通过无线通信信道发送符号的发送器和方法技术

一种发送器包括：用于利用不同离开角(AoD)进行波束成形的多个天线；用于接收包括第一符号和第二符号的符号序列的信息接口；以及调制器，该调制器用于使所述多个天线形成发送波束，该发送波束具有根据所述第一符号的值选择的AoD并且是根据所述第二符号的值调制的。

Sender and method of transmitting symbols through wireless communication channel

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】通过无线通信信道发送符号的发送器和方法
本专利技术涉及无线通信系统，更具体地，涉及用于提高传输速率的空间调制。
技术介绍
毫米波(mm波)是波长在1毫米(mm)-10mm范围中的无线电波，其对应于30千兆赫兹(GHz)-300GHz的无线电频率。按照国际电信联盟(ITU)的定义，这些频率也被称为极高频(EHF)频带。mm波表现出独特的传播特性。例如，与较低频率的无线电波相比，mm波遭受更高的传播损耗，穿透诸如建筑物、墙壁、树叶的物体的能力较差，并且因空气中的微粒(例如，雨滴)而更容易被大气吸收、偏转和衍射。另一方面，由于mm波的较小波长，可以将更多的天线封装在相对较小的区域中，从而允许以小形状因子来实现高增益天线。mm波的利用率低于较低频率的无线电波。mm波频带有大量频谱可用。例如，60GHz左右的频率(通常被称为60GHz频带)在大多数国家可以作为无执照频谱使用。这是为第五代(5G)中的蜂窝通信提出mm波频谱的理由之一。已经提出了利用多个天线来增加无线通信的数据速率的几种方法。例如，空间复用是MIMO通信中的传输技术，其用于从多个天线中的每个天线发送独立且单独编码的数据信号。因此，空间维度被重复利用或复用超过一次。然而，由于mm波频谱中的路径损耗很大，因此，空间复用对于mm波传输是不实用的。空间调制是这样一种传输技术，即，其使用发送天线的索引作为附加信息源以提高总体频谱效率，例如参见WO2011104502。然而，由于天线振子(antennaelement)在同一孔径中密集封装，因此，来自不同天线的mm波传输可能彼此无法区分。因此，需要适于mm波频谱中的传输的、可以利用多个天线来增加数据速率的系统和方法。
技术实现思路
一些实施方式基于这样的理解，即，mm波表现出独特的传播特性。例如，与较低频率的无线电波相比，mm波遭受更高的传播损耗。然而，由于波长很小，因此，可以在同一孔径中封装更多的天线振子，以形成可以实现高增益以及对其它用户有效隔离的波束成形。一方面，这种定向波束成形使得mm波频谱对于无线通信具有吸引力。另一方面，波束成形使得利用发送天线的索引作为附加信息源的空间调制方法变得难以实现。一些实施方式基于这样的认识，即，在城市环境中，以不同的离开角(AoD)发送的波束可以导致入射到接收器阵列上的信号的到达角(AoA)的不同模式。这是因为具有不同AoD的不同波束从环境中的相同或不同物体不同地散射的缘故。AoA的模式可以与造成该模式的特定波束相关联。因此，在将来接收到这种模式时，可以容易地识别造成该模式的特定波束的AoD。为此，一些实施方式利用空间波束成形调制来增加传输速率。空间波束成形调制利用发送波束的AoD的索引代替发送天线的索引作为附加信息源。一些实施方式基于这样的认识，即，空间波束成形调制适于mm波通信。mm波信道具有mm波传播的几种特定属性。与较低频率的无线电波相比，mm波信道在入射到接收器阵列上的mm波的到达数量上是稀疏的。另外，所传播的mm波在角域中扩展，并且可以潜在地展现出特定的功率分布。mm波传输的这些特性增加了由不同AoD控制的不同AoA模式的独特性。在一些实施方式中，导频发送波束使接收器能够针对每个AoD的索引估计AoA模式。例如，发送器可以以预定次序将导频波束发送至接收器和/或可以在每个导频发送时包括AoD的索引。这种导频发送使得接收器能够执行信道估计。例如，接收器可以针对每个AoD估计AoA模式，以生成不同AoD的索引与符号值之间的映射。在一些实施方式中，发送器从接收器接收这种映射。例如，接收器可以针对所有可用AoD生成这样的映射。然而，如果信道增益针对不同AoD而变化，则接收器可以在映射中包括较少数量的AoD。在一些实施方式中，发送器基于在映射中指定的AoD的数量来选择不同的调制方案。因此，一个实施方式公开了一种发送器，其包括：多个天线，所述多个天线用于利用不同离开角(AoD)进行波束成形；信息接口，该信息接口用于接收包括第一符号和第二符号的符号序列；以及调制器，该调制器用于使所述多个天线形成发送波束，该发送波束具有根据所述第一符号的值选择的AoD并且是根据所述第二符号的值调制的。另一实施方式公开了一种通过无线通信信道发送符号的方法。该方法包括：接收包括第一符号和第二符号的符号序列；基于所述第一符号的值选择离开角(AoD)；根据所述第二符号的值来调制射频(RF)信号；以及执行波束成形，以将所述RF信号作为具有所选择的AoD的发送波束发送。又一实施方式公开了一种包含可通过处理器执行的程序的非暂时性计算机可读存储介质，该程序用于执行方法。所述方法包括：接收包括第一符号和第二符号的符号序列；基于所述第一符号的值选择离开角(AoD)；根据所述第二符号的值来调制射频(RF)信号；以及执行波束成形，以将所述RF信号作为具有所选择的AoD的发送波束发送。附图说明图1A示出了根据一些实施方式的通过无线通信信道发送符号的发送器的框图。图1B示出了根据一些实施方式的选择图1A的发送器的离开角的示例性结构。图2示出了例示由一些实施方式所采用的在mm波信道中传播mm波的原理的示意图。图3示出了根据一些实施方式的通过一组散射簇的传输的示意图。图4示出了根据本专利技术一些实施方式的mm波传播空间中的各种统计度量的示意图。图5示出了根据一个实施方式的由接收器执行的信道估计的稀疏恢复方法的框图。图6示出了根据一些实施方式的发送器的示例性架构。图7示出了根据一些实施方式的与图6的发送器通信的接收器的示例性架构。图8示出了根据一个实施方式的利用具有方位角和高度角的三维散射图经由空间波束成形调制的通信的示意图。图9示出了根据一个实施方式的利用空间波束成形调制的发送器的示例性实现方式的框图。图10示出了由一些实施方式使用的自适应发送方案的示意图。具体实施方式图1A示出了根据一些实施方式的通过无线通信信道发送符号的发送器100的框图。发送器100包括用于以不同的离开角(AoD)101a、102a、103a和104a进行波束成形的多个天线101。在一个实施方式中，波束成形可以在每个时间点形成一个发送波束，例如，波束102a。AoD可以包括发送波束的方位角和高度角中的一个或其组合。在一些实施方式中，选择AoD和/或AoD的索引来传达信息。为此，基于要发送的不同信息值来选择不同的AoD。该原理在本文中称为空间波束成形调制。空间波束成形调制利用发送波束的AoD作为附加信息源。为此，发送器100包括信息接口140，该信息接口接收包括第一符号145和第二符号147的符号序列。例如，信息接口140可以包括：存储符号序列的存储器、接收符号序列的网络接口、和/或将任何类型的信息转换成符号集的装置。例如，该信息接口可以包括将语音转换成符号序列的麦克风。发送器100包括使得能够进行空间波束成形调制的调制器110。该调制器110使所述多个天线101形成发送波束，该发送波束具有根据第一符号145的值选择120的AoD并且是根据第二符号130的值调制130的。按这种方式，只有第二符号的值被发送至接收器。然而，因为第二符号的值是通过具有基于第一符号的值选择的AoD的发送波束发送的，所以接收器能够解码第一符号和第二符号两者的值。空间波束成形调制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种发送器，该发送器包括：多个天线，所述多个天线利用不同离开角(AoD)进行波束成形；信息接口，该信息接口用于接收包括第一符号和第二符号的符号序列；以及调制器，该调制器用于使所述多个天线形成发送波束，该发送波束具有根据所述第一符号的值选择的AoD并且是根据所述第二符号的值调制的。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.02.06 US 15/424,9521.一种发送器，该发送器包括：多个天线，所述多个天线利用不同离开角(AoD)进行波束成形；信息接口，该信息接口用于接收包括第一符号和第二符号的符号序列；以及调制器，该调制器用于使所述多个天线形成发送波束，该发送波束具有根据所述第一符号的值选择的AoD并且是根据所述第二符号的值调制的。2.根据权利要求1所述的发送器，其中，至少一些AoD包括方位角和高度角，其中，所述调制器基于所述第一符号的值来选择所述AoD的方位角和高度角。3.根据权利要求1所述的发送器，其中，所述调制器使所述多个天线利用具有不同AoD的发送波束来执行导频发送，以使至少一个接收器能够针对不同发送波束估计入射到所述接收器的天线上的到达模式。4.根据权利要求3所述的发送器，其中，各个导频发送波束包括所述AoD的索引。5.根据权利要求3所述的发送器，所述发送器还包括：存储器，该存储器存储不同AoD与所述符号的值之间的映射，其中，所述映射是响应于执行所述导频发送而从所述接收器接收的。6.根据权利要求5所述的发送器，其中，所述调制器基于所述映射中指定的AoD的数量来改变调制的类型。7.根据权利要求1所述的发送器，所述发送器还包括：射频(RF)链，该射频链将所调制的所述第二符号的值转换成预定频率的RF信号；以及一组移相器，该组移相器提供经由形成具有所选择的AoD的所述发送波束的所述多个天线的所述RF信号的发送的可控相移。8.根据权利要求7所述的发送器，所述发送器还包括：一组放大器，该组放大器根据由具有所选择的AoD的所述发送波束形成的信道的增益来放大所述RF信号。9.根据权利要求1所述的发送器，其中，各个发送波束的频率处于毫米波(mm波)频谱内。10.一种与根据权利要求1所述的发送器通信的接收器，该接收器包括：一组天线，该组天线接收由所述发送器根据所选择的AoD发送的发送波束；处理器，该处理器估计所接收的发送波束的到达角(AoA)；以及解码器，该解码器对在所述发送波束中调制的所述第二符号进行解码并且基于所述AoA对所述第一符号进行解码。11.根据权利要求10所述的接收器，其中，所述一组天线接收通过毫米波(mm波)信道传输的导频发送波束，其中，所述处理器根据所述mm波信道的、包括在所述mm波信道中传播的mm波的路径...

【专利技术属性】
技术研发人员：金耕进，丁亚聪，秋浓俊昭，M·帕约维齐，菲利普·奥尔利克，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP