所述第一矩阵最后一列时，填零补充。
S540.至少基于前导码配置参数以及所述第一矩阵，进行信道估计。
具体地，步骤540可如上述实施例中结合步骤S320至S346所描述的那样进行信道估计。
且仍如结合图1所描述的，在对前导码进行了调制的实现方式中，本实施例的方法的步骤S540可进一步包括如结合图1(b)所描述的那样进行信道估计。
本领域技术人员可以理解，在本申请具体实施方式的上述方法中，各步骤的序号大小并不意味着执行顺序的先后，各步骤的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请具体实施方式的实施过程构成任何限定。
此外，本申请实施例还提供了一种计算机可读介质，包括在被执行时进行以下操作的计算机可读指令：执行上述图1(a)中所示实施方式中的方法的各步骤的操作。
此外，本申请实施例还提供了一种计算机可读介质，包括在被执行时进行以下操作的计算机可读指令：执行上述图3中所示实施方式中的方法的各步骤的操作。
此外，本申请实施例还提供了一种计算机可读介质，包括在被执行时进行以下操作的计算机可读指令：执行上述图4中所示实施方式中的方法的各步骤的操作。
图5(a)是本申请实施例的信号发送装置的一种示例的结构框图。该装置可为任意WLAN设备，例如，任一用户终端设备。如图5(a)所示，本申请实施例的信号发送装置500包括：
生成模块520，用于至少基于前导码配置参数，生成前导码。
发送模块540，用于发送至少包括所述前导码的信号。
其中，所述前导码配置参数包括：与前导码生成矩阵相关联的第一信息以及与用户索引相关联的第二信息。
所述前导码生成矩阵为不小于(N+1)行、L列的范德蒙矩阵，N为系统(同一基站覆盖范围、同一接入点设备(AP)的覆盖范围内)内的用户数量且为不小于2的正整数，L为不小于2的正整数。前导码生成矩阵可表示为上述公式(1)。
且对于用户i，生成模块520可将所述前导码生成矩阵的第一行与第i+1行互换，得到的结果矩阵即为所述用户i的前导码。其中，i为所述用户索引，也即与用户相关联的参考标号或其他标识，该用户索引可为系统预先分配好的，且i＝1,2,…,N，用户i的前导码表示为上述公式(2)。
使用这样结构的前导码，无论是接入点设备还是用户终端设备均仅需存储α0,α1,...,αN以及用户的索引即可。
具有这样的结构的前导码，可广泛用于各种场景，例如，碰撞检测、信道估计等等。
图2所示为一种简化的基于竞争的通信系统，10个用户随机向AP发送信息，因此，在AP处可能发生碰撞。以图2所示场景为例，假设两用户，用户i和用户k，之间发生碰撞。用户的前导码如式(2)所示，用户的前导码如上述公式(3)所示。
假设用户i和用户k同时向AP发送信号，AP接收到的信号表示为Y。接收端可通过如下步骤进行碰撞检测。
S320.前导码在传输过程中是按照一列一列传输的，可至少根据前导码配置参数，依照每行数个符号为一列，将接收信号恢复成第一矩阵形式，Y＝hiGi+hkGk：
S340.基于第一矩阵确定发生碰撞的用户，具体地，S340可进一步包括：
S342.基于Y的第一列，通过等增益合并的方式确定发生碰撞的用户数H＝sum(sum(Y))/sum(sum(G))＝hi+hk，其中，sum(sum(.))表示矩阵所有元素的和；
S344.计算Y-HG，得到第二矩阵Y′：
S346.基于式(5)的非零行对应用户索引即可确定用户i和用户k之间发生了碰撞。
综上，基于本实施例的装置构造的前导码，无论是接入点设备还是用户终端设备均仅需存储α0,α1,...,αN(N个数值)以及各用户的用户索引即可，这样可以大大的节省存储空间。对于存在N个不同用户的系统，前导码生成矩阵最少仅需要包括N+1行即可，列数主要的作用在于识别用户，最少仅需要两列就可以满足条件，矩阵的维度整体是可控的。同时本实施例的装置通过较简单的设计即可实现接收端的 碰撞检测，区分发生碰撞的用户，从而有助于接收端完成译码过程。
此外，本实施例的装置中的前导码可以作为导频和数据信号一起发送，在完成碰撞检测的同时，进行信道估计，从而解调数据。在这样的情况下，发送模块540可用于发送包括所述前导码及数据载荷的信号，且所述信号中不包括导频序列。
仍以图2所示示例为例，如式(5)所示的，根据Y的非零行，由于α0,α1,...,αN是已知的，很容易确定每个用户对应的信道估计hi和hk。
综上，使用本实施例的装置，无需在信号中插入导频，仅根据前导码即可进行碰撞检测以及信道估计。
由于前导码对于结构特征比较敏感，因此，在一种可能的实现方式中，为了在存在异步的情况下较好的完成碰撞检测以及信道估计等，本实施例的装置对前导码添加相位，具体地，如图5(b)所示，发送模块可进一步包括：
调制单元544，用于将所述前导码每一行的元素调制到不同频率的载波上。
发送单元546，用于依照所述调制的结果矩阵，发送所述前导码。
需要说明的是，在这样的实现方式中，本实施例的前导码配置参数中可包括与前导码的调制相关联的信息，或者，本实施例的装置将与前导码的调制相关联的信息以信号接收端能够接收到的方式发送出去，以供接收端基于该调制相关联的信息处理前导码(如下文所描述的下变频、低通滤波处理等)。
具体地，可定义w＝ej2πt/T，
通过调制单元544的调制，得到的结果前导码表示如下：
对于这样的前导码，接收端在恢复接收矩阵之后，对接收矩阵进行同频解调，再通过低通滤波即可滤掉其他用户的干扰，进而进行碰撞检测和/或信道估计等。
接收端基于本实施例的装置生成的前导码进行碰撞检测和/或信道估计可如结合图1(b)所描述的。
需要说明的是，本实施例的装置中的前导码配置参数可为接入点设备预先配置好的，可响应于用户终端设备的请求或自动广播给各用户。在这样的情况下，如图5(c)所示，本实施例的装置500还包括：
获取模块510，用于获取所述前导码配置参数。
综上，应用本实施例的装置发送的信号具有特定结构特性的前导码，可广泛应用于碰撞检测、信道估计等，且这样的前导码能够大大节省存储开销。
本申请实施例还提供了一种基于上述信号发送方法的碰撞检测装置，该装置可为任意接收端设备实施，例如，接入点设备。如图6所示，所述装置600包括：
恢复模块620，用于至少基于前导码配置参数，将接收信号按照每前导码生成矩阵的行数个符号作为一列，生成接收信号第一矩阵。
其中，响应于所述接收信号包括的接收符号的数量不足够填满所述第一矩阵最后一列，在从最后一列的末尾填零补充。
碰撞检测模块640，用于至少基于前导码配置参数以及所述第一矩阵，确定发生碰撞的用户。
具体地，碰撞检测模块640可如上述实施例中结合步骤S320至S346所描述的。
且仍如结合图1所描述的，在对前导码进行了调制的实现方式中， 本实施例的装置的步骤碰撞检测模块640可进一步包括如结合上述步骤S342’至S348’所描述的那样进行碰撞检测。
此外，本申请还提供了一种基于上述信号发送方法的信道估计装置，该装置可为任意接收端设备实施，例如，接入点设备。如图7所示，所述装置包括：
第二恢复模块720，用于至少基于前导码配置参数，将接收信号按照每前导码生成矩阵的行数个符号作为一列，生成接收信号第一矩阵。
其中，响应于所述接收信号包括的接收符号的数量不足够填满所述第一矩阵最后一列，在从最后一列的末尾填零补充。
信道估计模块740，用于至少基于前导码配置参数以及所述第一矩阵，进行信道估计。
具体地，信道估计模块740可如上述实施例中结合步骤S320至S346所描述的那样进行信道估计。
且仍如结合图1所描述的，在对前导码进行了调制的实现方式中，本实施例的方法的信道估计模块740可进一步包括如结合上述步骤S342’至S348’所描述的那样进行信道估计。
图8为本申请实施例提供的信号发送装置的又一种示例的结构示意图，本申请具体实施例并不对数据接收装置的具体实现做限定。如图8所示，该信号发送装置800可以包括：
处理器(processor)810、通信接口(Communications Interface)820、存储器(memory)830、以及通信总线840。其中：
处理器810、通信接口820、以及存储器830通过通信总线840完成相互间的通信。
通信接口820，用于与比如客户端等的网元通信。
处理器810，用于执行程序832，具体可以执行上述方法实施例中的相关步骤。
具体地，程序832可以包括程序代码，所述程序代码包括计算机操作指令。
处理器810可能是一个中央处理器CPU，或者是特定集成电路ASIC(Application Specific Integrated Circuit)，或者是被配置成实施本申请实施例的一个或多个集成电路。
存储器830，用于存放程序832。存储器830可能包含高速RAM存储器，也可能还包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。程序832具体可以用于使得所述信号发送装置800执行以下步骤：
至少基于前导码配置参数生成前导码；
发送至少包括所述前导码的信号；
其中，所述前导码配置参数包括：与前导码生成矩阵相关联的第一信息以及与用户索引相关联的第二信息；
所述前导码生成矩阵为行数不小于(N+1)、L列的范德蒙矩阵，其中，N为用户数量，且N和L均为不小于2的正整数；
其中，对于用户i，所述生成前导码包括：
将所述前导码生成矩阵的第一行与第i+1行互换，得到的结果矩阵即为所述用户i的前导码；
其中，i为所述用户索引，且i＝1,2,…,N。
程序832中各步骤的具体实现可以参见上述实施例中的相应步骤和单元中对应的描述，在此不赘述。所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的设备和模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程描述，在此不再赘述。
图9为本申请实施例提供的碰撞检测装置的又一种示例的结构示意图，本申请具体实施例并不对碰撞检测装置的具体实现做限定。如图9所示，该碰撞检测装置900可以包括：
处理器(processor)910、通信接口(Communications Interface)920、 存储器(memory)930、以及通信总线940。其中：
处理器910、通信接口920、以及存储器930通过通信总线940完成相互间的通信。
通信接口920，用于与比如客户端等的网元通信。
处理器910，用于执行程序932，具体可以执行上述方法实施例中的相关步骤。
具体地，程序932可以包括程序代码，所述程序代码包括计算机操作指令。
处理器910可能是一个中央处理器CPU，或者是特定集成电路ASIC(Application Specific Integrated Circuit)，或者是被配置成实施本申请实施例的一个或多个集成电路。
存储器930，用于存放程序932。存储器930可能包含高速RAM存储器，也可能还包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。程序932具体可以用于使得所述碰撞检测装置900执行以下步骤：
至少基于前导码配置参数，将接收信号按照每前导码生成矩阵的行数个符号作为一列，生成接收信号第一矩阵；
至少基于前导码配置参数以及所述第一矩阵，确定发生碰撞的用户；
其中，所述前导码配置参数包括：与所述前导码生成矩阵相关联的第一信息以及与用户索引相关联的第二信息；
所述前导码生成矩阵为所述行数不小于(N+1)、L列的范德蒙矩阵，其中，N为用户数量，且N和L均为不小于2的正整数；
其中，对于用户i，所述用户i的前导码为将所述前导码生成矩阵的第一行与第i+1行互换得到的结果矩阵；
其中，i为所述用户索引，且i＝1,2,…,N。
程序932中各步骤的具体实现可以参见上述实施例中的相应步 骤和单元中对应的描述，在此不赘述。所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的设备和模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程描述，在此不再赘述。
图10为本申请实施例提供的信道估计装置的又一种示例的结构示意图，本申请具体实施例并不对信道估计装置的具体实现做限定。如图10所示，该信道估计装置1000可以包括：
处理器(processor)1010、通信接口(Communications Interface)1020、存储器(memory)1030、以及通信总线1040。其中：
处理器1010、通信接口1020、以及存储器1030通过通信总线1040完成相互间的通信。
通信接口1020，用于与比如客户端等的网元通信。
处理器1010，用于执行程序1032，具体可以执行上述方法实施例中的相关步骤。
具体地，程序1032可以包括程序代码，所述程序代码包括计算机操作指令。
处理器1010可能是一个中央处理器CPU，或者是特定集成电路ASIC(Application Specific Integrated Circuit)，或者是被配置成实施本申请实施例的一个或多个集成电路。
存储器1030，用于存放程序1032。存储器1030可能包含高速RAM存储器，也可能还包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。程序1032具体可以用于使得所述信道估计装置1000执行以下步骤：
至少基于前导码配置参数，将接收信号按照每前导码生成矩阵的行数个符号作为一列，生成接收信号第一矩阵；
至少基于前导码配置参数以及所述第一矩阵，进行信道估计；
其中，所述前导码配置参数包括：与所述前导码生成矩阵相关联的第一信息以及与用户索引相关联的第二信息；
所述前导码生成矩阵为所述行数不小于(N+1)、L列的范德蒙矩阵，其中，N为用户数量，且N和L均为不小于2的正整数；
其中，对于用户i，所述用户i的前导码为将所述前导码生成矩阵的第一行与第i+1行互换得到的结果矩阵；
其中，i为所述用户索引，且i＝1,2,…,N。
程序1032中各步骤的具体实现可以参见上述实施例中的相应步骤和单元中对应的描述，在此不赘述。所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的设备和模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程描述，在此不再赘述。
尽管此处所述的主题是在结合操作系统和应用程序在计算机系统上的执行而执行的一般上下文中提供的，但本领域技术人员可以认识到，还可结合其他类型的程序模块来执行其他实现。一般而言，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、组件、数据结构和其他类型的结构。本领域技术人员可以理解，此处所述的本主题可以使用其他计算机系统配置来实践，包括手持式设备、多处理器系统、基于微处理器或可编程消费电子产品、小型计算机、大型计算机等，也可使用在其中任务由通过通信网络连接的远程处理设备执行的分布式计算环境中。在分布式计算环境中，程序模块可位于本地和远程存储器存储设备的两者中。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及方法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的 理解，本申请的技术方案本质上或者说对原有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的计算机可读取存储介质包括以存储如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据等信息的任何方式或技术来实现的物理易失性和非易失性、可移动和不可因东介质。计算机可读取存储介质具体包括，但不限于，U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、电可擦可编程只读存储器(EEPROM)、闪存或其他固态存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)、HD-DVD、蓝光(Blue-Ray)或其他光存储设备、磁带、磁盘存储或其他磁性存储设备、或能用于存储所需信息且可以由计算机访问的任何其他介质。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。
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