解码符号的方法以及接收并解码符号的接收器技术

对通过毫米波(mmWave)信道发送的符号进行解码的装置和方法。接收通过mmWave信道发送的测试符号。根据具有关于多维路径的统计的多维扩展模型，在测试符号上使用块稀疏信号恢复来估计mmWave信道的信道状态信息(CSI)。具有关于多维路径的统计的多维扩展模型包括离开角(AoD)、到达角(AoA)以及在mmWave信道中传播的针对AoD的路径扩展和针对AoA的路径扩展。通过mmWave信道接收符号，并且利用CSI对符号进行解码，其中，通过接收器的处理器来执行所述方法的步骤。

Methods of decoding symbols and receivers for receiving and decoding symbols

An apparatus and method for decoding symbols transmitted over a millimeter wave channel. Receive test symbols sent over the mmwave channel. According to the multi-dimensional extended model with statistics on multi-dimensional paths, block sparse signal recovery is used to estimate the channel state information (CSI) of mmwave channel on test symbols. Multidimensional extension models with statistics on multidimensional paths include departure angle (AOD), arrival angle (AOA), path extension for AOD and path extension for AOA propagating in mmwave channel. Symbols are received through the mmwave channel and decoded using CSI, wherein the steps of the method are performed through the processor of the receiver.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】解码符号的方法以及接收并解码符号的接收器
本公开总体上涉及通信系统，更具体地，涉及毫米波(mmWave)通信系统中的信道估计，该信道估计利用了联合离开角(AoD)和到达角(AoA)角扩展。
技术介绍
毫米波(mmWaves)是具有1毫米(mm)-10mm范围内的波长的无线电波，该范围对应于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。mmWave表现出独特的传播特性。例如，与较低频率的无线电波相比，mmWaves会遭受更高的传播损耗，穿透诸如建筑物、墙壁、叶子等物体的能力较差，并且因空气中的颗粒(例如，雨滴)而更容易发生大气吸收、偏转(deflection)以及衍射。另一方面，由于mmWave的波长更小，因此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。相比较低频率的无线电波来说，mmWave被利用的较少。mmWave频带中有大量的频谱可用。例如，60GHz左右的频率(通常被称为60GHz频带)在大多数国家都可以作为免许可的频谱来使用。在无线通信中，信道状态信息(CSI)是指通信链路的已知信道特性。该信息描述如何将信号从发送器传播至接收器，并且表示例如随距离的散射、衰落以及功率衰减的组合效应。CSI使传输适应当前的信道条件成为可能，以实现多天线系统中的具有高数据速率的可靠通信。需要在接收器处估计CSI，该CSI可以被量化并反馈给发送器(尽管可以进行反向链路估计)。发送器和接收器可以具有不同的CSI。为了利用潜在的mmWave网络容量，需要进行准确的CSI估计。具体来说，利用准确的CSI估计，可以将CSI用于最优或准最优预编码器和均衡器设计，以便最大化系统性能。开发了许多不同的方法来估计CSI。然而，由于波的物理特性的差异，针对较低频率的无线电波开发的CSI估计方法并不总是适用于mmWave信道估计。由RoiMendez-Rial在“ChannelEstimationandHybridCombiningformmWave:PhaseShiftersorSwitches”中描述的一种方法使用信道的稀疏恢复表示来估计mmWave信道。然而，这样的表示并不能准确地表示mmWave信道的不同特性，这使得这种方法不太准确。
技术实现思路
本公开的实施方式提供了总体上涉及通信系统的装置和方法，更具体地，涉及毫米波(mmWave)通信系统中的信道估计，该信道估计利用了联合离开角(AoD)和到达角(AoA)角扩展，并且也潜在地针对垂直(elevation)扩展。具体地，本公开基于这样的认识，即，毫米波(mmWave)信道具有用于mmWave传播的几种特定特性。与较低频率的无线电波相比，mmWave信道在接收器阵列接触到的mmWave的到达数量方面是稀疏的。另外，所传播的mmWave在角(AOA和AoD)域并且在垂直域中扩展，并且可以潜在地展现出特定的功率分布。因此，本公开是基于通过利用mmWave传播的不同特性(特别是，通过利用联合AoD-AoA角扩展)来改进mmWave信道估计执行的性能。我们通过实验了解到，在进一步观察信道的稀疏性质时，可以利用AoD域和AoA域中的信道路径簇的联合空间扩展。例如，该空间扩展导致二维块稀疏mmWave信道增益矩阵。通过考虑稀疏散射性质和二维块稀疏度，我们可以获得二维耦合稀疏贝叶斯学习算法，该算法可以将各个路径的信道增益处理为随机变量，并且假设二维耦合构建块以有利于块稀疏解，而不需要事先知道块模式。耦合稀疏贝叶斯学习算法可以包括两个步骤并且在这两个步骤之间进行迭代：第一个步骤是信道增益矩阵的贝叶斯估计，随后的第二个步骤是通过利用期望值最大化(EM)算法来迭代地更新先验方差(或等同为，信道路径功率)。例如，本公开的一个实施方式接收通过mmWave信道发送的测试符号。然后，根据具有关于多维路径的统计的多维扩展模型，在测试符号上利用块稀疏信号恢复来估计mmWave信道的信道状态信息(CSI)。其中，具有关于多维路径的统计的多维扩展模型包括离开角(AoD)、到达角(AoA)以及在mmWave信道中传播的针对AoD的路径扩展和针对AoA的路径扩展。通过mmWave信道接收符号，并且利用CSI对符号进行解码。然而，本公开的其它实施方式可以使用关于多维路径的其它统计，这包括针对垂直的路径扩展和针对时延的路径扩展。另外，本公开的一些实施方式可以包括利用不同类型的方法的块稀疏信号恢复，该方法诸如：组最小绝对收缩和选择算子(LASSO)法；诸如块正交匹配追踪(块OMP)的至少一个组贪婪法；或者捕获块稀疏度的至少一个贝叶斯推理方法。更进一步地，本公开的一些实施方式包括确定用于在mmWave信道中传播mmWave的环境类型，然后选择mmWave信道中与用于传播mmWave的环境类型相对应的多维扩展模型。本公开的一些实施方式可以基于这样的认识，即，可以根据mmWave信道的环境来概率性地估计mmWave的扩展。例如，对于不同办公大楼中的mmWave信道，mmWave的扩展在概率上是相似的，但这些扩展与住宅区的mmWave信道的扩展在概率上是不同的。因此，了解mmWave信道的环境允许了解在该信道中mmWave的扩展的概率分布。另外，信道状态信息的系数是在零均值和诸如信道功率的未知方差的情况下以复杂高斯分布的。以使状态信息的支持和系数是在利用联合AoD和AoA角扩展的同时通过针对mmWave信道估计的耦合稀疏贝叶斯学习算法来确定的。其中，耦合稀疏贝叶斯学习算法使用至少一个耦合函数，以使用mmWave信道的特征，所述特征是诸如信道路径功率沿所述AoA域或AoD域的平滑衰减。根据本公开的实施方式，一种对通过毫米波(mmWave)信道发送的符号进行解码的方法。所述方法包括以下步骤：接收通过所述mmWave信道发送的测试符号。根据具有关于多维路径的统计的多维扩展模型，在测试符号上利用块稀疏信号恢复来估计mmWave信道的信道状态信息(CSI)。具有关于多维路径的统计的多维扩展模型包括离开角(AoD)、到达角(AoA)以及在mmWave信道中传播的针对AoD的路径扩展和针对AoA的路径扩展。通过mmWave信道接收符号，并且利用CSI对符号进行解码，其中，通过接收器的处理器来执行方法的步骤。根据本公开的实施方式，一种对通过毫米波(mmWave)信道发送的符号进行接收和解码的接收器，接收器包括：天线集合，该天线集合接收通过mmWave信道发送的符号；前端，该前端将符号转换成测试符号和数据符号；处理器，该处理器根据具有关于多维路径的统计的多维扩展模型，在测试符号上使用块稀疏信号恢复来估计mmWave信道的信道状态信息(CSI)，多维扩展模型包括离开角(AoD)、到达角(AoA)以及在mmWave信道中传播的针对AoD的路径扩展和针对AoA的路径扩展；以及解码器，该解码器使用CSI对符号进行解码。根据本公开的实施方式，一种对通过毫米本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种对通过毫米波(mmWave)信道发送的符号进行解码的方法，所述方法包括：/n接收通过所述mmWave信道发送的测试符号；/n根据具有关于多维路径的统计的多维扩展模型，在所述测试符号上使用块稀疏信号恢复来估计所述mmWave信道的信道状态信息(CSI)，所述多维扩展模型包括离开角(AoD)、到达角(AoA)以及在所述mmWave信道中传播的针对所述AoD的路径扩展和针对所述AoA的路径扩展；/n通过所述mmWave信道接收符号；以及/n使用所述CSI对所述符号进行解码，其中，所述方法的步骤由接收器的处理器执行。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170331 US 15/475,2291.一种对通过毫米波(mmWave)信道发送的符号进行解码的方法，所述方法包括：
接收通过所述mmWave信道发送的测试符号；
根据具有关于多维路径的统计的多维扩展模型，在所述测试符号上使用块稀疏信号恢复来估计所述mmWave信道的信道状态信息(CSI)，所述多维扩展模型包括离开角(AoD)、到达角(AoA)以及在所述mmWave信道中传播的针对所述AoD的路径扩展和针对所述AoA的路径扩展；
通过所述mmWave信道接收符号；以及
使用所述CSI对所述符号进行解码，其中，所述方法的步骤由接收器的处理器执行。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述多维扩展模型具有关于多维路径的统计，所述多维扩展模型包括针对垂直的路径扩展和针对延迟的路径扩展。


3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述块稀疏信号恢复包括：组最小绝对收缩和选择算子(LASSO)法，诸如块正交匹配追踪(块OMP)的至少一个组贪婪法，或者捕获块稀疏度的至少一个贝叶斯推理方法。


4.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括：
确定在所述mmWave信道中传播所述mmWave的环境的类型；以及
选择所述mmWave信道的、与传播所述mmWave的所述环境的类型相对应的所述多维扩展模型。


5.根据权利要求4所述的方法，所述方法还包括：
确定针对传播所述mmWave的环境的不同类型的多维扩展模型的集合。


6.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述mmWave信道中传播的所述mmWave在到达时和离开时扩展，使得所述mmWave在所述接收器处被检测为所述mmWave的簇。


7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述mmWave的传播空间是所述mmWave的离开方向(DoD)角与所述mmWave的到达方向(DoA)角的集合的笛卡尔乘积。


8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述块稀疏信号恢复包括：
确定所述mmWave信道的支持，所述支持限定所述mmWave的传播空间中的、所述mmWave信道具有非零能量的部分；以及
确定与所述传播空间中具有非零能量的所述部分相对应的所述状态信息的系数。


9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述状态信息的所述系数是概率性的，使得所述信道增益元素是在零均值和诸如信道功率的未知方差的情况下以复杂高斯分布的。


10.根据权利要求8所述的方法，其中，所述支持和所述状态信息的所述系数是在使用联合AoD和AoA角扩展的同时通过用于所述mmWave信道估计的耦合稀疏贝叶斯学习算法来确定的。


11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述耦合稀疏贝叶斯学习算法使用至少一个耦合函数来使用所述mmWave信道的特征，所述特征是诸如信道路径功率沿所述AoA域或AoD域的平滑衰减。


12.一种对通过毫...

【专利技术属性】
技术研发人员：王璞，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