CN104335419B - 变换用于无线通信的经预译码信号 - Google Patents

Abstract

所主张标的物的实施例提供一种用于变换用于无线通信的信号的方法及设备。所述设备的一个实施例包含包括多个第一端口及第二端口的变换器。每一第一端口与第一天线阵列配置的一模式相关联，且每一第二端口可配置而以通信方式耦合到以所述第一天线阵列配置部署的天线中的一者。此实施例还包含可配置以基于随方位的变化程度而选择所述第一天线阵列配置的所述模式的子集的选择器。此实施例进一步包含经配置以将多个第三端口中的每一者映射到所述第一端口中与模式的所述子集中的一者相关联的一者的映射器。所述第三端口中的每一者与第二天线阵列配置的一模式相关联。

Description

变换用于无线通信的经预译码信号

相关申请案的交叉参考

本申请案涉及2011年5月2日提出申请的美国专利申请案13/098,693。

背景技术

本申请案一般来说涉及通信系统，且更明确地说，涉及无线通信系统。

无线通信系统通常使用射频信号来在发射器与接收器之间的空中接口上输送信息。举例来说，基站(或eNodeB)可使用基站及用户装备中所实施的收发器与用户装备(UE)通信。最简单收发器使用单个天线来发射及接收射频信号。然而，较高级收发器可使用一个以上天线用于在空中接口上发射的信号的发射及接收。举例来说，基站可采用2个、4个、8个或8个以上天线阵列用于在空中接口上发射及接收射频信号。用户装备还可实施一个以上天线。在接收器侧及/或发射器侧上采用多个天线的系统通常称为多输入多输出(MIMO)通信系统。MIMO系统还可实施为单用户MIMO(SU-MIMO)系统或多用户MIMO(MU-MIMO)系统。

MIMO系统中的无线通信信道由确定在接收器侧天线处所接收的随由发射器侧天线发射的信号而变的信号的信道矩阵定义。因此，信道矩阵随发射器及接收器天线配置以及发射器与接收器之间的散射环境而变。信道矩阵的尺寸由发射器侧天线及接收器侧天线的数目确定。由信道矩阵的非对角元件表示的交叉天线干扰理论上可通过对所发射信号进行预译码而移除以使信道矩阵对角化。举例来说，可使用用于对称信道矩阵的信道矩阵的常规本征值/本征向量分解或用于不对称信道矩阵的信道矩阵的奇异值分解针对每一UE而确定使下行链路信道矩阵对角化的预译码矩阵。然而，针对每一UE定义一精确预译码矩阵需要来自UE的足以准确地确定下行链路信道矩阵的反馈以及充分足以实时地计算预译码器的计算能力。实际上，对上行链路信道额外负担及收发器设计的约束使得此不可能。

因此，常规MIMO系统使用包含一组预定经量化预译码矩阵的代码本。所述代码本包含使针对特定天线配置及非散射环境而定义的理想信道矩阵对角化的一组预译码矩阵。接着，发射器可基于从接收器接收的反馈而选择所述预译码矩阵中的一者。举例来说，UE可将可用于选择预译码矩阵以应用于在下行链路上所发射的信号的信道状态信息反馈到UE。示范性信道状态信息(CSI)包含信道质量信息(CQI)、预译码矩阵指示符(PMI)、秩指示符(RI)、预译码类型指示(PTI)等等。CQI通常表示应用于下行链路发射的推荐调制方案及译码速率，RI提供关于信道的秩的信息且可用于确定应用于空间多路复用系统中的下行链路发射的层的最优数目，且PMI指示哪一预译码矩阵将(例如)在闭合回路空间多路复用系统中使用。预译码代码本的尺寸受可用于提供必需反馈的控制发信号额外负担约束。

代码本通常针对一种所采用天线配置(例如均匀线性天线阵列(ULA))而标准化。举例来说，在下行链路上，针对2个、4个及8个TX天线的均匀线性阵列的代码本已针对Rel-10LTE技术规范而标准化以支持SU-MIMO及MU-MIMO。根据所述标准进行操作的eNodeB及UE必须使用这些代码本用于在空中接口上进行发射，而不管其实际天线配置如何。此外，针对DL MIMO的CSI反馈机构设计是基于经标准化代码本及每一UE，假设其已接收的信号由实施所采用天线配置的eNodeB产生。针对另一实例，在上行链路上，针对UL SU或MU-MIMO指派给UE的预译码向量是基于用于由第三代合作伙伴计划(3GPP)确立的规范中定义的2个及4个TX天线的代码本。eNodeB将把来自指定组的代码本指派给每一UE，而不管由UE使用的实际天线配置如何。

发明内容

所揭示标的物针对于解决上文所陈述的问题中的一者或一者以上的效应。下文呈现所揭示标的物的简化概述以便提供对所揭示标的物的一些方面的基本理解。此概述并非所揭示标的物的穷尽性综述。其不打算识别所揭示标的物的关键或重要因素或叙述所揭示标的物的范围。其唯一目的是以简化形式呈现一些概念来作为稍后所论述的较详细说明的前序。

在一个实施例中，提供一种用于变换用于无线通信的信号的设备。所述设备的一个实施例包含包括多个第一端口及第二端口的变换器。每一第一端口与第一天线阵列配置的一模式相关联，且每一第二端口可配置而以通信方式耦合到以所述第一天线阵列配置部署的第一多个天线中的一者。所述设备的此实施例还包含可配置以基于每一模式随方位的变化程度而选择所述第一天线阵列配置的所述模式的子集的选择器。所述设备的此实施例进一步包含经配置以将多个第三端口中的每一者映射到所述第一端口中与模式的所述子集中的一者相关联的一者的映射器。所述第三端口中的每一者与第二天线阵列配置的一模式相关联。

在另一实施例中，提供一种基站。所述基站的一个实施例包含导频信号产生器，所述导频信号产生器可配置以产生对应于第一天线阵列配置的天线元件及以第二天线阵列配置部署的多个天线的多个导频信号。所述基站的此实施例还包含变换矩阵，所述变换矩阵包含多个第一端口及多个第二端口。每一第一端口与所述第一天线阵列配置的所述天线元件中的一者相关联，且每一第二端口以通信方式耦合到以所述第二天线阵列配置部署的所述天线中的一者。所述变换矩阵可配置以将所述导频信号中的每一者映射到所述第二天线阵列配置的模式的选定子集中的不同一者以供由呈所述第二天线阵列配置的所述天线进行发射。

在又一实施例中，提供一种用于变换用于无线通信的信号的方法。所述方法的实施例包含：基于每一模式随方位的变化程度而选择第一天线阵列配置的模式的子集；及将多个第一端口中的每一者映射到多个第二端口中与模式的所述子集中的一者相关联的一者。所述第一端口中的每一者与第二天线阵列配置的一模式相关联。所述方法的实施例还包含变换在所述第二端口与对应多个第三端口之间输送的信号。每一第二端口与所述第一天线阵列配置的所述模式中的一者相关联，且每一第三端口可配置而以通信方式耦合到以所述第一天线阵列配置部署的多个天线中的一者。

附图说明

可参考连同附图一起进行的以下说明理解所揭示标的物，在附图中相似元件符号识别相似元件，且其中：

图1概念地图解说明无线通信系统的第一示范性实施例；

图2A、2B及2C描绘有源天线阵列的三个示范性实施例；

图3概念地图解说明变换矩阵的一个示范性实施例；

图4A及4B分别概念性地图解说明基站的一个示范性实施例中的下行链路路径及上行链路路径；

图5概念性地图解说明均匀圆形阵列的一个示范性实施例；

图6A及6B展示分别针对具有N＝8个理想各向同性天线元件的均匀圆形阵列及均匀线性阵列的示范性实施例的侧射角及端射角的阵列因子；

图7A展示在DFT矩阵的列用于提供可应用于N＝8个元件的均匀圆形阵列中的可能激励权数时产生的均匀圆形阵列响应；

图7B描绘均匀线性阵列对图7A中所展示的相同激励权数的响应；

图8概念性地图解说明用于对用于发射的信号进行预译码及变换的发射链的一个示范性实施例；

图9描绘贝塞尔(Bessel)函数的不同阶；

图10描绘阵列方向图F_c(θ，φ)的一个示范性实施例；

图11概念性地图解说明连续圆形阵列的一个示范性实施例；

图12A及12B描绘模式方向图的示范性实施例；

图13展示使用偶数数目个圆形模式的波束形成；

图14展示以随所包含的节点的数目而变的圆形模式形成的定向方向图的波束宽度；

图15展示用于产生特定数目种可用模式的最小数目个元件及阵列直径；

图16A-C描绘针对全向天线的模式方向图的示范性实施例；

图17A-C描绘针对130°波束宽度天线的模式方向图的示范性实施例；且

图18概念地图解说明基站的一个示范性实施例。

虽然易于对所揭示标的物做出各种修改及替代形式，但在图式中已以实例方式展示且在本文中详细描述其特定实施例。然而，应理解，本文中对特定实施例的描述并不打算将所揭示标的物限制于所揭示的特定形式，而是相反，打算涵盖属于所附权利要求书的范围内的所有修改、等效物及替代形式。

具体实施方式

下文描述说明性实施例。为清晰起见，此说明书中描述实际实施方案的并非所有特征。当然，将了解，在任何此实际实施例的发展中，应做出众多实施方案特定的决策以实现(例如)符合系统相关约束及行业相关约束的开发者的特定目标，此将从一个实施方案到另一实施方案地变化。此外，将了解，此种开发努力可能是复杂且耗时的，但其对于受益于本发明的所属领域的技术人员仍将是例行事业。说明及图式仅图解说明所主张标的物的原理。因此将了解，所属领域的技术人员将能够设想各种布置，虽然本文中未明确描述或展示所述各种布置，但其体现本文中所描述的原理且包含于所主张标的物的范围内。此外，本文中所引用的所有实例原则上打算用于教学目的以帮助读者理解所主张标的物的原理及发明者所贡献的概念以深入所述技术，且应解释为不限于此些特定引用的实例及条件。

现在将参考附图描述所揭示标的物。各种结构、系统及装置仅出于阐释的目的而在图式中示意性地描绘且以便不使具有所属领域的技术人员众所周知的细节的说明模糊。然而，附图经包含以描述及阐释所揭示标的物的说明性实例。本文中所使用的词及短语应理解及解释为具有与所属领域的技术人员对那些词及短语的理解一致的含义。术语或短语的特殊定义(即，不同于如所属领域的技术人员理解的一般及习惯含义的定义)并不打算暗示本文中的术语或短语的一致使用。在一定程度上，术语或短语打算具有特殊含义(即，不同于所属领域的技术人员理解的含义的含义)，说明书中将以直接且明确地提供术语或短语的特殊定义的定义方式清楚地陈述此特殊定义。另外，如本文中所使用的术语“或”是指非排他性“或”，除非另有指示(例如，“或别的”或“或在替代方案中”)。同样，本文中所描述的各种实施例未必相互排斥，这是因为一些实施例可与一或多个其它实施例组合以形成新实施例。

闭合回路多输入多输出(CL-MIMO)系统中的基站将导频信号发射到用户装备，所述用户装备可执行对所接收导频信号的测量以产生信道状态信息、信道质量信息等等。基于这些测量，用户装备可选择预译码矩阵并将包含指示选定预译码矩阵的信息的反馈发射到基站，使得所述基站可将选定预译码矩阵应用于后续下行链路发射。使预译码矩阵标准化，使得用户装备可产生有意义的反馈并使用合理量的额外负担来发射所述反馈。当前标准指定用于均匀线性天线阵列(ULA)的若干组预译码矩阵或代码本，所述ULA从阵列中的每一天线发射不同导频信号。考虑到ULA而设计预译码矩阵且其采用秩1发射的列在应用于ULA时产生几乎均匀地扫描方位角的正交波束。

支持不同天线配置的灵活部署的新天线技术(例如模块化天线)可允许服务提供者部署若干不同配置，例如均匀圆形阵列或均匀圆柱形阵列。不同天线配置具有不同强度及弱点，且因此服务提供者可取决于上下文而实施使用多种不同配置的基站。然而，尚未针对每一可能天线部署而定义经标准化预译码矩阵。此外，使用于除ULA之外的天线配置的若干组额外预译码矩阵标准化将增加用户装备处的计算要求或需要用户装备能够发现服务基站正使用的天线配置的类型。

至少部分地为支持不同天线阵列配置的部署，本申请案描述将用于一组标准ULA预译码矩阵的线性阵列元件映射(N)到均匀圆形阵列(UCA)的(M)圆形模式的变换元件的实施例。在一个实施例中，N<M且每一线性阵列元件映射到UCA所支持的总数目个圆形模式的子集中的一者。可基于每一模式随方位的变化程度而选择圆形模式的子集。关于下行链路上的导频信号的发射，将导频信号提供到变换元件的(N)输入端口(虚拟或真实)。所述变换元件应用N×M变换矩阵以将(N)输入端口上所接收的导频信号映射到以通信方式耦合到UCA中的天线的(M)输出端口。与线性阵列元件中的每一者相关联的导频信号可激励UCA的选定圆形模式中的一者，使得在方位上实质上均匀地(例如，具有小于选定阈值的随方位的变化程度)发射导频信号。下行链路信号(例如业务信号)的波束形成可通过将不同权数应用于用于发射导频信号的圆形模式而执行。将由(M)天线接收的上行链路信号传递到变换元件的(M)输入端口，所述变换元件应用N×M变换矩阵以将在(M)输入端口上所接收的上行链路信号映射到耦合到接收器的(N)输出端口(虚拟或真实)。尽管本文中所描述的上行链路信号处理的实施例可涉及下行链路的变换矩阵T，但天线信号可直接处理且因此可不受矩阵T约束。

图1概念性地图解说明无线通信系统100的第一示范性实施例。在所图解说明实施例中，无线通信系统包含用于提供到一或多个用户装备110的上行链路或下行链路无线连接性的一或多个基站105。图1中所描绘的无线通信系统100可根据由第三代合作伙伴计划(3GPP、3GPP2)约定的长期演进(LTE)标准或协议而操作。无线通信系统100还可根据用于通用移动通信系统(UMTS)的标准或协议而操作。然而，受益于本发明的所属领域的技术人员应了解，无线通信系统100的替代实施例可根据其它标准或协议而操作。在所图解说明实施例中，基站105或用户装备110可在上行链路或下行链路上实施闭合回路多输入多输出(CL-MIMO)通信技术，如本文中所描述。

基站105的所图解说明实施例包含用于产生供在下行链路上进行发射的信号的功能性。举例来说，基站105可包含可经配置以产生一或多个导频信号的导频信号产生器115。导频信号产生器115可经配置以产生供由以所采用天线阵列配置部署的天线发射的导频信号。举例来说，导频信号产生器115可产生多个相异正交导频信号且接着可将所述信号供应到与均匀线性天线阵列中的不同天线相关联的端口。在所图解说明实施例中，基站105还包含可经配置以产生用于在空中接口上输送数据业务的信号的业务信号产生器120。业务信号产生器120可经配置以产生供由以所采用天线阵列配置部署的天线发射的数据业务信号。举例来说，业务信号产生器120可产生数据业务信号且接着可将所述信号供应到与均匀线性天线阵列中的不同天线相关联的端口。

波束形成器125还可实施于基站105中。在所图解说明实施例中，波束形成器125可为产生或应用权数以修改在其输入端口处所接收的信号的振幅或相位以形成输出信号的静态波束形成器125。所述输出信号可提供(除如本文中所论述的预译码或变换之外可能地)到天线阵列，使得由天线阵列发射的信号相长或相消地干涉以形成空间选择性。波束形成技术是此项技术中众所周知的，且为清晰起见，本文中仅论述波束形成的与所主张标的物有关的那些方面。在所图解说明实施例中，波束形成器125可经配置以基于所采用天线配置(例如均匀线性天线阵列)而产生权数。举例来说，波束形成器125可将权数应用于所接收导频信号，使得对应于呈所采用天线配置的不同天线的波束形成器输出各自接收对应于所接收导频信号中的一者的信号。对于另一实例，波束形成器125可将权数应用于所接收将致使数据业务由所采用天线配置以特定方向优先地发射的数据业务信号。

待发射的信号的预译码可由预译码器130执行。在所图解说明实施例中，预译码器130使用或存取包含一组预定经量化预译码矩阵的代码本。所述代码本可包含使针对特定天线配置及非散射环境而定义的理想信道矩阵对角化的一组预译码矩阵。接着，基站105可基于从用户装备110所接收的反馈而选择预译码矩阵中的一者。举例来说，用户装备110可将可用于选择预译码矩阵以应用于在下行链路上所发射的信号的信道状态信息反馈到用户装备110。示范性信道状态信息(CSI)包含信道质量信息(CQI)、预译码矩阵指示符(PMI)、秩指示符(RI)、预译码类型指示(PTI)等等。在所图解说明实施例中，可针对所采用天线配置(例如交叉极化天线阵列或均匀线性天线阵列)而确定代码本。预译码器130可使用这些代码本用于供在空中接口上进行发射的预译码信号，而不管由基站105实施的实际天线配置如何。此外，针对DL MIMO的CSI反馈机构设计是基于经标准化代码本，且用户装备110假设所接收信号由实施所采用天线配置的基站105产生。针对另一实例，在上行链路上，针对UL SU或MU-MIMO的指派给用户装备110的预译码向量是基于用于由第三代合作伙伴计划(3GPP)确立的规范中定义的2个及4个TX天线的代码本。因此，基站105可将来自指定组的代码本指派给用户装备110，而不管用户装备110所使用的实际天线配置如何。

尽管图1中描绘波束形成器125及预译码器130两者，但受益于本发明的所属领域的技术人员应了解，在各种替代实施例中，基站105可使用波束形成器125来实施波束形成或使用预译码器130来实施预译码。或者，基站105可实施波束形成及预译码两者。如本文中所使用，术语“波束形成”可是指所发射下行链路业务信号朝向使用从由基站105在上行链路上接收的业务信号及导频信号提取的相对长期统计信息而确定的位置(例如用户装备110的位置)的共相位。如本文中所使用，术语“预译码”可是指所发射下行链路业务信号朝向使用由用户装备110在上行链路上发射的相对短期信息(例如，包含PMI的反馈)的位置(例如用户装备110的位置)的共相位。本文中所描述的变换方法的实施例可应用于短期或长期实施方案，例如，包含波束形成器125或预译码器130或两个实体的实施例。

基站105可以物理方式、以电子方式或以通信方式耦合到包含用于发射或接收射频信号的多个天线140的天线阵列135。尽管基站105的标准柔顺元件(例如波束形成器125或预译码器130)可采用特定天线配置，但所部署天线阵列135可具有不同配置。举例来说，标准柔顺元件可假设天线部署于均匀线性阵列中，但实际部署可使用以多种配置(包含圆形阵列、圆柱形阵列等等)部署的天线140。此外，受益于本发明的所属领域的技术人员应了解，天线140的阵列可包含任何数目个天线140。举例来说，通常以各种配置部署2个、4个、8个及12个天线的阵列。用户装备110还可实施用于发射或接收射频信号的多个天线(图1中未展示)。

图2A、2B及2C描绘有源天线阵列200、205、210的三个示范性实施例。所图解说明实施例展示个别天线元件215的不同布置。图2A描绘包含16个互连天线元件215的垂直线性阵列200。图2B描绘包含8个互连天线元件215的水平线性阵列205。图2C描绘包含8个互连天线元件215的圆形阵列210。正方形或矩形阵列200、205可特定来说适合于部署于建筑物正面上或公共场所(例如火车站及机场)中。具有全向或定向元件的圆形阵列210或圆柱形阵列(图2A-C中未展示)可特别适合于安装于电线杆、塔、街灯柱或类似物上。然而，受益于本发明的所属领域的技术人员应了解，图2A-C中所展示的特定阵列结构、天线元件215的数目及部署情境打算为说明性的且不打算为具限制性的，除非权利要求书中明确陈述。

有源天线阵列200、205、210的实施例可经配置以支持不同波束形成能力。举例来说，有源天线阵列200、205、210的实施例可支持若干波束形成能力，例如数字倾角、每载波/带有差别的倾角、有差别的上行链路/下行链路(UL/DL)倾角、灵活波束成形能力或其中来自阵列的多个波束具有在所述波束之间共享的灵活功率的垂直波束形成。由有源天线阵列200、205、210形成的不同波束可形成常规蜂窝式系统布局内的内及外覆盖区。有源天线阵列200、205、210的各种实施例可支持本文中所描述的波束形成能力的不同组合以及其它波束形成能力。

返回参考图1，基站105可实施可用于变换供在下行链路上发射的信号或在上行链路上所接收的信号的变换矩阵145。所述变换矩阵可基于天线阵列135的实际配置及基站105的其它元件(例如波束形成器125或预译码器130)所使用的所采用天线配置而确定。在所图解说明实施例中，变换矩阵145包含经配置以输送对应于所采用天线阵列的端口的信号的一组端口及经配置以将信号输送到天线140及从天线140输送信号的另一组端口。如本文中所论述，变换矩阵145可经配置以将下行链路信号从对应于所采用天线阵列配置的虚拟端口映射到对应于天线140的端口。举例来说，变换矩阵145可经配置以将从导频产生器115接收的导频信号映射到天线阵列135的模式的选定子集以供在空中接口上进行发射。变换矩阵145还可经配置以将由天线阵列135接收的上行链路信号映射到基站105中的接收器150的虚拟端口。

无线通信系统100的用户装备110可包含用于在空中接口上发射或接收信号的收发器功能性155。在所图解说明实施例中，用户装备110还包含可用于(例如)使用对由基站105发射的导频信号的测量来估计信道质量或信道状态信息的信道估计器165。用户装备110可使用所估计信道质量或信道状态信息来识别可用于下行链路发射的一或多个预译码矩阵。用户装备110还可使用所估计信道质量或信道状态信息来产生指示信道状态信息或预译码矩阵的反馈。接着，可将反馈发射到基站105。

图3概念性地图解说明变换矩阵300的一个示范性实施例。在所图解说明实施例中，变换矩阵300包含实施M×M矩阵305的变换器305，所述M×M矩阵在与第一天线阵列配置的模式相关联的第一组端口310与可以通信方式耦合到以第一天线阵列配置部署的天线的第二组端口315之间映射信号。因此，端口(M)的数目可与以第一天线阵列配置部署的天线的数目相同。举例来说，变换器305可实施在第一端口310与第二端口315之间应用预定相位增量的巴特勒(Butler)矩阵变换。巴特勒矩阵变换的实施例可经配置以响应于在第一端口310处施加的信号而激励第一天线阵列配置的模式。

变换矩阵300的所图解说明实施例还包含可配置以基于每一模式随方位的变化程度而选择第一天线阵列配置的模式的子集的选择器320。选择器320可包含允许选择器320(例如)响应于例如将装置或天线耦合到变换矩阵300的动作或耦合到变换矩阵的天线的重新配置而主动地或动态地选择第一天线阵列模式的子集的逻辑元件。或者，选择器320可包含可经配置以指示在(例如)工程师或设计者基于天线阵列配置进行操作或部署之前的选定模式的一或多个无源元件(例如开关、保险丝、寄存器或指示选定模式的其它元件)。举例来说，均匀圆形或圆柱形阵列的天线模式可随方位具有不同变化程度，例如，当方位角从0变化到2π时，不同模式可介于不同最大与最小振幅之间的范围内。因此，选择器320可经配置以仅选择具有小于或近似预定阈值的变化程度的那些模式。举例来说，预定阈值可设定为例如2dB的一值。选择器320可以硬件、固件、软件或其任何组合来实施。

选择器320可以通信方式耦合到映射器325，所述映射器可经配置以将变换矩阵300的端口330映射(响应于由选择器320提供的信号)到端口310中与模式的选定子集中的一者相关联的一者。举例来说，端口330可映射到矩阵305的端口310(1-N)。在所图解说明实施例中，端口330(1-N)的数目小于端口310(1-M)的数目或端口315(1-M)的数目。映射器325可以硬件、固件、软件或其任何组合来实施。

图4A及4B分别概念性地图解说明基站的一个示范性实施例中的下行链路路径400及上行链路路径405。在所图解说明实施例中，均匀圆柱形阵列410用于在空中接口上发射下行链路信号或接收上行链路信号。或者，均匀圆形阵列可在基站的其它实施例中实施。均匀圆柱形阵列410包含关于一圆以相等角度间隔分布的(M)天线元件415(在图4A及4B中，仅一个天线元件由编号指示)。均匀圆柱形阵列410使用以通信方式耦合到对应天线元件415的M个端口420、425来与基站中的其它元件交换信号。下行链路路径400中的端口420用于将信号从基站输送到天线元件415，且上行链路路径405中的端口425用于将信号从天线元件415输送到基站。

下行链路路径400包含产生可在N个端口(其可为虚拟端口)之间分开的业务信号的业务信号产生器430。波束形成元件435可用于产生一组权数(W0)或将一组权数(W0)应用于业务信号(例如)以用于旁瓣控制。接着，可使用预译码元件440来对经波束形成信号进行预译码。在所图解说明实施例中，预译码元件440可应用离散傅里叶变换(DFT)预译码矩阵。可使用由用户装备提供的反馈(例如PMI)来选择预译码向量。下行链路路径400还包含用于产生供在空中接口上发射的导频信号的导频信号产生器445。示范性导频信号可包含经标准化参考信号，例如LTE 3GPP R10规范中所定义的CSI-RS。在所图解说明实施例中，针对包含N个天线的所采用天线配置而产生导频信号，且因此由导频信号产生器445产生N个导频并随后将其添加到流。在所图解说明实施例中，静态波束形成器450可用于将导频信号施加到与所采用天线配置(例如，均匀线性阵列)的N个天线相关联的端口。

下行链路路径400的所图解说明实施例还包含用于将基于所采用天线配置而产生的信号映射到与所部署均匀圆柱形阵列410的天线元件415相关联的端口420的变换矩阵455。举例来说，变换矩阵455可为将N个数据流映射到圆柱形阵列的M个元件的N×M变换矩阵455。变换矩阵455可为具有2pi/M的相位增量的范德蒙(Vandermonde)矩阵。使用变换矩阵455允许基站使用与均匀线性阵列相关联的DFT预译码矩阵来产生驱动由均匀圆柱形阵列410进行的发射的信号。天线的数目M大于所采用天线配置的端口的数目N，且比率M/N是通常接近2的设计参数。在一个实施例中，变换矩阵455可经设计以支持经标准化R8或R10ULA特定的DFT预译码矩阵。使用变换矩阵455还允许用户装备使用用于CL MIMO的PMI计算的标准过程。如本文中所论述，导频信号可映射到在方位上具有近似全向方向图的均匀圆柱形阵列410的模式。

在上行链路路径405中，变换矩阵455将对应于天线元件415的M个端口425映射到基站中的接收器460的N个虚拟端口。如本文中所论述，用于上行链路接收的每一端口425在方位上具有全向方向图。因此，基站可对在N个虚拟端口处所接收的经变换信号执行常规接收操作，犹如所述变换信号已由呈所采用天线配置(例如，均匀线性阵列)的天线接收一样。示范性接收操作包含最大比合并(MRC)、最小均方误差(MMSE)或其它接收操作。

图5概念性地图解说明均匀圆形阵列500的一个示范性实施例。在所图解说明实施例中，阵列500包含围绕圆510相等地间隔开的N个天线元件505。在所图解说明实施例中，从z轴测量仰角且从x轴逆时针测量方位角φ∈[0，2π]。N个元件505中的每一者均位于a_ρn＝(a cosφ_n，a sinφ_n，0)处，其中相对于x轴而测量(n＝0、…、N-1)。应用于每一元件中的激励权数用w_n表示，且每一元件505具有复杂增益方向图f_n(θ，φ)。由远场区域中的元件505在以角度(θ，φ)定义的点P处辐射的平面波(具有波数)的电场由以下式子给出：

$F(\mathrm{\&theta;},\mathrm{\&phi;})=f(\mathrm{\&theta;},\mathrm{\&phi;})\underset{n=0}{\overset{N-1}{\&Sigma;}}{w}_n{e}^{j\mathrm{\&kappa;}\mathrm{\&alpha;}\sin \mathrm{\&theta;}cos(\mathrm{\&phi;}-{\mathrm{\&phi;}}_n)}$

在所图解说明实施例中，天线元件505中的每一者具有相同天线方向图f₁(θ，φ)＝f₂(θ，φ)＝…f_N(θ，φ)＝f(θ，φ)。然而，受益于本发明的所属领域的技术人员应了解，替代实施例可使用其它天线方向图用于不同天线元件505。均匀圆形阵列500的导引向量可由表示。

相对于覆盖等效三角形均匀线性阵列结构，均匀圆形阵列(例如均匀圆形阵列500)可具有增加的互耦合(尤其对于紧密相间的元件)以及增加的旁瓣水平。举例来说，图6A及6B展示分别针对具有N＝8个理想各向同性天线元件的均匀圆形阵列及均匀线性阵列的示范性实施例的侧射角及端射角的阵列因子。这些实例展示均匀圆形阵列的较大旁瓣。这些实例还展示由均匀圆形阵列从一些角度产生的增加的方向性。

如本文中所论述，针对一个所采用天线配置而产生的预译码向量对于其它所采用天线配置通常不是最优的。举例来说，用于由均匀线性阵列对发射进行预译码的现有经标准化代码本可不与由均匀圆形阵列进行的发射或接收兼容。针对均匀线性阵列而产生的酉代码本包含为DFT矩阵的列的码字：

$D_{k,l}=\frac{1}{\sqrt{N}}{e}^{-\frac{j2\mathrm{\&pi;}kl}{N}},k=1,\mathrm{...},N,l=1,\mathrm{...},N.$

图7A展示在DFT矩阵的列用于提供可应用于N＝8个元件的均匀圆形阵列中的可能激励权数时产生的均匀圆形阵列响应。为进行比较，图7B描绘均匀线性阵列对图7A中所展示的相同激励权数的响应。图7A及7B中所展示的响应的比较清楚地展示DFT代码本是针对均匀线性阵列而设计。均匀圆形阵列的响应是无规律且无序的，而均匀线性阵列的响应是极规律且井然有序的。

图8概念性地图解说明用于对供发射的信号进行预译码及变换的发射链800的一个示范性实施例。在所图解说明实施例中，发射信号采用均匀线性阵列而产生且接着被提供到预译码器805以用于进行预译码。举例来说，预译码器805可使用采用具有N_v个天线元件的均匀线性阵列而产生的DFT预译码矩阵来对信号进行预译码。接着，可将经预译码信号输出到对应于所采用均匀线性阵列中的所采用N_v个天线元件的N_v个虚拟端口810。虚拟端口810提供到变换器815的接口。在所图解说明实施例中，变换器815实施戴维斯(Davies)变换，所述戴维斯变换是将UCA导引向量变换为具有范德蒙结构的ULA向量的线性变换方法。戴维斯变换可用于支持具有现有代码本的闭合回路经预译码发射以及用于长期波束操控发射。对于波束操控应用，单芯片系统(SoC)基带计算可不需要适于UCA几何结构，且ULADoA估计方法可易于用于UE特定的波束操控及空值操控。

在所图解说明实施例中，变换器815在经标准化预译码阶段之后执行变换(T)以至少部分地支持CL-MIMO的应用。举例来说，变换器815可将N_v≤N个虚拟阵列输入变换为对应于均匀圆形阵列825中的天线元件的N个物理阵列输出或端口820。有效地，均匀圆形阵列825对于预译码器805显现为ULA。因此，实施变换器815可允许供应商提供UCA MIMO解决方案而不具有任何标准改变或对现有基站或预译码器的改变。用户装备还可重新使用现有酉代码本(例如LTE及UMTS中经标准化的代码本)用于以CL-MIMO发射模式发送信道状态信息(CSI)。

戴维斯变换(DT)将合成过程应用于激励权数及来自其傅里叶分量的对应方向图F(θ，φ)。UCA孔径分布可接着使用称为相位模式激励的激励权数进行操控。戴维斯变换的形成取决于天线825的结构。在一个实施例中，天线825可具有连续圆形(或环形)孔径。针对连续圆形孔径的相位模式激励可经定义如下。

戴维斯变换(DT)

连续圆形孔径可定义为位于a_ρc＝(a cosφ_c，a sinφ_c，0)处的“元件”的连续分布，其中φ_c与x轴有关且为连续角度。在所图解说明实施例中，呈连续分布的元件中的每一者具有各向同性天线方向图f(θ，φ)＝1.0。然而，受益于本发明的所属领域的技术人员应了解，替代实施例可使用其它天线方向图。

连续圆形孔径可用于波束形成。举例来说，激励权数可针对朝向位于处的目标点的波束形成而确定。所需激励权数可(例如)通过观察离散UCA的方向图的表达式而确定为由以下表达式给出：

$w\left({\mathrm{\&phi;}}_c\right)=e^{-j\mathrm{\&kappa;}\mathrm{\&alpha;}\cos \left({\mathrm{\&phi;}}_T-{\mathrm{\&phi;}}_c\right)}$

在此情形中，远场辐射方向图由以下表达式给出：

$F_c(\frac{\mathrm{\&pi;}}{2},\mathrm{\&phi;})=\frac{1}{2\mathrm{\&pi;}}{\&Integral;}_0^{2\mathrm{\&pi;}}w\left({\mathrm{\&phi;}}_c\right)e^{j\mathrm{\&kappa;}\mathrm{\&alpha;}cos(\mathrm{\&phi;}-{\mathrm{\&phi;}}_c)}{\mathrm{d\&phi;}}_c=J_0\left(\mathrm{\&kappa;}\mathrm{\&alpha;}sin\frac{\mathrm{\&phi;}}{2}\right)$

零阶贝塞尔函数J₀可表示大旁瓣行为，由图6A及6B中所展示的经验极化图可见。在一个实施例中，旁瓣水平可借助振幅锥度而控制。垂直方向图还可具有贝塞尔类型行为，但垂直方向图的波束宽度可比等效水平方向图的波束宽度大得多。

针对连续圆形孔径的激励函数w(φ_c)可为具有周期2π的角度φ_c的周期函数且因此可表达为其复杂傅里叶分量的有限和：

$w\left({\mathrm{\&phi;}}_c\right)=\underset{m=-\mathrm{\&mu;}}{\overset{\mathrm{\&mu;}}{\&Sigma;}}{C}_m{e}^{{\mathrm{jm\&phi;}}_c},{\mathrm{\&phi;}}_c\&Element;\&lsqb;0,2\mathrm{\&pi;}\&rsqb;$

在以上表达式中，变量C_m表示第m空间谐波的复杂系数，且在所图解说明实施例中，存在可表示激励权数的2μ+1谐波。空间谐波中的每一者可称作阵列激励的相位模式。第m相位模式对应于围绕连续圆形阵列具有线性(在角度方面)相位改变的m个循环的恒定振幅，使得针对围绕连续圆形阵列的每一1度的角度改变，存在针对从对应“元件”发射的信号的m度的相位改变。负相位模式指示沿相反方向的相位改变。当第m相位模式激励阵列时，来自连续圆形阵列的辐射方向图是整体的，而非在离散元件UCA的情形中的和，此可由以下表达式给出：

$F_c^m(\mathrm{\&theta;},\mathrm{\&phi;})=\frac{1}{2\mathrm{\&pi;}}{\&Integral;}_0^{2\mathrm{\&pi;}}{w}^{\left(m\right)}\left({\mathrm{\&phi;}}_c\right)e^{-j\mathrm{\&kappa;}\mathrm{\&alpha;}sin\mathrm{\&theta;}cos(\mathrm{\&phi;}-{\mathrm{\&phi;}}_c)}{\mathrm{d\&phi;}}_c=C_m{j}^m{J}_m\left(\mathrm{\&kappa;}\mathrm{\&alpha;}\sin \mathrm{\&theta;}\right)e^{jm\mathrm{\&phi;}}$

在以上表达式中，函数J_m是阶m的第一类贝塞尔函数。以上表达式展示应用激励权数致使所得方向图承继其方位变化，如由项e^jmφ的存在所指示。因此，朝向特定方位方向的所要波束形成方向图可由2μ+1远场相位模式合成。在一个实施例中，连续圆形阵列F_c(θ，φ)的辐射方向图可分解为其傅里叶分量，且可单独地激励每一分量。

一般来说，并非所有模式均可提供方向图中的相同强度，每一所激励模式可贡献于振幅C_mj^mJ_m(καsinθ)，其可引入方向图中的频率或仰角相依性。在一个实施例中，μ的值可经选择以满足以下表达式：

μ≈κα。

此选择可通过查看连续圆形阵列的所谓的可见区域而证明，所述可见区域可与ULA的可见区域相同。连续圆形阵列的可见区域可基于导引向量的相位项及针对及φ-φ_c∈[0，2π]的不同值而定义。此给出取决于阵列的半径的[0，κα]的连续圆形阵列可见区域。

针对具有α＝λ的连续圆形阵列的波束操控的相位模式激励的一个示范性实施例由以下式子表示：

$C_m=\frac{1}{j^m{J}_m\left(\mathrm{\&kappa;}\mathrm{\&alpha;}\sin \mathrm{\&theta;}\right)}$

此表达式指示所有模式在远场方向图中均激励到相同振幅，且所得方向图可由以下表达式表示：

$F_c(\mathrm{\&theta;},\mathrm{\&phi;})=\underset{m=-\mathrm{\&mu;}}{\overset{\mathrm{\&mu;}}{\&Sigma;}}{C}_m{j}^m{J}_m\left(\mathrm{\&kappa;}\mathrm{\&alpha;}\sin \mathrm{\&theta;}\right)e^{jm\mathrm{\&phi;}}=\underset{m=-\mathrm{\&mu;}}{\overset{\mathrm{\&mu;}}{\&Sigma;}}{e}^{jm\mathrm{\&phi;}}\mathrm{\&phi;}=\frac{\sin \mathrm{\&mu;}\mathrm{\&phi;}}{\sin \mathrm{\&phi;}}$

由于阵列的半径为α＝λ，因此可见区域为[-2π，2π]且可激励此特定环形孔径的最高阶相位模式为如图9中所展示，随着模式增加，贝塞尔函数在可见区域中具有越来越小的影响。举例来说，相位模式6的第一峰值似乎超过可见区域的x＝2π上限，而J₆(x)针对x≤4返回可忽略值。因此，激励权数为方向图中的大部分角度做出可忽略贡献。阵列方向图F_c(θ，φ)表达式展示于图10中且类似具有μ个元件的ULA阵列的对应表达式。在此情形中，与沿着x轴定位的ULA进行比较，第一元件位于坐标系统的原点处，且元件之间的间距为

在所图解说明实施例中，减小半径α产生较小μ，且可激励的相位模式的数目受限。此可容易地通过J_m(κα)的行为而阐释，当m＞κα时，函数返回可忽略值。在一些实施例中，如果J_m(κα)接近于其空值中的一者，那么具有可观半径的连续圆形阵列可具有有限数目个有用相位模式。举例来说，当阵列由相位模式m激励时，位于处的阵列的极小弧度产生远场相位，所述相位模式m可由以下表达式表示：

${\mathrm{\&kappa;\&alpha;sin\&theta;}}_{T}cos({\mathrm{\&phi;}}_T-{\mathrm{\&phi;}}_{c_0})+{\mathrm{m\&phi;}}_{c_0}$

如果目标方向由给出，那么对远场的最大贡献来自于孔径的在目标角度处共相位的那些部分。图11概念性地图解说明连续圆形阵列1100的一个示范性实施例。圆1100上存在两个点1120、1125，在其处所发射的平面波1105、1110在定义所发射模式(例如，空间谐波)的方向的线1115处相交。点1120、1125位于角度及处。

在另一实施例中，均匀圆柱形阵列825可使用N个离散天线元件而形成，例如，如图5中所描绘。举例来说，均匀圆柱形阵列825可由N个各向同性元件形成，在此情形中，阵列825可视为由对连续圆形阵列进行均匀取样而产生的阵列。相位模式激励原则应用于此实施例，但可激励的最大相位模式阶数μ可取决于取样间隔(元件间间距)与尼奎斯特(Nyquist)间隔的关系。举例来说，相位模式阶数μ应为μ≈κα，且可选择最小个元件。在此情形中，圆柱形天线阵列825的元件之间的间距可为≤λ/2。为满足此要求，半径与元件数目N之间的关系可由以下表达式给出：

$a=\frac{1}{4sin\left(\frac{\mathrm{\&pi;}}{N}\right)}\mathrm{\&lambda;}$

其中

针对第n元件的第m相位模式激励权数可由以下表达式给出：

$w_n^{\left(m\right)}\left({\mathrm{\&phi;}}_n\right)-C_m{e}^{{\mathrm{jm\&phi;}}_n}S\left({\mathrm{\&phi;}}_n\right)$

在此表达式中，函数S(φ_n)为对应于元件坐标处的一系列单位脉冲函数(例如，狄拉克(Dirac)函数)的取样函数。接着，取样函数可表达为其空间频谱分量的无限和：

$S\left({\mathrm{\&phi;}}_n\right)=\underset{q=-\mathrm{\&infin;}}{\overset{\mathrm{\&infin;}}{\&Sigma;}}{e}^{{\mathrm{jqN\&phi;}}_n}=1+\underset{q=1}{\overset{\mathrm{\&infin;}}{\&Sigma;}}{e}^{{\mathrm{jqN\&phi;}}_n}+\underset{q=1}{\overset{\mathrm{\&infin;}}{\&Sigma;}}{e}^{-{\mathrm{jqN\&phi;}}_n}$

上一表达式中的激励权数可由以下式子给出：

$w_n^{\left(m\right)}\left({\mathrm{\&phi;}}_n\right)=C_m{e}^{{\mathrm{jm\&phi;}}_n}S\left({\mathrm{\&phi;}}_n\right)=C_m{e}^{{\mathrm{jm\&phi;}}_n}+C_m\underset{q=1}{\overset{\mathrm{\&infin;}}{\&Sigma;}}(e^{j(qN+m){\mathrm{\&phi;}}_n}+e^{-j(qN-m){\mathrm{\&phi;}}_n})$

UCA激励权数的无限和表达式可为在任何经取样函数具有跨越无限大的频谱分量的相同意义上进行取样的结果。接着，针对f(θ，φ)＝1.0的天线方向图的远场方向图表达式可由以下式子给出：

$\begin{array}{c}{F}^m\left(\mathrm{\&theta;},\mathrm{\&phi;}\right)=\underset{n=0}{\overset{N-1}{\&Sigma;}}{w}_n^{\left(m\right)}\left({\mathrm{\&phi;}}_n\right)e^{j\mathrm{\&kappa;}\mathrm{\&alpha;}\sin \mathrm{\&theta;}\cos \left(\mathrm{\&phi;}-{\mathrm{\&phi;}}_n\right)}=\\ =C_m{j}^m{J}_m\left(\mathrm{\&kappa;}\mathrm{\&alpha;}\sin \mathrm{\&theta;}\right)e^{jm\mathrm{\&phi;}}+\underset{q=1}{\overset{\mathrm{\&infin;}}{\&Sigma;}}{C}_m{j}^{-g}{J}_g\left(\mathrm{\&kappa;}\mathrm{\&alpha;}\sin \mathrm{\&theta;}\right)e^{jm\mathrm{\&phi;}}+\underset{q=1}{\overset{\mathrm{\&infin;}}{\&Sigma;}}{C}_m{j}^{-h}{J}_g\left(\mathrm{\&kappa;}\mathrm{\&alpha;}\sin \mathrm{\&theta;}\right)e^{jh\mathrm{\&phi;}}\end{array}$

其中，g＝Nq-m，h＝Nq+m。以上表达式中的第一项表示所要远场相位模式方向图。此项仅是存在于针对连续圆形阵列的远场辐射方向图的表达式中的项。额外项表示较高阶失真模式。在这些较高阶项中，最初第一(q＝1)对具有较高影响且其振幅遵循阶N-|m|的贝塞尔函数。具体来说，所有m当中的J_N-μ是最成问题的，如通过在可见区域[0，κα]内增加的的行为所显而易见。在一个实施例中，对由此项表示的失真的保护可通过增加元件数目N而提供，使得J_N-μ(x)可忽略。

如本文中所论述，圆柱形多模式阵列可由连续电流片模型及形式的方向图模式的和表示。所述和可借助连续电流片而实现，或其可近似于离散圆柱形N元件阵列。对于离散阵列，可建立与存在的天线元件一样多的电流模式。虽然可能就圆柱形模式描述了圆柱形阵列的远场方向图：

但具有元件间距离(IED)d的各向同性源的线性阵列的远场方向图可由以下式子给出：

$E\left(u\right)=\underset{n}{\&Sigma;}{A}_n{e}^{jnu}$

其中A_n为元件n上的电流，且为相对于阵列瞄准线的角度。以上方程式展示圆形电流片及线性阵列的方向图的类似性，其中线性阵列的元件的角色由圆形阵列中的电流模式承担。线性阵列元件及圆柱形阵列模式的相位可受特定方位角处的线性相位进展限制，且可展示两种配置在经适当定相的情况下均产生sin(nX)/sin(X)类型远场方向图。因此，圆柱形模式可与波束形成及预译码技术的一些实施例所采用的虚拟线性阵列元件等同。圆柱形模式还可视为虚拟元件。

发射链800的实施例可经配置以执行以下操作：

1.在基站的端口810与N元件圆柱形天线阵列825的端口820之间具有2π/N的相位增量的N×N巴特勒类型矩阵815激励可用于阵列825的所有圆柱形模式。

2.使用这些模式的子集(或巴特勒矩阵端口810的子集)，可沿所设定方向形成定向波束。

3.将DFT操控权数应用于端口810的此子集可在360°内连续地操控波束或将其切换到360°内的N个位置中的任一者。

4.如果将每天线导频施加到巴特勒矩阵端口810的选定子集，那么用户装备可使用DFT预译码矩阵(例如，LTE的R8或R10)来确定有效PMI。

5.可将导频施加到具有相等量值的巴特勒矩阵端口810以便确保可靠的信道估计。为了较好的旁瓣性能，可将业务逐渐减少。必需留意以确保可忽略导频业务不匹配。

阵列825的圆柱形模式可基于这些模式的变化程度而选择。对于离散N元件阵列，并非所有圆柱形模式均具有适合形式的远场方向图，且较高阶模式可显著偏离量变曲线举例来说，在N元件阵列中，最高阶模式(针对偶数N为N/2或针对奇数N为(N+1)/2)具有等于或接近于π的元件到元件相位变化。对称地，其方向图必须为多波瓣的，其中具有N个空值及N个峰值，且因此其无法用作均匀模式，因为其振幅随方位具有相对大的变化程度。

不同圆柱形模式的变化程度可基于阵列825的配置而确定。在一个实施例中，阵列825是具有以a_j＝j2π/N相等地间隔开的元件的具有半径R的圆形阵列，其中j＝1、2、…、N。如果元件方向图为且元件上的电流为A_je^jψj，那么阵列825的辐射方向图由以下式子给出：

在一个实施例中，在表示天线元件的导电圆柱的前面的偶极子的近似方向图由以下式子给出：

且具有130°的3dB波束宽度。在替代实施例中，天线元件方向图可通过使元件反射体成形而制成为较窄的。举例来说，已通过反射体成形而实现90°及75°的所模拟方向图波束宽度。基于原始偶极子方向图A₀的具有适当波束宽度的类属元件方向图用于此评估。举例来说，提供90°波束宽度，且提供76°波束宽度。

可借助90°元件方向图使用以上方程式针对示范性实施例而计算阵列825的模式方向图。第K模式的辐射方向图可针对元件间距离0.5λ及0.4λ使用由A_n＝1、ψ_n＝2πKn/N给出的电流分布而计算：

表1列举针对采用90°元件方向图的一个实施例的模式量值在方位内(最大到最小)的以dB为单位的绝对变化：突出显示展现小于2dB的随方位的变化程度的均匀模式。

N个元件	8	8	9	9	10	10	12	12
									距离	0.50	0.40	0.50	0.40	0.50	0.40	0.50	0.40
模式0	0.38	0.00	0.20	0.09	0.28	0.04	0.06	0.01
									模式1	1.00	0.32	0.63	0.19	0.48	0.10	0.17	0.03
模式2	2.71	1.24	1.78	0.66	1.21	0.36	0.53	0.11
									模式3	7.17	4.71	4.55	2.41	3.00	1.27	1.39	0.36
模式4	29.14	29.14	12.98	9.91	7.59	4.76	3.28	1.28
									模式5	7.17	4.71	12.98	9.91	318.06	313.08	8.01	4.78
模式6	2.71	1.24	4.55	2.41	7.59	4.76	313.08	316.75
									模式7	1.00	0.32	1.78	0.66	3.00	1.27	8.01	4.78
模式8			0.63	0.19	1.21	0.36	3.28	1.28
									模式9					0.48	0.10	1.39	0.36
模式10							0.53	0.11
									模式11							0.17	0.03

图12A及12B中展示模式方向图的实例。在所图解说明实施例中，较低阶模式具有近似恒定量值且遵循方向图，而较高阶模式逐渐偏离方向图。在方位上具有大变化程度的模式可不适合于波束形成，因为这些模式可有助于旁瓣增加。在方位上具有大变化程度的模式还可不适合于其中采用每端口参考信号的闭合回路方案。在所图解说明实施例中，当d＝0.55时，平均模式量值随模式数目几乎保持恒定。对于较高模式，较小元件间距离可导致模式量值随模式数目的单调性减小。

发射链800可基于随方位的变化程度而选择可用模式。可用模式的数目可与阵列825中的元件数目成比例且与阵列825的天线元件之间的元件间距离成反比。在一个实施例中，可用模式可为具有小于2dB的模式变化阈值的变化程度的模式。使用此阈值，表1指示8元件阵列在0.5λ下具有3种均匀模式、在0.4λ下具有5种模式等。表1指示12元件阵列在0.5λ元件间距离下具有7种有用模式且在0.4λ元件间距离下具有9种有用模式。

波束形成还可使用发射链800来执行。在一个实施例中，添加以使得其在特定角度下同相相加(且在其它角度下异相相加)的方式而定相的模式可形成由模式的相长性及相消性干涉产生的定向方向图。数字2上展示以若干不同模式形成的正规化波束方向图且数字3上展示其波束宽度。针对特定数目个元件的一整组可用模式是奇数的[0，+/-1，+/-2，+/-3…]。在一个实施例中，偶数数目种模式(例如4种及8种)可经选择以适合经采用以用于产生R8及R10的DFT预译码组的输出端口的数目。举例来说，一偶数组模式可通过从整组移除最高负(或正)模式而选为所述整组的子集，例如如果所述整组的有用模式为[-3 -2 -10 1 2 3]，那么偶数组可为[-2 -1 0 1 2 3]。模式的偶数子集是不对称的，此导致较小方向图不对称性，所述较小方向图不对称性在阵列元件的数目较小时可为较明显的。为相位模式的全向性(此使相位模式成为用于圆形阵列中的“每元件”导频的理想选择)付出的代价是相对宽的波束。对应于R8代码本的四种模式可产生类似于单个元件方向图的80°波束宽度。八种模式可产生来自包含14到16个元件的阵列825的40°波束宽度。

图13展示使用偶数数目种圆形模式的波束形成。在所图解说明实施例中，突出显示使用4个、8个及16个模式方向图的波束形成。图14展示随所包含的模式的数目而变的以圆形模式形成的定向方向图的波束宽度。图15展示用于产生特定数目种可用模式的最小数目个元件及阵列直径。

模式行为的另一感兴趣方面是随模式数目而变的方位平面中的相对模式量值或增益。除方位中的低纹波之外，在圆柱形阵列的CL MIMO应用的上下文中还将期望具有相等量值的模式。模式量值可定义为：

图16A-C及17A-C中针对不同实施例而展示模式量值。图16A展示针对0.4λ及全向元件的模式量值，图16B展示针对0.5λ及全向元件的模式量值，且图16C展示针对0.55λ及全向元件的模式量值。图17A展示针对0.4λ及130°波束宽度元件的模式量值，图17B展示针对0.5λ及130°波束宽度元件的模式量值，且图17C展示针对0.55λ及130°波束宽度元件的模式量值。在所图解说明实施例中，在全向天线的情形中，针对不同m，P_m的扩展可为大的。相反，针对窄波束元件，P_m变化应为小的，较高阶模式除外。

图18概念性地图解说明基站800的一个示范性实施例，所述基站可用于存储用于实施例如本文中所描述的预译码器、波束形成器或变换器的功能性的部分。在所图解说明实施例中，基站1800包含处理器1805、数据存储装置1810及输入/输出(I/O)接口1815。处理器1805经配置以(例如)使用存储于数据存储装置1810中或其它位置处的数据或指令来控制基站1800的操作。本文中连同图1-17一起描述可由基站1800执行的操作的实施例。在一个实施例中，数据存储装置1810存储表示或可用于实施一或多个预译码器的信息1820、表示或可用于实施一或多个波束形成器的信息1825或者表示或可用于实施一或多个变换器的信息1830。因此受益于本发明的所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的技术或装置的不同实施例可以软件、固件、硬件或其组合实施。当处理器可执行程序(例如变换器1830)实施于处理器1805上时，程序代码段与处理器1805组合以提供类似于特定逻辑电路而操作的唯一装置。

就软件或算法及对计算机存储器内的数据位的操作的符号表示而呈现所揭示标的物及对应详细说明的部分。这些说明及表示是所属领域的技术人员有效地向所属领域的其它技术人员传达其工作实质的说明及表示。如术语算法在此处所使用且如术语算法通常所使用，将算法设想为能达到所要结果的自相容的步骤序列。所述步骤是需要对物理数量进行物理操纵的步骤。通常但未必，这些数量采取能够存储、转移、组合、比较及以其它方式进行操纵的光学信号、电信号或磁信号的形式。已证明，主要出于常用的原因，将这些信号称作位、值、元素、符号、字符、项、数字或类似物有时较为方便。

然而，应记住，所有这些术语及类似术语将与适当的物理数量相关联，且仅为应用于这些数量的方便标记。除非另有明确所述或依据论述显而易见，否则例如“处理”或“计算”或“运算”或“确定”或“显示”或类似词语的术语是指计算机系统或类似电子计算装置的动作及过程，其将在计算机系统的寄存器及存储器内表示为物理电子数量的数据操纵及变换为在计算机系统存储器或寄存器或其它此类信息存储、发射或显示装置内类似地表示为物理数量的其它数据。

还注意，所揭示标的物的软件所实施方面通常编码于某一形式的程序存储媒体上或经由某一类型的发射媒体而实施。程序存储媒体可为磁性的(例如，软盘或硬驱动机)或光学的(例如，光盘只读存储器或“CD ROM”)且可为只读存取或随机存取的。类似地，发射媒体可为双绞线、同轴电缆、光纤或此项技术内已知的一些其它适合发射媒体。所揭示标的物不限于任何给定实施方案的这些方面。

由于所揭示标的物可以受益于本文中的教示的所属领域的技术人员明了的不同但等效方式进行修改及实践，因此上文所揭示的特定实施例仅是说明性的。此外，除如所附权利要求书中所描述外，不打算限制本文中所展示的构造或设计的细节。因此，应明了，可更改或修改上文所揭示的特定实施例且所有此些变化均视为在所揭示标的物的范围内。因此，本文中所寻求的保护如所附权利要求书中所陈述。

Claims (9)

1.一种用于执行无线通信信号的方法，其包括：

基于每一模式随方位的变化程度而选择第一天线阵列配置的模式的子集；

将多个第一端口中的每一者映射到多个第二端口中与模式的所述子集中的一者相关联的一者，其中所述第一端口中的每一者与第二天线阵列配置的一模式相关联；及

变换在所述第二端口与对应多个第三端口之间输送的信号，其中每一第二端口与所述第一天线阵列配置的所述模式中的一者相关联，且其中每一第三端口可配置为以通信方式耦合到以所述第一天线阵列配置部署的多个天线中的一者。

2.根据权利要求1所述的方法，其中变换所述信号包括在所述第二端口与所述第三端口之间应用具有预定相位增量的巴特勒矩阵变换，其中所述巴特勒矩阵变换可配置以响应于在所述第二端口处施加的信号而激励所述第一天线阵列配置的所述模式。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一天线阵列配置是均匀圆形阵列或均匀圆柱形阵列，且其中所述第二天线阵列配置是均匀线性阵列。

4.根据权利要求1所述的方法，其中选择模式的所述子集包括选择所述第一天线阵列配置的具有小于随方位的变化程度的阈值的所述随方位的变化程度的模式。

5.根据权利要求4所述的方法，其中选择模式的所述子集包括选择所述第一天线阵列配置的等于第一端口的数目的数目种模式。

6.根据权利要求1所述的方法，其中将所述多个第一端口中的每一者映射到所述多个第二端口中的一者包括将多个导频信号中的每一者映射到所述第二端口中与所述第一天线阵列配置的模式的所述子集相关联的不同一者。

7.根据权利要求6所述的方法，其包括将信号提供到以所述第一天线阵列配置部署的所述多个天线，使得所述多个导频信号中的每一者是使用模式的所述子集中的其相关联一者而发射。

8.根据权利要求1所述的方法，其中映射所述信号包括将经波束形成或经预译码信号映射到对应于所述第二天线阵列配置的模式的选定子集的所述第一端口以供由呈所述第二天线阵列配置的所述天线进行发射。

9.根据权利要求1所述的方法，其包括将由所述第二天线阵列配置的所述天线接收的上行链路信号从所述第三端口映射到所述第二端口。