CN105308894B - 一种数据传输方法，及发射装置 - Google Patents

Abstract

一种数据传输方法，及发射装置，其中装置包括：编码调制单元，用于获取信息比特，并对信息比特进行信道编码和调制，得到调制后的数据；映射单元，用于将编码调制单元调制后的数据映射到并行发送的v个空间数据层，v大于等于1；向量选择单元，用于从本地码本W中选择v列预编码向量W_v，使得从W中选出的v列预编码向量W_v形成的方向图的过半能量出现在非全向的角度范围内；预编码单元，用于使用向量选择单元选择的v列预编码向量分别对映射到v个层的调制后的数据进行预编码；调制单元，用于在对预编码单元预编码得到的数据进行调制，并将调整得到的数据通过v个天线发送。以上发射装置的能量能够集中到指定的角度，从而提高UE接收SNR。

Description

一种数据传输方法，及发射装置

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种数据传输方法，及发射装置。

背景技术

多天线MIMO(Multiple Input Multiple Output，多入多出)技术是新一代无线通信技术中的核心技术。当发射装置(如eNB(evolved Node B，演进型基站))侧安装有多个天线时，既可以使用复用方案，也可以使用分集方案。分集方案可以提供更高的接收SINR(Signal to Interference plus Noise Ratio，信噪比)，从而达到更远距离的覆盖，或者相同距离覆盖时的更高的传输速率。分集方案由于不需要UE(User Equipment，用户设备)侧提供CSI(Channel State Information信道状态信息)的测量反馈，因而具有更强的链路鲁棒性。因此，在使用MIMO技术的无线通信系统中，在系统设计的时会将分集发射方案作为一种必选的多天线发送方案。

所谓的分集发射，就是当有M个天线时，就在M个资源上做分集发射，从而达到空间复用因子为1的多天线发射效果。所谓的资源，若是时间上的多个资源，那么分集方案通常称为STBC(Space Time Block Code，空时分组码)；当使用的资源是频域资源时，那么分集方案通常称为SFBC(Space Frequency Block Code，空频分组码)。还有一种CDD(CyclicDelay Diversity，循环延迟分集)的方法，即将映射到各个天线上的信号，做一定样点的循环移位后从各个不同的天线发送出去。但不论哪种方法，其本质上仍是分集的多天线发送方法。

在LTE Rel-8(Long Term Evolution Rel-8，长期演进第8版本)版本中，引入的大延时CDD的空间复用方案，如下：

上式中，x^(υ-1)(i)是在第i个时频资源上发送的第v层空间数据，一共有v层空间数据。矩阵U是一个长为v的DFT(Discrete Fourier Transform，离散傅里叶变换)的方阵，矩阵D是一个长为v的对角阵，上述W是一个将v层数据转换到天线上的预编码矩阵，它的各个分量指向空间的所有方向。以上CDD的方案只定义了最多4层时的使用方法；并且，只有在天线数为2时能够获得接近最优的性能，在天线数为4以及更大的天线数时，性能不是最优的，仍有很大的优化空间。另外，以上方案也不能够用于非复用(分集)的场景。为了解决上述问题，提出了另一种解决方案：将要发送的信号分成L(L为正整数)个时频资源，然后，每一个时频资源上发送一个波束，然后在相邻的波束间将发送波形向量进行旋转。以上方案，在L个时频资源内会覆盖360°的所有波束的范围，导致发射装置的能量分散，从而导致UE的接收信噪比(Signal to Noise Ratio，SNR)较低。

发明内容

本发明实施例提供了一种数据传输方法，及发射装置，用于实现对波束的控制，将能量集中到指定的角度上，从而提高UE接收SNR。

本发明实施例一方面提供了一种数据发送装置，其特征在于，包括：

编码调制单元，用于获取信息比特，并对所述信息比特进行信道编码和调制，得到调制后的数据；

映射单元，用于将所述编码调制单元调制后的数据映射到并行发送的v个空间数据层，v大于等于1；

向量选择单元，用于从本地码本W中选择v列预编码向量W_v，使得从所述W中选出的v列预编码向量W_v形成的方向图的过半能量出现在非全向的角度范围内；

预编码单元，用于使用所述向量选择单元选择的v列预编码向量分别对映射到v个层的调制后的数据进行预编码；

调制单元，用于在对所述预编码单元预编码得到的数据进行调制，并将调整得到的数据通过v个天线发送。

结合一方面的实现方式，在第一种可能的实现方式中，所述向量选择单元从本地码本W中选择v列预编码向量W_v的方法，包括：在所述W中的所有列中交替选择得到v列；或者，在所述W中首次选择最大波束对应的列，其余v-1列在所述W中首次选择后的剩余列中交替选择；或者，按照指定的覆盖角度确定所述W中的待选列，然后在待选列中交替选择得到v列，或者在待选列中首次选择最大波束对应的列，其余v-1列在所述W中首次选择后的剩余待选列中交替选择。

结合一方面的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述装置，还包括：

符号变换单元，用于在所述映射单元将调制后的数据映射到并行发送的v个空间数据层的过程中，对第i个数据符号d(i)做层映射，将所述d(i)映到x^(l)(i)时，进行符号变化，所述x^(l)(i)是指层映射后的第l个数据流上的第i个数据符号，满足如下条件：

x^(l)(i)＝d(v·i+(l+i)mod v)，0≤l≤v-1。

结合一方面的实现方式、或者一方面的第一种可能的实现方式、或者一方面的第二种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，所述向量选择单元使用的所述本地码本W的获得方式包括：以如下公式：

计算θ的取值在[θ₀，θ₀+Δ_θ]范围内并且φ的取值在[φ₀，φ₀+Δ_φ]范围内，能够使方向图的平均增益向量达到最大的预编码矩阵；其中，θ和φ为发射机在两个所覆盖方向的角度，Δ_θ和Δ_φ分别为天线在角度θ和φ所在平面的方向上需要覆盖的角度范围，v为取自预编码矩阵的列数，所述W为本地码本的二维的预编码加权矩阵，f(W)为方向图的平均增益向量，a为发射机天线的导向向量，W(：，l)表示从本地码本中第1列取到第v列，d_θ，d_φ分别为对θ和φ求积分。

结合一方面的实现方式、或者一方面的第一种可能的实现方式、或者一方面的第二种可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，所述向量选择单元使用的所述本地码本W的获得方式包括：以如下公式：

计算在所述W的取值范围内中找出满足使得在二维空间中v个预编码向量，使得方向图在θ的取值在[θ₀，θ₀+Δ_θ]范围内，并且空间的二维角度范围内的平均增益向量达到最大时的预编码矩阵；其中，a为N为发射机的发射天线数；θ和φ为发射机在两个所覆盖方向的角度，Δ_θ为天线在角度θ所在平面的方向上需要覆盖的角度范围，v为取自预编码矩阵的列数，所述W为本地码本的二维的预编码加权矩阵，f(W)为方向图的平均增益向量，a为发射机各个天线的导向向量，W(：，l)表示从本地码本中第1列取到第v列，d为二维空间的发射机对应的各个天线阵元的位置向量。

结合一方面的实现方式、或者一方面的第一种可能的实现方式、或者一方面的第二种可能的实现方式，在第五种可能的实现方式中，所述向量选择单元使用的所述本地码本W的获得方式包括：对于平面甚高频无线电波ULA阵的天线配置场景下，以如下公式：

计算在所述W的取值范围内中找出满足使得在二维空间中v个预编码向量，使得方向图在θ的取值在[θ₀，θ₀+Δ_θ]范围内，并且空间的二维角度范围内的平均增益向量达到最大时的预编码矩阵；其中，j为虚数单位，θ为发射机在覆盖方向的角度，Δ_θ为天线在角度θ所在平面的方向上需要覆盖的角度范围，v为取自预编码矩阵的列数，所述W为本地码本的二维的预编码加权矩阵，d_θ为对θ求积分，λ为信号的波长。

结合一方面的实现方式、或者一方面的第一种可能的实现方式、或者一方面的第二种可能的实现方式，在第六种可能的实现方式中，所述向量选择单元选择的所述W作为本地码本的二维的预编码加权矩阵为：

其中，j为虚数单位，N为发射机的发射天线数l为生成的矩阵的第l个列，Δ表示用于预编码向量的一个参数，Δ为非零实数。

结合一方面的第六种可能的实现方式，在第七种可能的实现方式中，所述向量选择单元，用于采用如下公式：从所述本地码本W中选择v列预编码向量。

结合一方面的第六种可能的实现方式，在第八种可能的实现方式中，所述向量选择单元选择所述W中所述Δ的值为小于1的非零实数。

本发明实施例二方面提供了一种数据传输方法，包括：

获取信息比特，对所述信息比特进行信道编码和调制，得到调制后的数据；

将调制后的数据映射到并行发送的v个空间数据层，v大于等于1；

从所述本地码本W中选择v列预编码向量W_v；使得从所述W中选出的v列预编码向量W_v形成的方向图的过半能量出现在非全向的角度范围内；

使用选择的v列预编码向量分别对映射到v个层的调制后的数据进行预编码，在对预编码得到的数据进行调制，并将调整得到的数据通过v个天线发送。

结合二方面的实现方式，在第一种可能的实现方式中，所述从所述本地码本W中选择v列预编码向量的方法，包括：

在所述W中的所有列中交替选择得到v列；或者，在所述W中首次选择最大波束对应的列，其余v-1列在所述W中首次选择后的剩余列中交替选择；或者，按照指定的覆盖角度确定所述W中的待选列，然后在待选列中交替选择得到v列，或者在待选列中首次选择最大波束对应的列，其余v-1列在所述W中首次选择后的剩余待选列中交替选择。

结合二方面的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述将调制后的数据映射到并行发送的v个空间数据层的过程中，还包括：

对第i个数据符号d(i)做层映射，将所述d(i)映到x^(l)(i)时，进行符号变化，所述x^(l)(i)是指层映射后的第l个数据流上的第i个数据符号，满足如下条件：

x^(l)(i)＝d(v·i+(l+i)mod v)，0≤l≤v-1。

结合二方面的实现方式、或者二方面的第一种可能的实现方式、或者二方面的第二种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，所述本地码本W的获得方法包括：以如下公式：

计算θ的取值在[θ₀，θ₀+Δ_θ]范围内并且φ的取值在[φ₀，φ₀+Δ_φ]范围内，能够使方向图的平均增益向量达到最大的预编码矩阵；其中，θ和φ为发射机在两个所覆盖方向的角度，Δ_θ和Δ_φ分别为天线在角度θ和φ所在平面的方向上需要覆盖的角度范围，v为取自预编码矩阵的列数，所述W为本地码本的二维的预编码加权矩阵，f(W)为方向图的平均增益向量，a为发射机天线的导向向量，W(：，l)表示从本地码本中第1列取到第v列，d_θ，d_φ分别为对θ和φ求积分。

结合二方面的实现方式、或者二方面的第一种可能的实现方式、或者二方面的第二种可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，所述本地码本W的获得方法包括：以如下公式：

计算在所述W的取值范围内中找出满足使得在二维空间中v个预编码向量，使得方向图在θ的取值在[θ₀，θ₀+Δ_θ]范围内，并且空间的二维角度范围内的平均增益向量达到最大时的预编码矩阵；其中，a为N为发射机的发射天线数；θ和φ为发射机在两个所覆盖方向的角度，Δ_θ为天线在角度θ所在平面的方向上需要覆盖的角度范围，v为取自预编码矩阵的列数，所述W为本地码本的二维的预编码加权矩阵，f(W)为方向图的平均增益向量，a为发射机各个天线的导向向量，W(：，l)表示从本地码本中第1列取到第v列，d为二维空间的发射机对应的各个天线阵元的位置向量。

结合二方面的实现方式、或者二方面的第一种可能的实现方式、或者二方面的第二种可能的实现方式，在第五种可能的实现方式中，所述本地码本W的获得方法包括：对于平面甚高频无线电波ULA阵的天线配置场景下，以如下公式：

计算在所述W的取值范围内中找出满足使得在二维空间中v个预编码向量，使得方向图在θ的取值在[θ₀，θ₀+Δ_θ]范围内，并且空间的二维角度范围内的平均增益向量达到最大时的预编码矩阵；其中，j为虚数单位，θ为发射机在覆盖方向的角度，Δ_θ为天线在角度θ所在平面的方向上需要覆盖的角度范围，v为取自预编码矩阵的列数，所述W为本地码本的二维的预编码加权矩阵，d_θ为对θ求积分，λ为信号的波长。

结合二方面的实现方式、或者二方面的第一种可能的实现方式、或者二方面的第二种可能的实现方式，在第六种可能的实现方式中，所述W作为本地码本的二维的预编码加权矩阵为：

其中，j为虚数单位，N为发射机的发射天线数l为生成的矩阵的第l个列，Δ表示用于预编码向量的一个参数，Δ为非零实数。

结合二方面的第六种可能的实现方式，在第七种可能的实现方式中，所述从本地码本W中选择v列预编码向量包括：

采用如下公式：

从所述本地码本W中选择v列预编码向量。

结合二方面的第六种可能的实现方式，在第八种可能的实现方式中，所述Δ的值为小于1的非零实数。

从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：将调制后的数据映射到并行发送的v个空间数据层，从本地码本W中选出的v列预编码向量W_v形成的方向图的过半能量出现在非全向的角度范围内，使用选择W_v分别对映射到v个层的调制后的数据进行预编码，在对预编码得到的数据进行调制后通过v个天线发送；这将使得发射装置的能量能够集中到指定的角度，从而提高UE接收SNR。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1a为本发明实施例应用场景示意图；

图1b为本发明实施例应用场景示意图；

图2为本发明实施例波束增益方向示意图；

图3为本发明实施例波束增益方向示意图；

图4为本发明实施例角度示意图；

图5为本发明实施例执行的框图示意图；

图6为本发明实施例方法流程示意图；

图7a为本发明实施例波束叠加后的增益方向示意图；

图7b为本发明实施例波束叠加后的增益方向示意图；

图8a为本发明实施例波束叠加后的增益方向示意图；

图8b为本发明实施例波束叠加后的增益方向示意图；

图9a为本发明实施例波束叠加后的增益方向示意图；

图9b为本发明实施例波束叠加后的增益方向示意图；

图10为本发明实施例装置结构示意图；

图11为本发明实施例装置结构示意图；

图12为本发明实施例装置结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部份实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例方案针对的主要场景说明如下：以基站作为发射机为例，图1a为接收机在比基站更低的楼宇分布，左右两边的方框表示为楼宇，基站位于左边较高的楼宇，接收机位于右边较低的楼宇，箭头方向夹角为基站发射信号中有用的方向角度。图1b为接收机在比基站更高的楼宇中分布，左右两边的方框表示为楼宇，基站位于左边较低的楼宇，接收机位于右边较高的楼宇，箭头方向夹角为基站发射信号中有用的方向角度。

图1a和图1b是目前研究的3D通信场景，UE可以在右边垂直方向上的高楼中垂直分布。在图1a中，UE所在的高度比基站的高度低，在现网中的宏小区(UMa，Urban Macro，城市宏小区)的部署场景通常为此类应用场景。在图1b中，UE所在的楼层比基站更高，在现网中的微站(UMi，Urban Micro，城市微小区)或小站(Pico)的部署场景通常为此类应用场景。

虽然图1a和图1b中的应用场景，在现网的部署中一直存在，但是，目前标准和协议中，重点考虑UE在水平方向上全向均匀分布来设计发射机的功率分布的。而如果基站主要是为上图1a和图1b中的UE来进行通信服务，则UE相对基站的空间角度分布就在一个相对有限的更小的范围。采用全向均匀功率分布方案，则会有能量分散的问题。

如在UMa场景下，UE与BS(Base Station基站)间的直线方向上所成的角度的范围与正北方向的夹角在典型的分布是在90度到126度之间；而在UMi场景下，则这个夹角典型的分布是在60～120度之间。即它们的典型的分布夹角约为36～60度之间的非常窄的范围内，这比水平方向上全向覆盖的360度的空间夹角要小很多。

在实现水平方向上全向覆盖的方案中会使用到码本，具体如下：例如基站发射天线数N＝2时，W为单位阵，即：基该码本，每层上只有1根天线在发射，两根天线在不同的层上轮流发射，此时每层上的天线发出的信号相当于是全向的，如图2所示，为发射天线N＝2时，每个层上的波束增益方向图。从上图2可以看出，对于全向覆盖的场景，N＝2时使用单位阵，是最优的覆盖方案。

现有技术中，基站发射天线数N＝4时，上述W为单位阵，具体如下：Table6.3.4.2.3-2，在天线端口{0，1，2，3}上发射的码本，如下表1所示：

表1

在表1中，u_n是基向量，W_n是通过此处公式以u_n为基向量来计算得到的矩阵，水平方向上全向覆盖的方案中取v＝2，3，4时的值。表示的是码本索引为12时的流数为1并且是从W_n中取出第1列对应的预编码矩阵。则是表示码本索引为13，从W_n中取出第1和3列的用于双流的预编码矩阵。

如码本索引为12时，v＝4时对应的天线间隔为半波长的ULA形成的天线方向图如图3所示，图3所示为水平方向上全向覆盖的方案，当N＝4，码本索引为12中v＝4，4层各个波束增益方向图。

从图2和图3可以看出，水平方向上全向覆盖的方案中得到的各个层上的波束增益方向图，是指向空间的不同方向，并且在整个360度的方向上均匀或比较均匀的分布。

但从上面的本发明的场景的描述中可以看出，在新的场景，如垂直方向上进行覆盖的场景下，不需要对信号进行全向的覆盖，也就是说，如果按水平方向上全向覆盖的方案的方式来使用预编码，得到的接收信号的能量必然以均匀的方式在360度的所有方向上均匀的出现。这对本发明实施例所提到的应用场景来说，那些不需要覆盖的角度范围，相当于能量的浪费。例如180到360度的范围内，根本就不可能有用户(相当于垂直方向上天线的背面)，而且在垂直方向，天线的背面，天线的本身的增益也很小。因此，在这种场景下，仍使用全向覆盖的预编码向量来做信号的发送，将会带来天线自由度的无效使用，即自由度的损失。因此，针对类似上述的场景，本发明实施例将给出更有效的通过预编码向量来使用天线资源的方案，以获得在特定覆盖区域上的更大的天线使用效率和自由度。

在进行本发明实施例进一步描述前，以垂直方向上的覆盖为例，在本发明实施例中，角度示意图如图4所示，为垂直方向上天线方向图夹角的定义示意图，角度的有效范围在[0，180]，实际的覆盖范围则与场景有关。如图5所示，为本发明实施例执行的框图，信息比特进入信道编码单元501后，依次经QAM调制单元502、层映射单元503、预编码运算单元504、调制单元507以及射频单元508，最终从天线发射出去；其间，预编码运算单元504会接收预编码选择单元505依据来自层映射单元503的数据从本地码本W(506)中选择预编码向量；预编码运算单元504执行预编码运算使用的是接收到的上述预编码向量。基于这一执行框图，本发明实施例提供了如下具体实现方案。

本发明实施例提供了一种数据传输方法，如图6所示，包括：

601：获取信息比特，对上述信息比特进行信道编码和调制，得到调制后的数据；

602：将调制后的数据映射到并行发送的v个空间数据层，v大于等于1；

进一步地，上述将调制后的数据映射到并行发送的v个空间数据层的过程中，还包括：对第i个数据符号d(i)做层映射，将上述d(i)映到x^(l)(i)时，进行符号变化，上述x^(l)(i)是指层映射后的第l个数据流上的第i个数据符号，满足如下条件：

x^(l)(i)＝d(v·i+(l+i)mod v)，0≤l≤v-1。

603：从本地码本W中选择v列预编码向量W_v，使得从上述W中选出的v列预编码向量W_v形成的方向图的过半能量出现在非全向的角度范围内；

可选地，本发明实施例还提供了如何从上述本地码本W中选择v列预编码向量的具体实现方案，具体如下：上述从本地码本W中选择v列预编码向量的方法，包括：在上述W中的所有列中交替选择得到v列；或者，在上述W中首次选择最大波束对应的列，其余v-1列在上述W中首次选择后的剩余列中交替选择；或者，按照指定的覆盖角度确定上述W中的待选列，然后在待选列中交替选择得到v列，或者在待选列中首次选择最大波束对应的列，其余v-1列在上述W中首次选择后的剩余待选列中交替选择。

可选地，上述本地码本W的获得方法包括：以如下公式：

计算θ的取值在[θ₀，θ₀+Δ_θ]范围内并且φ的取值在[φ₀，φ₀+Δ_φ]范围内，能够使方向图的平均增益向量达到最大的预编码矩阵；其中，θ和φ为发射机在两个所覆盖方向的角度，Δ_θ和Δ_φ分别为天线在角度θ和φ所在平面的方向上需要覆盖的角度范围，v为取自预编码矩阵的列数，上述W为本地码本的二维的预编码加权矩阵，f(W)为方向图的平均增益向量，a为发射机天线的导向向量，W(：，l)表示从本地码本中第1列取到第v列，d_θ，d_φ分别为对θ和φ求积分。

可选地，上述本地码本W的获得方法包括：以如下公式：

计算在上述W的取值范围内中找出满足使得在二维空间中v个预编码向量，使得方向图在θ的取值在[θ₀，θ₀+Δ_θ]范围内，并且空间的二维角度范围内的平均增益向量达到最大时的预编码矩阵；其中，a为N为发射机的发射天线数；θ和φ为发射机在两个所覆盖方向的角度，Δ_θ为天线在角度θ所在平面的方向上需要覆盖的角度范围，v为取自预编码矩阵的列数，上述W为本地码本的二维的预编码加权矩阵，f(W)为方向图的平均增益向量，W(：，l)表示从本地码本中第1列取到第v列，a为发射机各个天线的导向向量，d为二维空间的发射机对应的各个天线阵元的位置向量。

可选地，上述本地码本W的获得方法包括：对于平面甚高频无线电波ULA阵的天线配置场景下，以如下公式：

计算在上述W的取值范围内中找出满足使得在二维空间中v个预编码向量，使得方向图在θ的取值在[θ₀，θ₀+Δ_θ]范围内，并且空间的二维角度范围内的平均增益向量达到最大时的预编码矩阵；其中，j为虚数单位，θ为发射机在覆盖方向的角度，Δ_θ为天线在角度θ所在平面的方向上需要覆盖的角度范围，v为取自预编码矩阵的列数，上述W为本地码本的二维的预编码加权矩阵，d_θ为对θ求积分，λ为信号的波长。

可选地，上述W作为本地码本的二维的预编码加权矩阵为：

其中，j为虚数单位，N为发射机的发射天线数l为生成的矩阵的第l个列，Δ表示用于预编码向量的一个参数，Δ为非零实数。

优选地，上述Δ的值为小于1的非零实数。

可选地，上述从本地码本W中选择v列预编码向量包括：

采用如下公式：从上述本地码本W中选择v列预编码向量。

604：使用选择的v列预编码向量分别对映射到v个层的调制后的数据进行预编码，在对预编码得到的数据进行调制，并将调整得到的数据通过v个天线发送。

本发明实施例，将调制后的数据映射到并行发送的v个空间数据层，从本地码本W中选出的v列预编码向量W_v形成的方向图的过半能量出现在非全向的角度范围内，使用选择W_v分别对映射到v个层的调制后的数据进行预编码，在对预编码得到的数据进行调制后通过v个天线发送；这将使得发射装置的能量能够集中到指定的角度，从而提高UE接收SNR。

以下实施例将结合图5所示的执行过程，对本发明实施例各部分的具体实现方式进行说明。以下主要对层映射单元503，预编码运算单元504，预编码选择单元505和本地码本W(506)，下面结合上述的图5中的框图，来分别描述层映射单元503，预编码运算单元504，预编码选择单元505和本地码本W(506)的实施方法。

层映射单元503具体如下：

一、空间复用时的层映射

为了实现数据在层间的等向覆盖，需要将QAM(Quadrature AmplitudeModulation，正交调幅)调制后的第i个数据符号d(i)做层映射。

当做复用时，需要将d(i)映射成多个层，并且为了达到更均匀的通信效果，需要做层间的交织，即d(i)在映到x^(l)(i)的时候，可以做不同符号的变化，这里x^(l)(i)指的是层映射之后的第1个数据流上的第i个符号。

一种实现层映射和层间交织的映射方法的一种具体实施例如下：

x^(l)(i)＝d(v·i+(l+i)mod v)，0≤l≤v-1

比如共有4层，即v＝4，v为最大的层数

当i＝4v时有：

x⁽⁰⁾(i)＝d⁽⁰⁾(4i)

x⁽¹⁾(i)＝d⁽⁰⁾(4i+1)

x⁽²⁾(i)＝d⁽⁰⁾(4i+2)

x⁽³⁾(i)＝d⁽⁰⁾(4i+3)；

当i＝4v+1时有：

x⁽⁰⁾(i)＝d⁽⁰⁾(4i+1)

x⁽¹⁾(i)＝d⁽⁰⁾(4i+2)

x⁽²⁾(i)＝d⁽⁰⁾(4i+3)

x⁽³⁾(i)＝d⁽⁰⁾(4i+0)；

当i＝4v+2时有：

x⁽⁰⁾(i)＝d⁽⁰⁾(4i+2)

x⁽¹⁾(i)＝d⁽⁰⁾(4i+3)

x⁽²⁾(i)＝d⁽⁰⁾(4i+0)

x⁽³⁾(i)＝d⁽⁰⁾(4i+1)；

当i＝4v+3时有：

x⁽⁰⁾(i)＝d⁽⁰⁾(4i+3)

x⁽¹⁾(i)＝d⁽⁰⁾(4i+0)

x⁽²⁾(i)＝d⁽⁰⁾(4i+1)

x⁽³⁾(i)＝d(0)(4i+2)。

上述的效果相当于是把不同的符号映射到不同的层上，除了上述的实施例外，还可以有类似的其他的层间交织的方法，这里不一一列举。上述的方法是将一个编码块调制后的数据符号射映到v个层上，也可以将多个码字编码块调制后的数据符号映后v个层上。这里就不再列举。

上述的方法适合于空间复用，特别地适合于开环空间复用。即可以用于基于有码本的也可以是无码本的参考信号的发送。作为开环空间复用的方法，不论参考信号是否有码本，这种方法都不需要反馈。所不同的是，UE的接收机看到的等效信道不同而已。

二、空间分集时的层映射

本发明实施例的方法，还可以用于空间分集时的层映映射。即数据一层或多层上做发射，但是在不同的层上发送的内容相同。此时本发明实施例的方法特别适用于发射机只需要覆盖部分空间范围的广播信道，如LTE系统中的PBCH信道，用于传输系统消息SIB的PDSCH信道，ePDCCH中的CSS等，以及其他的广播类业务(广播或多播或组播)或公共消息的发送。

数据到层的映射方式如下：

x⁽⁰⁾(i)＝d⁽⁰⁾(i)

x⁽¹⁾(i)＝d⁽⁰⁾(i)

x^(v-1)(i)＝d⁽⁰⁾(i)

即，将同一个数据映射到v个不同的层上。

这种空间分集的方法，相当于把数据向空间中的各个不同位置的UE进行发送。

本地码本W(506)，该单元实现生成本地码本W，具体如下：

在本地码本W(506)的生成实现过程中，我们针对上述非全向天线覆盖的场景，先给出一些通用的生成方法，然后再结合具体的天线数，给出一些简单的实施例。

本发明实施例的方法在于，生成具有指向一定空域范围内的预编码的加权系数，以使生成的预编码加权系数在需要覆盖的角度范围内获得最大的能量值。

我们先定义一个函数如下：

式(1)中，Δ_θ和Δ_φ分别为发射机天线在角度θ和φ所在平面的方向上需要覆盖的角度范围，v为取自预编码矩阵的列数，上述W为二维预编码加权矩阵，角度θ和φ为发射机在两个所覆盖方向的角度表示。式(1)表达式的含义是：在上述W所有存在的取值范围内中找出满足使得在三维空间中v个预编码向量，使得方向图在θ在[θ₀，θ₀+Δ_θ]，以及φ在[φ₀，φ₀+Δ_φ]，空间的二维角度范围内达到最大。

a发射机各个天线在的导向向量，其一般的表达式为：

a＝exp(j2πλ^-1(Φ·d_s))

其中Φ为二维空间的DOA向量，d_s为二维空间的发射机对应的各个天线阵元的位置向量。j为虚数单位，λ为信号的波长。

式(1)的意义是，计算能够使在指定范围内的平均增益向量达到最大时的预编码矩阵。即本发明实施例的设计方法，就是用满足式(1)的表达式来对发送对天线上的数据做预编码，以实现将数据以最大的空间增益发射到指定的空间区域上去。

进一步地，下面以发射机在一个天线方向上的覆盖的ULA阵为例，来给出预编码矩阵更具体的实现方法。式(2)表达式的含义是：在上述W所有存在的取值范围内中找出满足使得在二维空间中v个预编码向量，使得方向图在θ在[θ₀，θ₀+Δ_θ]，空间的二维角度范围内达到最大。

其中a为：N为发射机的发射天线数，写成向量的形式，为：

作为一种较优的实施例，预编码矩阵使用如下的形式生成：

其中w(k，l)为单位幅度值，即w(k，l)＝e^{-j2πψ(k，l)}一种进一步的方法可以表示为这样设置的好处是，可以使用每个发射天线上的功率分配相同，从而能够提高天线各个阵列上的PA(power amplifier，功率放大器)的效率。

对不同层数v以及角度范围θ₀和Δ_θ，计算上式(3)的极值，即可以得到符合设计要求的预编码矩阵W的表达式。式(3)表达式的含义是：对于平面ULA阵的天线配置场景下，在上述W所有存在的取值范围内中找出满足使得在二维空间中v个预编码向量，使得方向图在θ在[θ₀，θ₀+Δ_θ]，空间的二维角度范围内达到最大。

以下将给出几种具体的预编码矩阵W的实际使用例，具体如下：

本发明实施例中，为了实现将多个流的数据尽可能均匀的映射到特定的空间区域，并且，保持单位幅度的特性，并进一步简化设计的优化复杂度，下面的具体的例子按如下的方法来设计：Δ_l＝(l-1)Δ；

其中，l为生成的矩阵的第l个列，Δ表示用于预编码向量的一个参数，是一个非零的实数，后面会结合例子做更详细的介绍。

实际使用过程中，当数据的流数为v时，即相当于从式(4b)中取出v列，其表达式为：

表达式(4c)中，相当于从上述W矩阵中取出v列，这里是一个向量，它是在1∶N之内取出的v个数的一个指示向量，如N＝4时，v＝3时，v_n＝[1，2，3]，或者v_n＝[2，3，4]。

对有v层的预编码矩阵W_v，还可以表示为：

其中v为层数。

下面结具体的天线数与层数，给出预编码阵列的W的生成方法。后面可以给出各流和天线数下的较优的W矩阵。

若N＝2，支持2流的W如下：

其中，图7a所示为本发明实施例当N＝2，v＝2，Δ＝4/5，2波束叠加后的增益方向图；图7b所示为本发明实施例当N＝2，v＝2，Δ＝9/10，2波束叠加后的增益方向图。若N＝4，图8a所示为本发明实施例当N＝4，Δ＝3/5，v＝4，W，4波束叠加后增益方向图；图8b所示为本发明实施例当N＝4，Δ＝3/5，v＝4，W，4个波束各自增益方向图。从上面的图7a\7b\8a\8b可以看出，本发明实施例给出的方法，在0～180度范围内，都能提供信号能量更集中的覆盖，即在0～180度范围内，天线方向图的增益更大。

若N＝8，如图8a所示为本发明实施例当N＝8，Δ＝6/11，v＝8，W，8波束叠加后的方向图；如图8b所示为本发明实施例N＝8，Δ＝6/11，v＝8，W，8个波束各自增益方向图。

从本发明实施例中可以看出，对于发射机天线数N＝2，4，8的情形，适当地选择的Δ值，可以将发射机形成的增益方向图更多地集中到0～180度的区间。并且，每个波束形成的增益方向图也是更多地集中在0～180度之间。从而可以看出，不论是每个波束形成的增益方向图，还是合成的增益方向图。在0～180度之间的增益值都现有技术的都要大。从而达到了改善UE在0～180度的覆盖角度范围内的信号质量的目的。

需要指出，发射机，如基站在通信前，需要先通过阵元级的电倾角(上倾角或下倾角)或者天线阵面的机械倾角(上倾角或下倾角)使阵面的信号对着需要覆盖的空间上的区域范围。上述仿真的角度相当于是发射信号相对于发射机天线阵面的角度。因此从这个意义上来讲，当覆盖范围受限时，0～180度范围内的增益方向图是足够的。当需要覆盖更小范围时，只需要调整参数Δ的值即可。

预编码选择单元505具体如下：

在本发明实施例中，预编码选择单元505可以在本地码本中随机选，也可以每次都选中主覆盖的向量，其它的向量联机选。

在本发明实施例中，在空间复用的时候，预编码选择的方法，即是选取W_v的方法可以如下：

即：如何从上述W中选出v个列。可以有两种方法：一种方法是在所有的N个列中按一定的规则交替地选。另一种方法是，每次都选中较大波束对应的列向量，其它的列在整个码本中交替的选。

假设N＝8，v＝2，交替选的方法的一种实施例如下：

Vn＝{1，2}，Vn＝{3，4}，Vn＝{5，6}，Vn＝{7，8}。

另一种方法选择的实施例如下：

Vn＝{8，1}，Vn＝{8，2}，Vn＝{8，3}，Vn＝{8，4}，Vn＝{8，5}，Vn＝{8，6}，Vn＝{8，7}；

在图9b中，可以看出波束8对应的增益方向图能够覆盖90度附近的最大的范围，所以每次的波束的选择都取了这个向量，其它的列向量则在这个里面交替的选。

还有一种方法是，按覆盖的更小的范围来选，如果覆盖的范围是30～150度的空间角度，则在图9b中，符合条件的向量有向量{5，6，7，8}而且向量8的波瓣最宽。所以，可以用这4个向量按上面两种方法来进行选择。

不论是发空间分集，还是空间复用，当使用的层数小于N时，在做预编码选择的时候，上述不同的Vn可以为一个传输块的数据内做交替的选择。

如一个编码块的数据QAM调制后得到L个符号的d(i)，将这L个符号分成M个小的数据块B1，B2，...，BM.如每个数据块的长度至少包含v层上对应的符号数，即一次空间多天线传输的符号数。当时空间复用时，每个数据块的长度为v个调制符号d；当为发分集时，则是一个调制符号d。

然后为这M个小的数据块，交替的选择上面的预编码矩阵W_v。

W_v的选取，可以按上面Vn的选取方法，在本地码本W中交替的选取。即，不同的Bi可以选用不同的W_v来发送。

预编码运算单元504具体如下：

预编码运算操作是可以选用的算法很多，其对应的操作为可以采用如下2种方法中的一种。其中方法2中的B(i)为数据前的其它的矩阵的操作，B(i)可以是一个矩阵，也可以是多个矩阵运算后得到的等效矩阵。

方法1：

方法2：

其中，W_v(i)则是预编码选择单元505输出的矩阵。

本发明实施例，通过对非全向覆盖场景下，预编码生成方法和使用方法的设计，能够为非全向覆盖场景下的UE提供更大的传输信号的能量，从而更有效的利用了天线的自由度。使在这个场景下的UE能够获得更大的接收信号的能量，从而提高了UE的接收SNR。

本发明实施例还提供了一种数据发送装置，作为发射机使用，如图10所示，包括：

编码调制单元1001，用于获取信息比特，并对上述信息比特进行信道编码和调制，得到调制后的数据；

映射单元1002，用于将上述编码调制单元1001调制后的数据映射到并行发送的v个空间数据层，v大于等于1；

向量选择单元1003，用于从本地码本W中选择v列预编码向量W_v，使得从上述W中选出的v列预编码向量W_v形成的方向图的过半能量出现在非全向的角度范围内；

预编码单元1004，用于使用上述向量选择单元1003选择的v列预编码向量分别对映射到v个层的调制后的数据进行预编码；

调制单元1005，用于在对上述预编码单元1004预编码得到的数据进行调制，并将调整得到的数据通过v个天线发送。

本发明实施例，将调制后的数据映射到并行发送的v个空间数据层，从本地码本W中选出的v列预编码向量W_v形成的方向图的过半能量出现在非全向的角度范围内，使用选择W_v分别对映射到v个层的调制后的数据进行预编码，在对预编码得到的数据进行调制后通过v个天线发送；这将使得发射装置的能量能够集中到指定的角度，从而提高UE接收SNR。

可选地，上述向量选择单元1003从本地码本W中选择v列预编码向量W_v的方法，包括：用于在上述W中的所有列中交替选择得到v列；或者，在上述W中首次选择最大波束对应的列，其余v-1列在上述W中首次选择后的剩余列中交替选择；或者，按照指定的覆盖角度确定上述W中的待选列，然后在待选列中交替选择得到v列，或者在待选列中首次选择最大波束对应的列，其余v-1列在上述W中首次选择后的剩余待选列中交替选择。

进一步地，如图11所示，上述装置，还包括：

符号变换单元1101，用于在上述映射单元1002将调制后的数据映射到并行发送的v个空间数据层的过程中，对第i个数据符号d(i)做层映射，将上述d(i)映到x^(l)(i)时，进行符号变化，上述x^(l)(i)是指层映射后的第l个数据流上的第i个数据符号，满足如下条件：

x^(l)(i)＝d(v·i+(l+i)mod v)，0≤l≤v-1。

可选地，上述向量选择单元1003使用的上述本地码本W的获得方式包括：以如下公式：

计算θ的取值在[θ₀，θ₀+Δ_θ]范围内并且φ的取值在[φ₀，φ₀+Δ_φ]范围内，能够使方向图的平均增益向量达到最大的预编码矩阵；其中，θ和φ为发射机在两个所覆盖方向的角度，Δ_θ和Δ_φ分别为天线在角度θ和φ所在平面的方向上需要覆盖的角度范围，v为取自预编码矩阵的列数，上述W为本地码本的二维的预编码加权矩阵，f(W)为方向图的平均增益向量，a为发射机天线的导向向量，W(：，l)表示从本地码本中第1列取到第v列，d_θ，d_φ分别为对θ和φ求积分。

可选地，上述向量选择单元1003使用的上述本地码本W的获得方式包括：以如下公式：

计算在上述W的取值范围内中找出满足使得在二维空间中v个预编码向量，使得方向图在θ的取值在[θ₀，θ₀+Δ_θ]范围内，并且空间的二维角度范围内的平均增益向量达到最大时的预编码矩阵；其中，a为N为发射机的发射天线数；θ和φ为发射机在两个所覆盖方向的角度，Δ_θ为天线在角度θ所在平面的方向上需要覆盖的角度范围，v为取自预编码矩阵的列数，上述W为本地码本的二维的预编码加权矩阵，f(W)为方向图的平均增益向量，a为发射机各个天线的导向向量，W(：，l)表示从本地码本中第1列取到第v列，d为二维空间的发射机对应的各个天线阵元的位置向量。

可选地，上述向量选择单元1003使用的上述本地码本W的获得方式包括：对于平面甚高频无线电波ULA阵的天线配置场景下，以如下公式：

计算在上述W的取值范围内中找出满足使得在二维空间中v个预编码向量，使得方向图在θ的取值在[θ₀，θ₀+Δ_θ]范围内，并且空间的二维角度范围内的平均增益向量达到最大时的预编码矩阵；其中，j为虚数单位，θ为发射机在覆盖方向的角度，Δ_θ为天线在角度θ所在平面的方向上需要覆盖的角度范围，v为取自预编码矩阵的列数，上述W为本地码本的二维的预编码加权矩阵，d_θ为对θ求积分，λ为信号的波长。

可选地，上述向量选择单元1003选择的上述W作为本地码本的二维的预编码加权矩阵为：

其中，j为虚数单位，N为发射机的发射天线数l为生成的矩阵的第l个列，Δ表示用于预编码向量的一个参数，Δ为非零实数。

可选地，上述向量选择单元1003，用于采用如下公式：从上述本地码本W中选择v列预编码向量。

可选地，上述向量选择单元1003选择上述W中上述Δ的值为小于1的非零实数。

本发明实施例还提供了另一种数据发送装置，如图12所示，包括：接收器1201、发射器1202、处理器1203以及存储器1204，其中上述处理器1203，用于获取信息比特，对上述信息比特进行信道编码和调制，得到调制后的数据；

将调制后的数据映射到并行发送的v个空间数据层，v大于等于1；从本地码本W中选择v列预编码向量W_v，使得从上述W中选出的v列预编码向量W_v形成的方向图的过半能量出现在非全向的角度范围内；使用选择的v列预编码向量分别对映射到v个层的调制后的数据进行预编码，在对预编码得到的数据进行调制，并将调整得到的数据通过v个天线发送。

本发明实施例，将调制后的数据映射到并行发送的v个空间数据层，从本地码本W中选出的v列预编码向量W_v形成的方向图的过半能量出现在非全向的角度范围内，使用选择W_v分别对映射到v个层的调制后的数据进行预编码，在对预编码得到的数据进行调制后通过v个天线发送；这将使得发射装置的能量能够集中到指定的角度，从而提高UE接收SNR。

进一步地，上述处理器1203，还用于上述将调制后的数据映射到并行发送的v个空间数据层的过程中，对第i个数据符号d(i)做层映射，将上述d(i)映到x^(l)(i)时，进行符号变化，上述x^(l)(i)是指层映射后的第l个数据流上的第i个数据符号，满足如下条件：

x^(l)(i)＝d(v·i+(l+i)mod v)，0≤l≤v-1。

可选地，本发明实施例还提供了如何从上述本地码本W中选择v列预编码向量的具体实现方案，具体如下：上述处理器1203从本地码本W中选择v列预编码向量W_v的方法，包括：在上述W中的所有列中交替选择得到v列；或者，在上述W中首次选择最大波束对应的列，其余v-1列在上述W中首次选择后的剩余列中交替选择；或者，按照指定的覆盖角度确定上述W中的待选列，然后在待选列中交替选择得到v列，或者在待选列中首次选择最大波束对应的列，其余v-1列在上述W中首次选择后的剩余待选列中交替选择。

可选地，上述处理器1203，用于以如下公式：

计算θ的取值在[0₀，θ₀+Δ_θ]范围内并且φ的取值在[φ₀，φ₀+Δ_φ]范围内，能够使方向图的平均增益向量达到最大的预编码矩阵；其中，θ和φ为发射机在两个所覆盖方向的角度，Δ_θ和Δ_φ分别为天线在角度θ和φ所在平面的方向上需要覆盖的角度范围，v为取自预编码矩阵的列数，上述W为本地码本的二维的预编码加权矩阵，f(W)为方向图的平均增益向量，a为发射机天线的导向向量，W(：，l)表示从本地码本中第1列取到第v列，d_θ，d_φ分别为对θ和φ求积分。

可选地，上述处理器1203，用于以如下公式：

计算在上述W的取值范围内中找出满足使得在二维空间中v个预编码向量，使得方向图在θ的取值在[θ₀，θ₀+Δ_θ]范围内，并且空间的二维角度范围内的平均增益向量达到最大时的预编码矩阵；其中，a为N为发射机的发射天线数；θ和φ为发射机在两个所覆盖方向的角度，Δ_θ为天线在角度θ所在平面的方向上需要覆盖的角度范围，v为取自预编码矩阵的列数，上述W为本地码本的二维的预编码加权矩阵，f(W)为方向图的平均增益向量，W(：，l)表示从本地码本中第1列取到第v列，a为发射机各个天线的导向向量，d为二维空间的发射机对应的各个天线阵元的位置向量。

可选地，上述处理器1203，用于对于平面甚高频无线电波ULA阵的天线配置场景下，以如下公式：

计算在上述W的取值范围内中找出满足使得在二维空间中v个预编码向量，使得方向图在θ的取值在[θ₀，θ₀+Δ_θ]范围内，并且空间的二维角度范围内的平均增益向量达到最大时的预编码矩阵；其中，j为虚数单位，θ为发射机在覆盖方向的角度，Δ_θ为天线在角度θ所在平面的方向上需要覆盖的角度范围，v为取自预编码矩阵的列数，上述W为本地码本的二维的预编码加权矩阵，d_θ为对θ求积分，λ为信号的波长。

可选地，上述处理器1203获得的上述W作为本地码本的二维的预编码加权矩阵为：

其中，j为虚数单位，N为发射机的发射天线数l为生成的矩阵的第l个列，Δ表示用于预编码向量的一个参数，Δ为非零实数。

可选地，上述处理器1203获得的上述W中上述Δ的值为小于1的非零实数。

可选地，上述处理器1203，用于从本地码本W中选择v列预编码向量包括：采用如下公式：从上述本地码本W中选择v列预编码向量。

值得注意的是，上述装置只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。

另外，本领域普通技术人员可以理解实现上述各方法实施例中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，相应的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

以上仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明实施例揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (18)

1.一种数据发送装置，其特征在于，包括：

编码调制单元，用于获取信息比特，并对所述信息比特进行信道编码和调制，得到调制后的数据；

映射单元，用于将所述编码调制单元调制后的数据映射到并行发送的v个空间数据层，v大于等于1；

向量选择单元，用于从本地码本W中选择v列预编码向量W_v，使得从所述W中选出的v列预编码向量W_v形成的方向图的过半能量出现在非全向的角度范围内；

预编码单元，用于使用所述向量选择单元选择的v列预编码向量分别对映射到v个层的调制后的数据进行预编码；

调制单元，用于在对所述预编码单元预编码得到的数据进行调制，并将调整得到的数据通过v个天线发送。

2.根据权利要求1所述装置，其特征在于，

所述向量选择单元从本地码本W中选择v列预编码向量W_v的方法，包括：在所述W中的所有列中交替选择得到v列；或者，在所述W中首次选择最大波束对应的列，其余v－1列在所述W中首次选择后的剩余列中交替选择；或者，按照指定的覆盖角度确定所述W中的待选列，然后在待选列中交替选择得到v列，或者在待选列中首次选择最大波束对应的列，其余v－1列在所述W中首次选择后的剩余待选列中交替选择。

3.根据权利要求1所述装置，其特征在于，还包括：

符号变换单元，用于在所述映射单元将调制后的数据映射到并行发送的v个空间数据层的过程中，对第i个数据符号d(i)做层映射，将所述d(i)映到x^(l)(i)时，进行符号变化，所述x^(l)(i)是指层映射后的第l个数据流上的第i个数据符号，满足如下条件：

x^(l)(i)＝d(v·i+(l+i)modv),0≤l≤v-1。

4.根据权利要求1至3任意一项所述装置，其特征在于，

所述向量选择单元使用的所述本地码本W的获得方式包括：以如下公式：

计算θ的取值在[θ₀，θ₀+Δ_θ]范围内并且φ的取值在[φ₀，φ₀+Δ_φ]范围内，能够使方向图的平均增益向量达到最大的预编码矩阵；其中，θ和φ为发射机在两个所覆盖方向的角度，Δ_θ和Δ_φ分别为天线在角度θ和φ所在平面的方向上需要覆盖的角度范围，v为取自预编码矩阵的列数，所述W为本地码本的二维的预编码加权矩阵，f(W)为方向图的平均增益向量，a为发射机天线的导向向量，W(:,l)表示从本地码本中取第l列，第l列为从第1列取到第v列，d_θ，d_φ分别为对θ和φ求积分。

5.根据权利要求1至3任意一项所述装置，其特征在于，所述向量选择单元使用的所述本地码本W的获得方式包括：以如下公式：

计算在所述W的取值范围内中找出满足使得在二维空间中v个预编码向量，使得方向图在θ的取值在[θ₀，θ₀+Δ_θ]范围内，并且空间的二维角度范围内的平均增益向量达到最大时的预编码矩阵；其中，a为N为发射机的发射天线数；θ和φ为发射机在两个所覆盖方向的角度，Δ_θ为天线在角度θ所在平面的方向上需要覆盖的角度范围，v为取自预编码矩阵的列数，所述W为本地码本的二维的预编码加权矩阵，f(W)为方向图的平均增益向量，a为发射机各个天线的导向向量，W(:,l)表示从本地码本中取第l列，第l列为从第1列取到第v列，d为二维空间的发射机对应的各个天线阵元的位置向量。

6.根据权利要求1至3任意一项所述装置，其特征在于，所述向量选择单元使用的所述本地码本W的获得方式包括：对于平面甚高频无线电波ULA阵的天线配置场景下，以如下公式：

计算在所述W的取值范围内中找出满足使得在二维空间中v个预编码向量，使得方向图在θ的取值在[θ₀，θ₀+Δ_θ]范围内，并且空间的二维角度范围内的平均增益向量达到最大时的预编码矩阵；其中，j为虚数单位，θ为发射机在覆盖方向的角度，Δ_θ为天线在角度θ所在平面的方向上需要覆盖的角度范围，v为取自预编码矩阵的列数，所述W为本地码本的二维的预编码加权矩阵，d_θ为对θ求积分，λ为信号的波长。

7.根据权利要求1至3任意一项所述装置，其特征在于，

所述向量选择单元选择的所述W作为本地码本的二维的预编码加权矩阵为：

其中，j为虚数单位，N为发射机的发射天线数l为生成的矩阵的第l个列,Δ表示用于预编码向量的一个参数，Δ为非零实数。

8.根据权利要求7所述装置，其特征在于，

所述向量选择单元，用于采用如下公式：从所述本地码本W中选择v列预编码向量。

9.根据权利要求7所述装置，其特征在于，

所述向量选择单元选择所述W中所述△的值为小于1的非零实数。

10.一种数据传输方法，其特征在于，包括：

获取信息比特，对所述信息比特进行信道编码和调制，得到调制后的数据；

将调制后的数据映射到并行发送的v个空间数据层，v大于等于1；

从所述本地码本W中选择v列预编码向量W_v；使得从所述W中选出的v列预编码向量W_v形成的方向图的过半能量出现在非全向的角度范围内；

使用选择的v列预编码向量分别对映射到v个层的调制后的数据进行预编码，在对预编码得到的数据进行调制，并将调整得到的数据通过v个天线发送。

11.根据权利要求10所述方法，其特征在于，所述从所述本地码本W中选择v列预编码向量的方法，包括：

在所述W中的所有列中交替选择得到v列；或者，在所述W中首次选择最大波束对应的列，其余v－1列在所述W中首次选择后的剩余列中交替选择；或者，按照指定的覆盖角度确定所述W中的待选列，然后在待选列中交替选择得到v列，或者在待选列中首次选择最大波束对应的列，其余v－1列在所述W中首次选择后的剩余待选列中交替选择。

12.根据权利要求10所述方法，其特征在于，所述将调制后的数据映射到并行发送的v个空间数据层的过程中，还包括：

对第i个数据符号d(i)做层映射，将所述d(i)映到x^(l)(i)时，进行符号变化，所述x^(l)(i)是指层映射后的第l个数据流上的第i个数据符号，满足如下条件：

x^(l)(i)＝d(v·i+(l+i)modv),0≤l≤v-1。

13.根据权利要求10至12任意一项所述方法，其特征在于，所述本地码本W的获得方法包括：以如下公式：

计算θ的取值在[θ₀，θ₀+Δ_θ]范围内并且φ的取值在[φ₀，φ₀+Δ_φ]范围内，能够使方向图的平均增益向量达到最大的预编码矩阵；其中，θ和φ为发射机在两个所覆盖方向的角度，Δ_θ和Δ_φ分别为天线在角度θ和φ所在平面的方向上需要覆盖的角度范围，v为取自预编码矩阵的列数，所述W为本地码本的二维的预编码加权矩阵，f(W)为方向图的平均增益向量，a为发射机天线的导向向量，W(:,l)表示从本地码本中取第l列，第l列为从第1列取到第v列，d_θ，d_φ分别为对θ和φ求积分。

14.根据权利要求10至12任意一项所述方法，其特征在于，所述本地码本W的获得方法包括：以如下公式：

计算在所述W的取值范围内中找出满足使得在二维空间中v个预编码向量，使得方向图在θ的取值在[θ₀，θ₀+Δ_θ]范围内，并且空间的二维角度范围内的平均增益向量达到最大时的预编码矩阵；其中，a为N为发射机的发射天线数；θ和φ为发射机在两个所覆盖方向的角度，Δ_θ为天线在角度θ所在平面的方向上需要覆盖的角度范围，v为取自预编码矩阵的列数，所述W为本地码本的二维的预编码加权矩阵，f(W)为方向图的平均增益向量，a为发射机各个天线的导向向量，W(:,l)表示从本地码本中取第l列，第l列为从第1列取到第v列，d为二维空间的发射机对应的各个天线阵元的位置向量。

15.根据权利要求10至12任意一项所述方法，其特征在于，所述本地码本W的获得方法包括：对于平面甚高频无线电波ULA阵的天线配置场景下，以如下公式：

计算在所述W的取值范围内中找出满足使得在二维空间中v个预编码向量，使得方向图在θ的取值在[θ₀，θ₀+Δ_θ]范围内，并且空间的二维角度范围内的平均增益向量达到最大时的预编码矩阵；其中，j为虚数单位，θ为发射机在覆盖方向的角度，Δ_θ为天线在角度θ所在平面的方向上需要覆盖的角度范围，v为取自预编码矩阵的列数，所述W为本地码本的二维的预编码加权矩阵，d_θ为对θ求积分，λ为信号的波长。

16.根据权利要求10至12任意一项所述方法，其特征在于，所述W作为本地码本的二维的预编码加权矩阵为：

其中，j为虚数单位，N为发射机的发射天线数l为生成的矩阵的第l个列,Δ表示用于预编码向量的一个参数，Δ为非零实数。

17.根据权利要求16所述方法，其特征在于，所述从本地码本W中选择v列预编码向量包括：

采用如下公式：

从所述本地码本W中选择v列预编码向量。

18.根据权利要求16所述方法，其特征在于，所述△的值为小于1的非零实数。