图样分割多址接入技术的图样选择和设计优化方法.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910117737.4 (22)申请日 2019.02.15 (71)申请人 北京邮电大学 地址 100088 北京市海淀区西土城路10号 (72)发明人 马楠李胥希张平张治 (74)专利代理机构 北京鼎承知识产权代理有限 公司 11551 代理人 李伟波韩德凯 (51)Int.Cl. H04L 5/00(2006.01) (54)发明名称 一种图样分割多址接入技术的图样选择和 设计优化方法 (57)摘要 本公开提供一种图样分割多址接入技术的 图样选择和设计优化方法。 本公。

2、开的用于图样分 割多址接入系统(PDMA)的图样设计方法， 包括： 基于目标资源组内的N个RE， 为K个用户构建候选 PDMA图样矩阵， 其中N为大于等于1的自然数， K为 大于等于1的自然数； 以及基于所述候选PDMA图 样矩阵， 构建目标PDMA图样矩阵。 本公开还提供 了用于图样分割多址接入系统(PDMA)的图样设 计装置。 权利要求书1页 说明书6页 附图6页 CN 110022198 A 2019.07.16 CN 110022198 A 1.一种用于图样分割多址接入系统(PDMA)的图样设计方法， 包括： 基于目标资源组内的N个RE， 为K个用户构建候选PDMA图样矩阵， 其中N为。

3、大于等于1的 自然数， K为大于等于1的自然数； 以及 基于所述候选PDMA图样矩阵， 构建目标PDMA图样矩阵。 2.根据权利要求1所述的图样设计方法， 其特征在于， 基于所述候选PDMA图样矩阵， 构 建目标PDMA图样矩阵， 包括： 从所述候选PDMA图样矩阵中选出K个图样构建所述目标PDMA图 样矩阵。 3.根据权利要求2所述的图样设计方法， 其特征在于， 从所述候选PDMA图样矩阵中选出 K个图样构建所述目标PDMA图样矩阵， 包括： 从所述候选PDMA图样矩阵中随机选择一列作为所述目标PDMA图样矩阵的第一列g1， 并 将候选PDMA图样矩阵中与g1正交的图样作为目标PDMA图样矩。

4、阵的第(K/2+1)列gK/2+1， 更新 所述目标PDMA图样矩阵； 从所述候选PDMA图样矩阵中删除已作为目标PDMA图样矩阵的g1列和gK/2+1列的图样并 更新所述候选PDMA图样矩阵； 以及 从更新后的候选PDMA图样矩阵中选择与更新后的目标PDMA图样矩阵中的各个图样的 内积之和最小的图样， 作为候选PDMA图样矩阵的第k列gk， 并将候选PDMA图样矩阵中与gk正 交的图样作为目标PDMA图样矩阵的第(K/2+k)列gK/2+k， 直到选择出K个图样， 得到目标PDMA 图样矩阵， 其中k2,3,K/2。 4.根据权利要求2或3所述的图样设计方法， 其特征在于， 基于所述候选PD。

5、MA图样矩阵， 构建目标PDMA图样矩阵， 还包括： 在构建目标PDMA图样矩阵之前， 从所述候选PDMA图样矩阵 中删除全 “1” 图样。 5.根据权利要求3所述的图样设计方法， 其特征在于， 基于第一原则将K个用户分成K/2 个组； 所述第一原则为： 使得每个组内的两个图样成正交关系。 6.根据权利要求5所述的图样设计方法， 其特征在于， 为每个组内的图样配置相同的相 位旋转因子， 为各个组配置不同的相位旋转因子。 7.根据权利要求6所述的图样设计方法， 其特征在于， 得到所述目标PDMA图样矩阵之 后， 基于星座约束容量以及配置的所述相位旋转因子， 计算得到各个用户的旋转角度， 进而 得。

6、到包含相位旋转因子的目标PDMA图样矩阵。 8.根据权利要求7所述的图样设计方法， 其特征在于， 计算得到各个用户的旋转角度， 包括： 最大化所述星座约束容量， 得到K个用户的最佳旋转角度集*。 9.根据权利要求1至8中任一项所述的图样设计方法， 其特征在于， 配置用户数量K， 使 得K2N-1。 10.一种用于图样分割多址接入系统(PDMA)的图样设计装置， 包括： 第一处理模块， 基于目标资源组内的N个RE， 为K个用户构建候选PDMA图样矩阵， 其中N 为大于等于1的自然数， K为大于等于1的自然数； 以及 第二处理模块， 基于所述候选PDMA图样矩阵， 构建目标PDMA图样矩阵。 权利。

7、要求书 1/1 页 2 CN 110022198 A 2 一种图样分割多址接入技术的图样选择和设计优化方法 技术领域 0001 本公开属于通信技术领域， 尤其涉及一种图样分割多址接入技术的图样选择和设 计优化方法。 背景技术 0002 在PDMA(图分多址接入)系统中， 图样设计是关键性技术之一， 也直接影响着系统 性能。 每个用户的PDMA图样为由 “0” 和 “1” 组成的二进制向量， 复用在同一资源组上的所有 用户图样构成了PDMA图样矩阵。 PDMA图样矩阵的属性， 例如矩阵维度和稀疏程度， 都影响系 统的性能和复杂度。 列重较重的图样(即图样中元素 “1” 的个数)能够提供更高的分集。

8、度， 能 够进行更可靠的数据传输， 但是会造成检测复杂度增加。 因此， 如果系统可以进行复杂的计 算， 列重更重的图样将更可取， 否则就必须选择较轻的图样。 在实际中， 由于工程实现的问 题， 一般在性能和复杂度中进行折中。 0003 星座约束容量： 若输入星座有有限大小并且以均匀分布选择星座调制符号时， 高 斯信道的输入和输出之间的互信息被称为信道的星座约束容量。 0004 由于所有用户的调制符号根据PDMA图样在同一资源组(RE)上进行叠加传输， 如果 所有用户都采用初始的星座调制， 那么组合的调制符号将会产生模糊性的问题。 0005 为了解决组合星座的模糊性问题， 已有文献提出可以在PD。

9、MA图样矩阵中引入功率 因子和相位旋转因子。 其中指出功率因子为使得每个RE上的功率归一化为1， 但相位旋转因 子并未过多研究。 另外， 在计算相位旋转因子时， 若要对所有用户的旋转角度进行遍历搜索 时会造成较高的复杂度。 发明内容 0006 为了解决至少一个上述技术问题， 本公开提供一种新的用于图样分割多址接入系 统的图样设计方法及装置， 通过以下技术方案实现。 0007 一方面， 本公开提供一种用于图样分割多址接入系统(PDMA)的图样设计方法， 包 括： 0008 基于目标资源组内的N个RE， 为K个用户构建候选PDMA图样矩阵， 其中N为大于等于 1的自然数， K为大于等于1的自然数；。

10、 以及基于候选PDMA图样矩阵， 构建目标PDMA图样矩阵。 0009 根据本公开的至少一个实施方式， 基于候选PDMA图样矩阵， 构建目标PDMA图样矩 阵， 包括： 从候选PDMA图样矩阵中选出K个图样构建目标PDMA图样矩阵。 0010 根据本公开的至少一个实施方式， 从候选PDMA图样矩阵中选出K个图样构建目标 PDMA图样矩阵， 包括： 0011 从候选PDMA图样矩阵中随机选择一列作为目标PDMA图样矩阵的第一列g1， 并将候 选PDMA图样矩阵中与g1正交的图样作为目标PDMA图样矩阵的第(K/2+1)列gK/2+1， 更新目标 PDMA图样矩阵； 0012 从候选PDMA图样矩。

11、阵中删除已作为目标PDMA图样矩阵的g1列和gK/2+1列的图样并 说明书 1/6 页 3 CN 110022198 A 3 更新候选PDMA图样矩阵； 以及 0013 从更新后的候选PDMA图样矩阵中选择与更新后的目标PDMA图样矩阵中的各个图 样的内积之和最小的图样， 作为候选PDMA图样矩阵的第k列gk， 并将候选PDMA图样矩阵中与 gk正交的图样作为目标PDMA图样矩阵的第(K/2+k)列gK/2+k， 直到选择出K个图样， 得到目标 PDMA图样矩阵， 其中k2,3,K/2。 0014 根据本公开的至少一个实施方式， 基于候选PDMA图样矩阵， 构建目标PDMA图样矩 阵， 还包括。

12、： 在构建目标PDMA图样矩阵之前， 从候选PDMA图样矩阵中删除全 “1” 图样。 0015 根据本公开的至少一个实施方式， 基于第一原则将K个用户分成K/2个组； 第一原 则为： 使得每个组内的两个图样成正交关系。 0016 根据本公开的至少一个实施方式， 为每个组内的图样配置相同的相位旋转因子， 为各个组配置不同的相位旋转因子。 0017 根据本公开的至少一个实施方式， 得到目标PDMA图样矩阵之后， 基于星座约束容 量以及配置的相位旋转因子， 计算得到各个用户的旋转角度， 进而得到包含相位旋转因子 的目标PDMA图样矩阵。 0018 根据本公开的至少一个实施方式， 计算得到各个用户的旋。

13、转角度， 包括： 最大化星 座约束容量， 得到K个用户的最佳旋转角度集*。 0019 根据本公开的至少一个实施方式， 配置用户数量K， 使得K2N-1。 0020 另一方面， 本公开提供一种用于图样分割多址接入系统(PDMA)的图样设计装置， 包括： 第一处理模块， 基于目标资源组内的N个RE， 为K个用户构建候选PDMA图样矩阵， 其中N 为大于等于1的自然数， K为大于等于1的自然数； 以及第二处理模块， 基于候选PDMA图样矩 阵， 构建目标PDMA图样矩阵。 附图说明 0021 附图示出了本公开的示例性实施方式， 并与其说明一起用于解释本公开的原理， 其中包括了这些附图以提供对本公开的。

14、进一步理解， 并且附图包括在本说明书中并构成本 说明书的一部分。 0022 图1是本公开一个实施方式的图样设计方法的流程示意图。 0023 图2是本公开一个实施方式的图样设计方法的流程示意图。 0024 图3是本公开一个实施方式的图样设计方法的从候选PDMA图样矩阵中选出K个图 样构建目标PDMA图样矩阵的流程示意图。 0025 图4是本公开一个实施方式的图样设计装置的结构示意图。 0026 图5是本公开一个实施方式的图样设计装置的结构示意图. 0027 图6是本公开一个实施方式的PDMA上行链路系统模型示意图。 0028 图7是本公开一个实施方式的6个用户根据目标PDMA图样矩阵在单个RE上。

15、的组合 星座图， 其中左图未经过星座角度旋转， 右图经过了最佳星座旋转角度集的旋转。 0029 图8是本公开一个实施方式的经过最佳星座旋转角度集旋转和未经过旋转的星座 约束容量比较示意图。 0030 图9是本公开一个实施方式的经过最佳星座旋转角度集旋转、 经过随机角度旋转 和未经过旋转处理的PDMA上行链路性能比较示意图。 说明书 2/6 页 4 CN 110022198 A 4 具体实施方式 0031 下面结合附图和实施方式对本公开作进一步的详细说明。 可以理解的是， 此处所 描述的具体实施方式仅用于解释相关内容， 而非对本公开的限定。 另外还需要说明的是， 为 了便于描述， 附图中仅示出了。

16、与本公开相关的部分。 0032 需要说明的是， 在不冲突的情况下， 本公开中的实施方式及实施方式中的特征可 以相互组合。 下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本公开。 0033 如图1所示， 本公开一个实施方式的用于图样分割多址接入系统(PDMA)的图样设 计方法， 包括： 基于目标资源组内的N个RE， 为K个用户构建候选PDMA图样矩阵， 其中N为大于 等于1的自然数， K为大于等于1的自然数； 以及基于候选PDMA图样矩阵， 构建目标PDMA图样 矩阵。 0034 如图2所示， 本公开一个实施方式的用于图样分割多址接入系统(PDMA)的图样设 计方法， 包括： 基于目标资源组内的N个RE。

17、， 为K个用户构建候选PDMA图样矩阵， 从候选PDMA 图样矩阵中选出K个图样构建目标PDMA图样矩阵。 0035 如图3所示， 本公开一个实施方式的用于图样分割多址接入系统(PDMA)的图样设 计方法中， 从候选PDMA图样矩阵中选出K个图样构建目标PDMA图样矩阵， 包括： 0036 从候选PDMA图样矩阵中随机选择一列作为目标PDMA图样矩阵的第一列g1， 并将候 选PDMA图样矩阵中与g1正交的图样作为目标PDMA图样矩阵的第(K/2+1)列gK/2+1， 更新目标 PDMA图样矩阵； 0037 从候选PDMA图样矩阵中删除已作为目标PDMA图样矩阵的g1列和gK/2+1列的图样并 。

18、更新候选PDMA图样矩阵； 以及 0038 从更新后的候选PDMA图样矩阵中选择与更新后的目标PDMA图样矩阵中的各个图 样的内积之和最小的图样， 作为候选PDMA图样矩阵的第k列gk， 并将候选PDMA图样矩阵中与 gk正交的图样作为目标PDMA图样矩阵的第(K/2+k)列gK/2+k， 直到选择出K个图样， 得到目标 PDMA图样矩阵， 其中k2,3,K/2。 0039 例如， 若有一资源组内有N个RE(即N个资源)， 则总共有2N-1个可供选择的PDMA图 样， 若有K个用户， 则从这2N-1个PDMA图样中选出K个图样， 构成该系统下的PDMA 图样矩阵每次从剩下的候选图样矩阵中选出和。

19、中已选择出的图样内积 之和最小的图样， 放入中， 直到选择完K个图样。 0040根据PDMA系统参数， 即RE数量N和用户数量K， 得到候选PDMA图样集以及 目标PDMA图样矩阵 0041 根据本公开的一个实施方式， 基于候选PDMA图样矩阵， 构建目标PDMA图样矩阵， 还 包括： 在构建目标PDMA图样矩阵之前， 从候选PDMA图样矩阵中删除全 “1” 图样。 0042 继续上面的例子， 由于没有与全 “1” 图样正交的图样， 所以应该从候选图样矩阵中 将其删掉得到 说明书 3/6 页 5 CN 110022198 A 5 0043然后随机选择一列作为的第一列g1， 并将与g1正交的PD。

20、MA图样作为 的第(K/2+1)列gK/2+1， 并将已选择的两列从中删除更新得 0044对于k2,3,K/2， 每次从更新后的候选图样矩阵中选择出与中已选 择出的图样内积之和最小的图样， 作为的第k列gk， 并将候选PDMA图样矩阵中与gk 正交的图样作为目标PDMA图样矩阵的第(K/2+k)列gK/2+k， 在中删除这两列更新 得到直到选择出K个图样， 得到目标PDMA图样矩阵 0045 根据本公开的一个实施方式， 配置用户数量K， 使得K2N-1。 在执行图样设计方法 的最初， 还需要判断K的大小， 若K2N-1， 则表示当RE数量为N时， K个用户无法同时共享这 一资源组。 因此需要配。

21、置用户数量K， 使得K2N-1。 0046 根据本公开的一个实施方式， 基于第一原则将K个用户分成K/2个组； 第一原则为： 使得每个组内的两个图样成正交关系。 0047 根据本公开的一个实施方式， 为每个组内的图样配置相同的相位旋转因子， 为各 个组配置不同的相位旋转因子。 0048 根据本公开的一个实施方式， 得到目标PDMA图样矩阵之后， 基于星座约束容量以 及配置的相位旋转因子， 计算得到各个用户的旋转角度， 进而得到包含相位旋转因子的目 标PDMA图样矩阵。 0049 根据本公开的一个实施方式， 计算得到各个用户的旋转角度， 包括： 最大化星座约 束容量， 得到K个用户的最佳旋转角度。

22、集*。 0050 得到目标PDMA图样矩阵后， 利用星座约束容量衡量标准来计算各个用户的旋转角 度， 星座约束容量的表示属于现有技术， 本公开在此不再赘述。 通过计算最大化星座约束容 量， 得到K个用户的最佳旋转相位角度集*， 进而得到包含相位旋转因子的目标PDMA图样 矩阵。 通过PDMA图样选择方案， 对多个用户进行分组进而降低用户间干扰和后续的计算复 杂度； 通过星座约束容量作为相位旋转因子的计算衡量标准， 进一步扩大实际容量， 使得多 用户组合星座图趋近高斯分布， 获得星座成形增益。 0051 如图4所示， 本公开一个实施方式的用于图样分割多址接入系统(PDMA)的图样设 计装置100。

23、， 包括： 第一处理模块11， 基于目标资源组内的N个RE， 为K个用户构建候选PDMA图 样矩阵， 其中N为大于等于1的自然数， K为大于等于1的自然数； 以及第二处理模块12， 基于 候选PDMA图样矩阵， 构建目标PDMA图样矩阵。 0052 在本公开的一个实施方式中， 第一处理模块11基于目标资源组内的N个RE， 为K个 用户构建候选PDMA图样矩阵； 第二处理模块12从候选PDMA图样矩阵中选出K个图样构建目 标PDMA图样矩阵。 0053 在本公开的一个实施方式中， 第二处理模块12执行下面的步骤： 0054 从候选PDMA图样矩阵中随机选择一列作为目标PDMA图样矩阵的第一列g1。

24、， 并将候 选PDMA图样矩阵中与g1正交的图样作为目标PDMA图样矩阵的第(K/2+1)列gK/2+1， 更新目标 PDMA图样矩阵； 说明书 4/6 页 6 CN 110022198 A 6 0055 从候选PDMA图样矩阵中删除已作为目标PDMA图样矩阵的g1列和gK/2+1列的图样并 更新候选PDMA图样矩阵； 以及 0056 从更新后的候选PDMA图样矩阵中选择与更新后的目标PDMA图样矩阵中的各个图 样的内积之和最小的图样， 作为候选PDMA图样矩阵的第k列gk， 并将候选PDMA图样矩阵中与 gk正交的图样作为目标PDMA图样矩阵的第(K/2+k)列gK/2+k， 直到选择出K个。

25、图样， 得到目标 PDMA图样矩阵， 其中k2,3,K/2。 当K为奇数时， 对于不能被2整除的多余的一个用户， 没 有与之正交的图样。 0057 在本公开的一个实施方式中， 在构建目标PDMA图样矩阵之前， 第一处理模块11从 候选PDMA图样矩阵中删除全 “1” 图样。 0058 在本公开的一个实施方式中， 第一处理模块11配置用户数量K， 使得K2N-1。 0059 在本公开的一个实施方式中， 如图5所示， 图样设计装置100还可以包括第三处理 模块13， 第三处理模块13基于上述第一原则将K个用户分成K/2个组。 当K为奇数时， 多余的 一个用户单独作为一个组(即该组内配置一个用户)。。

26、 0060 根据本公开的一个实施方式， 第三处理模块13为每个组内的图样配置相同的相位 旋转因子， 为各个组配置不同的相位旋转因子。 0061 由于这K/2个组内图样成正交关系， 因此组内图样所对应的相位旋转因子相同， 组 间不同。 通过分组， 使得遍历搜索K个用户的相位旋转因子减少一半， 降低计算复杂度， 提高 工作效率。 0062 根据本公开的一个实施方式， 得到目标PDMA图样矩阵之后， 第三处理模块13基于 星座约束容量以及配置的相位旋转因子， 计算得到各个用户的旋转角度， 进而得到包含相 位旋转因子的目标PDMA图样矩阵。 0063 根据本公开的一个实施方式， 第三处理模块13， 最。

27、大化星座约束容量， 得到K个用 户的最佳旋转角度集*， 进而得到包含相位旋转因子的目标PDMA图样矩阵。 0064 PDMA图样矩阵中应该使得不同分集度的图样尽可能的多， 即图样列重差异最大 化， 以减轻SIC多用户检测的误差传递问题或缩短BP检测的收敛时间。 同时， 若过载率大于 100， 则必然会存在具有相同分集度的图样。 若两个图样的内积较小， 则意味着两个图样 在共同位置具有较少的元素 “1” ， 也就是两种图样共享的RE少。 因此， 对于具有相同分集度 的图样， 应最小化任意两个图样之间的内积值， 以减轻相互之间的干扰。 同样， 最小化内积 也适用于不同分集度的图样。 0065 本公。

28、开的PDMA图样设计方法， 将复用同一资源组的用户进行分组， 再根据选择的 PDMA图样矩阵计算使得星座约束容量最大化的最佳星座旋转角度， 对PDMA图样矩阵进行优 化， 进而解决了组合星座的模糊性问题， 降低了计算复杂度， 提高了系统性能。 0066 图6示出了PDMA上行链路系统模型。 图7示出了6个用户根据目标PDMA图样矩阵在 单个RE上的组合星座图(单个RE上实际有3个用户进行叠加传输)， 其中左图未经过星座角 度旋转， 右图经过了最佳星座旋转角度集的旋转。 图8为经过最佳星座旋转角度集旋转和未 经过旋转的星座约束容量比较示意图， 上方的曲线为经过最佳星座旋转角度集旋转处理， 下方的。

29、曲线为未经过旋转处理。 图9为经过最佳星座旋转角度集旋转、 经过随机角度旋转和 未经过旋转处理的PDMA上行链路性能比较示意图， 其中最下方的曲线经过最佳星座旋转角 度集旋转处理， 最上方的曲线未经过旋转处理， 中间的曲线经过随机角度旋转处理。 说明书 5/6 页 7 CN 110022198 A 7 0067 应当理解， 本公开的各部分可以用硬件、 软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来实 现。 例如， 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。

30、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。 0068 本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施方式方法的全部或部分步骤 是可以通过程序来指令相关的硬件完成， 所述的程序可以存储于一种可读存储介质中， 该 程序在执行时， 包括方法实施方式的步骤之一或其组合。 0069 此外， 在本公开各个实施方式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。

31、的形式实现。 所述集成的模块 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， 也可以存储在一个可读 存储介质中。 所述存储介质可以是只读存储器， 磁盘或光盘等。 0070 在本说明书的描述中， 参考术语 “一个实施方式/方式” 、“一些实施方式/方式” 、 “示例” 、“具体示例” 、 或 “一些示例” 等的描述意指结合该实施方式/方式或示例描述的具体 特征、 结构、 材料或者特点包含于本申请的至少一个实施方式/方式或示例中。 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方式/方式或示例。 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方。

32、式/方式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 方式/方式或示例以及不同实施方式/方式或示例的特征进行结合和组合。 0071 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。 在本申请的描述中，“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。 0072 本领域的技术人员应当理解， 上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本公开， 而并 非是对本。

33、公开的范围进行限定。 对于所属领域的技术人员而言， 在上述公开的基础上还可 以做出其它变化或变型， 并且这些变化或变型仍处于本公开的范围内。 说明书 6/6 页 8 CN 110022198 A 8 图1 图2 说明书附图 1/6 页 9 CN 110022198 A 9 图3 说明书附图 2/6 页 10 CN 110022198 A 10 图4 图5 说明书附图 3/6 页 11 CN 110022198 A 11 图6 说明书附图 4/6 页 12 CN 110022198 A 12 图7 图8 说明书附图 5/6 页 13 CN 110022198 A 13 图9 说明书附图 6/6 页 14 CN 110022198 A 14 。