CN107547130B - 波束域光无线通信方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了波束域光无线通信方法和系统，基站配备光发送或接收或同时收发的端口阵列以及透镜，每个光收发端口经过透镜形成一个能量集中的波束，基站利用光收发端口阵列和透镜生成不同方向的波束，实现通信区域的多波束覆盖或大规模波束覆盖。基站利用各用户终端的信道状态信息发送/接收多个或大量用户终端的信号，不同的光收发端口发送/接收不同方向的信号，实现基站与不同用户终端的同时通信和双向通信。本发明解除了通信用户终端个数受光发送单元阵列个数的限制和单向通信的局限，充分利用空间资源，大幅提升频谱效率、功率效率和系统容量，提供巨容量的光无线通信能力，可用于构建巨容量热点覆盖、广域覆盖及蜂窝光无线通信系统。

Description

波束域光无线通信方法和系统
技术领域
本发明属于光天线通信领域，特别涉及了波束域光无线通信方法和系统。
背景技术
光无线通信是近年来得到广泛关注的一种新型无线通信方式，基站或发送装置利用光发送单元，如发光二极管(LED)，将需要传输的数据加载到光信号上进行传输，用户终端或接收装置利用光接收单元，如光电二极管，接收光信号获取信息。与传统的射频无线通信方式相比，光无线通信具有绿色环保、无电磁干扰、节约能源、光源带宽大、通信网络简单、安全性高等优势，同时光无线通信可以缓解当前射频无线通信频谱资源紧张的问题，提供高速数据传输，满足未来无线通信高速、稳定、安全、环保等方面的要求，具有极大的发展前景。
在现有的光无线通信系统方案中，同一个光发送单元阵列中不同光发送单元到任一用户终端的信道具有高度相关性，只能发送一个数据流。为了实现多用户同时通信或同时传输多个数据流，现有方案在不同位置配置多个光发送单元阵列，利用多输入多输出(MIMO)技术增加空间维度。然而，光发送单元阵列个数制约同时服务的用户数，是系统性能进一步提升的瓶颈。另一方面，现有方案往往只能适应单向通信，而实际应用需要具备双向通信和双向信息交互能力。
发明内容
为了解决上述背景技术提出的技术问题，本发明旨在提供波束域光无线通信方法和系统，实现基站与不同用户终端同时通信和双向通信，提高频谱效率、功率效率和系统容量。
为了实现上述技术目的，本发明的技术方案为：
一种波束域光无线通信的发送方法，波束域光无线通信的基站或发送装置配置光发送单元阵列和透镜，光发送单元阵列中的每个光发送单元发出的光信号经过透镜形成某一方向的波束，不同光发送单元发出的光信号经过透镜形成不同方向的波束，基站或发送装置利用光发送单元阵列和透镜在其通信范围内形成波束覆盖，不同波束覆盖不同区域，基站或发送装置在波束域内与各个用户终端或接收装置同时通信。
进一步地，所述光发送单元为发光二极管或激光二极管，不同光发送单元之间采用阻光或反光材料相隔，构成光发送单元阵列，所述光发送单元阵列采用方形阵列或圆形阵列。
进一步地，基站或发送装置配置单个或多个透镜；当配置单个透镜时，光发送单元阵列置于该透镜的焦平面上，每个光发送单元发出的光信号经过透镜折射到某一方向上，具有依赖于发送角度的能量集中特性，形成一个波束；当配置多个透镜时，每个透镜对应一个或多个光发送单元，每个透镜对应的光发送单元置于该透镜的焦平面上，每个光发送单元发出的光信号经过透镜形成一个波束，或是一个透镜对应的多个光发送单元发出的光信号经过该透镜形成一个波束。
进一步地，光无线通信过程在波束域中进行，包括波束域光下行传输；所述波束域光下行传输为，基站或发送装置利用各用户终端或接收装置的信道状态信息生成发送信号，同一光发送单元阵列中不同的光发送单元发送不同的信号，则该光发送单元阵列同时向不同用户终端或接收装置传输信号。
进一步地，在波束域光下行传输过程中，基站或发送装置利用各用户终端或接收装置的信道状态信息生成发送信号时，采用基于最大比发射或规则化迫零的线性预编码的波束域传输方式或者波束分多址下行传输方式。
进一步地，所述波束分多址下行传输方式为，基站或发送装置利用各用户终端或接收装置的信道状态信息进行用户调度以及波束分配，选择能够使用同一时频资源通信的多个用户终端或接收装置，并为同时通信的用户终端或接收装置分配互不重叠的波束集合，基站或发送装置在各用户终端或接收装置分配的波束上向该用户终端或接收装置发送导频信号和数据信号。
基于上述发送方法的波束域光无线通信的接收方法，用户终端或接收装置通过传输信道接收基站或发送装置在波束域发送的信号，用户终端或接收装置根据接收的导频信号进行信道估计，并利用信道状态信息对数据信号进行相干接收处理。
进一步地，所述用户终端或接收装置配置光接收装置，光接收装置为单个光接收单元，或是由光接收单元阵列和透镜组成；当光接收装置是单个光接收单元时，该光接收装置接收一个基站或发送装置的发送信号；当光接收装置是由光接收单元阵列和透镜组成时，该光接收装置接收单个或多个不同位置的基站或发送装置的发送信号，透镜将不同方向的光信号折射到不同的光接收单元。
进一步地，所述信道状态信息是基站或发送装置发送的所有波束到该用户终端或接收装置的路径增益；当采用基于最大比发射或规则化迫零的线性预编码的波束域传输方式时，所述信道状态信息是预编码域每个数据流传输的等效信道增益；当采用波束分多址下行传输方式时，所述信道状态信息包括基站或发送装置为各用户终端或接收装置分配的波束或波束集合中波束到该用户终端或接收装置的路径增益。
进一步地，所述对数据信号进行相干接收处理，包括信号检测和译码，以及原始发送信号恢复。
一种波束域光无线通信系统，包括基站侧发送单元或发送装置，以及用户终端侧接收单元或接收装置；
所述基站侧发送单元或发送装置包括：
光发送单元阵列模块，用于下行传输中发送不同波束的光信号，每个光发送单元独立发送光信号；
透镜模块，用于将不同光发送单元发出的光信号折射到不同的方向，形成不同的波束；
下行发送信号生成模块，用于生成向不同用户终端侧接收单元或接收装置发送的信号；
所述用户终端侧接收单元或接收装置包括：
光接收模块，用于接收基站侧发送单元或发送装置发送的下行光信号；
信道估计模块，用于根据接收的导频信号估计信道状态信息；
信号检测模块，用于对接收的数据信号进行相干接收处理。
进一步地，所述光发送单元为发光二极管或激光二极管，不同光发送单元之间采用阻光或反光材料相隔，构成光发送单元阵列模块，所说光发送单元阵列模块采用方形阵列或圆形阵列。
进一步地，所述透镜模块为单个透镜，或是由多个透镜构成的透镜组；当透镜模块为单个透镜时，光发送单元阵列模块置于该透镜的焦平面上，每个光发送单元发出的光信号经过该透镜的折射到某一方向上，具有依赖于发送角度的能量集中特性，形成一个波束；当透镜是由多个透镜构成的透镜组时，每个透镜对应一个或多个光发送单元，每个透镜对应的光发送单元置于该透镜的焦平面上，每个光发送单元发出的光信号经过透镜形成一个波束，或是一个透镜对应的多个光发送单元发出的光信号经过透镜形成一个波束。
进一步地，所述基站侧发送单元或发送装置利用光发送单元阵列模块和透镜模块在其通信范围内生成多波束覆盖或大规模波束覆盖，不同光发送单元生成的波束覆盖不同的区域，光无线通信方法在波束域中进行，包括波束域光下行传输；所述波束域光下行传输过程为，基站侧发送单元或发送装置利用各用户终端侧接收单元或接收装置的信道状态信息生成发送信号，同一光发送单元阵列模块中不同的光发送单元发送不同的信号，一个光发送单元阵列模块同时向不同用户终端侧接收单元或接收装置传输信号。
进一步地，所述下行发送信号生成模块根据各用户终端侧接收单元或接收装置的信道状态信息生成发送信号时，采用基于最大比发射或规则化迫零的线性预编码的波束域传输方式或者波束分多址下行传输方式。
进一步地，所述波束分多址下行传输方式为，基站侧发送单元或发送装置利用各用户终端侧接收单元或接收装置的信道状态信息进行用户调度以及波束分配，选择能够使用同一时频资源通信的多个用户终端侧接收单元或接收装置，并为同时通信的用户终端侧接收单元或接收装置分配互不重叠的波束集合，基站侧发送单元或发送装置在各用户终端侧接收单元或接收装置分配的波束上向该用户终端侧接收单元或接收装置发送导频信号和数据信号。
进一步地，所述光接收模块为单个光接收单元，或是由光接收单元阵列和透镜组成；当光接收模块为单个光接收单元时，该光接收模块接收一个基站侧发送单元或发送装置的发送信号；当光接收模块是由光接收单元阵列和透镜组成时，该光接收模块接收单个或多个不同位置的基站侧发送单元或发送装置的发送信号，透镜将不同方向的光信号折射到不同的光接收单元。
进一步地，所述信道估计模块根据接收的导频信号估计信道状态信息，所述信道状态信息是基站侧发送单元或发送装置发送的所有波束到该用户终端侧接收单元或接收装置的路径增益；当采用基于最大比发射或规则化迫零的线性预编码的波束域传输方式时，所述信道状态信息是预编码域每个数据流传输的等效信道增益；当采用采用波束分多址下行传输方式时，所述信道状态信息包括基站侧发送单元或发送装置为各用户终端侧接收单元或接收装置分配的波束或波束集合中波束到该用户终端侧接收单元或接收装置的路径增益。
进一步地，所述信号检测模块对接收到的数据信号进行相干接收处理的过程包括信号检测和译码，以及原始发送信号恢复。
一种波束域光无线双向通信方法，波束域光无线通信的基站配置光收发端口阵列和透镜，每个光收发端口具有发送和接收光信号的功能，每个光收发端口经过透镜形成一个收发波束，不同光收发端口经过透镜形成不同方向的收发波束，基站利用光收发端口阵列和透镜在其通信范围内形成多波束覆盖或大规模波束覆盖，不同波束覆盖不同区域，基站在波束域与不同用户终端同时通信。
进一步地，所述光收发端口是光纤端口，不同光收发端口之间采用阻光或反光材料相隔，构成光收发端口阵列，光收发端口阵列采用方形阵列或圆形阵列。
进一步地，基站配置单个或多个透镜；当配置单个透镜时，该透镜对应所有的光收发端口，光收发端口阵列置于该透镜的焦平面上，每个光收发端口发出的光信号经过该透镜折射到某一方向上，具有依赖于发送角度的能量集中特性，形成一个波束，某一波束区域内的用户终端发出的光信号经过透镜折射到相应的光收发端口；当配置多个透镜时，每个透镜对应一个或多个光收发端口，每个透镜对应的光收发端口置于该透镜的焦平面上，每个光收发端口发出的光信号经过透镜形成一个波束，或是一个透镜对应的多个光收发端口发出的光信号经过透镜形成一个波束，某一波束区域内的用户终端发出的光信号经过透镜折射到相应的一个光收发端口或该透镜对应的多个光收发端口。
进一步地，光无线通信过程在波束域中进行，包括波束域光下行传输和波束域光上行传输；所述波束域光下行传输为，基站利用各用户终端的信道状态信息生成发送信号，同一光收发端口阵列中不同的光收发端口发送不同的信号，一个光收发端口阵列同时向不同用户终端发送信号；所述波束域光上行传输为，不同用户终端同时发送信号，同一光收发端口阵列中不同的光收发端口接收不同方向上的信号，基站利用各用户终端的信道状态信息对接收信号进行检测译码，一个光收发端口阵列同时接收不同用户终端的发送信号。
进一步地，在波束域光下行传输过程中，基站发送的光信号经过传输信道由用户终端进行接收，用户终端根据接收的导频信号进行信道估计，并利用信道状态信息对数据信号进行相干接收处理。
进一步地，在波束域光下行传输过程中，基站利用各用户终端的信道状态信息生成发送信号时，采用基于最大比发射或规则化迫零的线性预编码的波束域传输方式或者波束分多址下行传输方式。
进一步地，所述波束分多址下行传输方式为，基站利用各用户终端的信道状态信息进行用户调度以及波束分配，选择能够使用同一时频资源通信的多个用户终端，并为同时通信的用户终端分配互不重叠的波束集合，基站在各用户终端分配的波束上向该用户终端发送导频信号和数据信号。
进一步地，在波束域光上行传输过程中，不同用户终端同时发送导频信号和数据信号，基站根据接收到的导频信号进行信道估计，并利用各用户终端的信道状态信息对接收到的数据信号进行相干检测处理。
进一步地，基站利用各用户终端的信道状态信息对接收信号进行检测译码时，采用基于最大比合并或最小均方误差的线性接收机的波束域传输方式，或基于串行干扰抵消的MMSE联合接收机的波束域传输方式，或波束分多址上行传输方式。
进一步地，所述波束分多址上行传输为，基站利用各用户终端的信道状态信息进行用户调度以及波束分配，选择能够使用同一时频资源通信的多个用户终端，并为同时通信的用户终端分配互不重叠的波束集合，基站在各用户终端分配的波束集合上接收该用户终端的发送信号。
进一步地，所述用户终端配置光收发装置，光收发装置是单个光收发端口，或是由光收发端口阵列和透镜组成；所述光收发装置是单个光收发端口时，仅接收和发送一个数据流；所述光收发装置是由光收发端口阵列和透镜组成时，接收单个或多个不同位置的基站发送的信号，透镜将不同方向的光信号折射到不同的光收发端口，或向单个或多个不同位置的基站发送信号，透镜将不同光收发端口发出的光信号折射到不同方向。
一种波束域光无线双向通信系统，包括基站侧装置和用户终端侧装置；
所述基站侧装置包括：
光收发端口阵列模块，用于下行传输中发送不同波束的光信号，以及上行传输中接收不同波束的光信号，每个光收发端口独立发送和接收光信号；
透镜模块，用于将不同光收发端口发出的光信号折射到不同的方向，形成不同的波束，以及将不同区域用户终端发出的光信号折射到不同的光收发端口；
下行发送信号生成模块，用于生成向不同用户终端发送的信号；
上行信道估计模块，用于根据用户终端发送的导频信号估计各用户终端的信道状态信息；
上行信号检测模块，用于利用各用户终端的信道状态信息，对不同用户终端发送的数据信号进行相干接收处理，恢复各用户终端的发送信号；
所述用户终端侧装置包括：
光收发模块，用于接收基站发送的下行光信号，以及上行传输中发送用户终端的光信号；
下行信道估计模块，用于根据接收的导频信号估计信道状态信息；
下行信号检测模块，用于利用信道状态信息对数据信号进行相干接收处理；
上行发送信号生成模块，用于生成用户终端的上行发送信号。
进一步地，所述光收发端口是光纤端口，具有发送和接收光信号两种功能，不同光收发端口之间采用阻光或反光材料相隔，构成光收发端口阵列模块，所述光收发端口阵列模块采用方形阵列或圆形阵列。
进一步地，所述透镜模块是单个透镜，或是由多个透镜构成的透镜组；当透镜模块为单个透镜时，该透镜对应所有的光收发端口，光收发端口阵列置于透镜的焦平面上，每个光收发端口发出的光信号经过透镜折射到某一方向上，具有依赖于发送角度的能量集中特性，形成一个波束，某一波束区域内的用户终端发出的光信号经过透镜折射到相应的光收发端口；当透镜模块是由多个透镜构成的透镜组时，每个透镜对应一个或多个光收发端口，每个透镜对应的光收发端口置于该透镜的焦平面上，每个光收发端口发出的光信号经过透镜形成一个波束，或是一个透镜对应的多个光收发端口发出的光信号经过透镜形成一个波束，某一波束区域内的用户终端发出的光信号经过透镜，折射到相应的一个光收发端口或一个透镜对应的多个光收发端口。
进一步地，所述基站利用光收发端口阵列模块和透镜模块在其通信范围内生成多波束覆盖或大规模波束覆盖，不同光收发端口生成的波束覆盖不同的区域，不同区域的用户终端发出的光信号经过透镜模块折射到不同的光收发端口，不同的光收发端口接收不同方向的信号；光无线双向通信过程在波束域中进行，包括波束域光下行传输和波束域光上行传输；所述波束域光下行传输为，基站利用各用户终端的信道状态信息生成发送信号，同一光收发端口阵列模块中不同的光收发端口发送不同的信号，一个光收发端口阵列模块同时向不同用户终端发送信号；所述波束域光上行传输为，不同用户终端同时发送信号，同一光收发端口阵列模块中不同的光收发端口接收不同方向上的信号，基站利用各用户终端的信道状态信息对接收信号进行检测译码，一个光收发端口阵列模块同时接收不同用户终端的发送信号。
进一步地，所述下行发送信号生成模块利用各用户终端的信道状态信息生成发送信号时，采用基于最大比发射或规则化迫零的线性预编码的波束域传输方式或者波束分多址下行传输方式。
进一步地，所述波束分多址下行传输方式为，基站利用各用户终端的信道状态信息进行用户调度以及波束分配，选择能够使用同一时频资源通信的多个用户终端，并为同时通信的用户终端分配互不重叠的波束集合，基站在各用户终端分配的波束上向该用户终端发送信号。
进一步地，所述上行信号检测模块利用各用户终端的信道状态信息对接收信号进行检测译码时，采用基于最大比合并或最小均方误差的线性接收机的波束域传输方式，或基于串行干扰抵消的MMSE联合接收机的波束域传输方式，或波束分多址上行传输方式。
进一步地，所述波束分多址上行传输为，基站利用各用户终端的信道状态信息进行用户调度以及波束分配，选择能够使用同一时频资源通信的多个用户终端，并为同时通信的用户终端分配互不重叠的波束集合，基站在各用户终端分配的波束集合上接收该用户终端的发送信号。
进一步地，所述光收发模块是单个光收发端口，或是由光收发端口阵列和透镜组成；当光收发模块是单个光收发端口时，仅接收和发送一个数据流；当光收发模块是由光收发端口阵列和透镜组成时，接收一个或多个不同位置的基站发送的信号，透镜将不同方向的光信号折射到不同的光收发端口，或向一个或多个不同位置的基站发送信号，透镜将不同的光收发端口发出的光信号折射到不同方向。
进一步地，所述上行发送信号生成模块生成用户终端的上行发送信号，当光收发模块为单个光收发端口时，所述上行发送信号生成模块生成一组导频信号和数据信号；当光收发模块由光收发端口阵列和透镜组成时，所述上行发送信号生成模块根据基站数生成单个或多组导频信号和数据信号，并在各基站对应的光收发端口上发送不同的信号。
进一步地，所述下行信道估计模块根据接收的导频信号估计信道状态信息，所述信道状态信息包括基站发送所有波束到该用户终端的路径增益；当采用基于最大比发射或规则化迫零的线性预编码的波束域传输方式时，所述信道状态信息包括预编码域每个数据流传输的等效信道增益；当采用波束分多址下行传输方式时，所述信道状态信息包括基站为各用户终端分配的波束或波束集合中波束到该用户终端的路径增益。
进一步地，所述下行信号检测模块利用信道状态信息对接收到的数据信号进行的相干接收处理过程包括信号检测和译码，以及原始发送信号恢复。
采用上述技术方案带来的有益效果：
(1)在本发明中，基站利用透镜在通信区域内生成多波束覆盖，不同波束覆盖不同区域，大幅提高空间分辨率，显著提高并行传输用户终端数以及系统传输速率；
(2)在本发明中，不同光发送单元或光收发端口发出的光信号经过透镜折射到不同方向，不同位置的用户终端发出的光信号经过透镜折射到不同的光收发端口，降低用户间干扰，提高系统频谱效率和功率效率；
(3)在本发明中，波束域光无线通信的基站仅需配置光发送单元阵列或光收发端口阵列以及透镜，物理实现结构简单，便于实现；
(4)在本发明中，基站在波束域利用不同波束与各用户终端进行通信，提高无线通信的安全性；
(5)在本发明中，通过配置具有同时收发功能的光收发端口阵列和透镜，利用收发波束的一致性，在支持大量用户同时通信的同时，实现高效的双向通信。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅表明本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他实施例的附图。
图1为波束域光无线通信基站发送系统结构框图；
图2为单个波束生成示意图；
图3(a)、3(b)为接收平面上波束增益示意图，3(a)基站配置16个光发送单元，3(b)基站配置64个光发送单元；
图4为波束域光无线通信示意图；
图5为波束域光无线通信接收用户终端结构框图；
图6为基站配置小规模光发送单元阵列时下行传输方案性能对比图；
图7为基站配置大规模光发送单元阵列时下行传输方案性能对比图；
图8为波束域光无线通信基站收发系统结构框图；
图9为波束域光无线通信收发用户终端结构框图。
具体实施方式
以下将结合附图，对本发明的技术方案进行详细说明。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，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他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
本发明首先公开了一种波束域光无线通信的发送方法和接收方法。考虑基站或发送装置与多个或大量用户终端或接收装置下行传输情况，基站或发送装置配置N个光发送单元和1个透镜，同时通信的用户终端或接收装置数为K，每个用户终端或接收装置配置1个光接收单元。图1为波束域光无线通信的发送系统示意图，基站或发送装置由光发送单元阵列、透镜以及下行发送信号生成模块组成。
光发送单元是发光二极管(LED)，或激光二极管(LD)，或其它发光装置，不同光发送单元之间利用阻光或反光材料相隔构成光发送单元阵列，光发送单元阵列采用方形阵列或圆形阵列等多种阵列结构之一。透镜是单个透镜对应所有的光发送单元，或是由多个透镜构成的透镜组，每个透镜对应一个或多个光发送单元。
透镜采用单个透镜对应所有光发送单元时，光发送单元阵列位于透镜的焦平面上，同一个光发送单元发出的光信号经过透镜折射到某一方向，具有依赖于发送角度的能量集中特性，形成一个波束，不同的光发送单元发出的光信号经过透镜折射到不同方向，不同波束覆盖不同的区域。透镜采用多个透镜构成的透镜组时，一个透镜对应一个或多个光发送单元，每个透镜对应的光发送单元置于该透镜的焦平面上，每个光发送单元发出的光信号经过透镜形成一个波束，或是一个透镜对应的多个光发送单元发出的光信号经过透镜形成一个波束，不同波束覆盖不同的区域。
本实施例以单个透镜生成波束为例，采用多个透镜构成的透镜组可类似地生成波束。单个光发送单元发出的光信号经过透镜折射到某一方向，形成一个波束，如图2所示。以第n个光发送单元为例，波束中心光强最强的光线称为中心光线，中心光线与z轴的夹角为φn，θn为波束半值角度(该方向上光强度为中心光线强度的一半)，经过透镜折射后，在接收平面上形成的光波束强度可由朗伯分布表示：
其中，φ为照射方向与中心光线的夹角，mn为朗伯指数：
假设用户终端k在第n个光发送单元形成的波束区域内，用户终端k到基站的距离为dk，用户终端与中心光线的夹角为φk,n，则第n个波束到第k个用户终端的信道增益hk,n：
其中，AR为用户终端的接收面积，T(φk,n)表示透镜对折射光线的影响，为用户接收角度，表示用户终端的视野宽度，用户接收不到超过视野宽度的光线。基站或发送装置到第k个用户终端或接收装置的信道向量为
基站或发送装置利用光发送单元阵列和透镜，在其通信范围内生成多波束覆盖或大规模波束覆盖，接收平面上波束信道增益如图3(a)、3(b)所示。图3(a)展示了基站配置16个光发送单元时，波束增益的分布情况；图3(b)展示了基站配置64个光发送单元时，波束增益的分布情况。不同光发送单元发出的光信号经过透镜折射到不同方向，不同波束覆盖不同的区域。比较图3(a)和图3(b)，随着基站或发送装置配置的光发送单元数量增多，每个波束的增益更加集中，波束覆盖范围更小，基站可以分辨更多的空间位置。
图4为波束域光无线通信示意图，基站或发送装置在其通信范围内生成多波束或大规模波束，不同波束覆盖不同的区域，为了保证通信区域的全覆盖并降低波束间的干扰，相邻两个波束的交叠位置是各自波束中心光线强度衰减一半的位置。通信过程在波束域中实施，包括波束域光下行传输。波束域光下行传输过程中，同一光发送单元阵列中不同的光发送单元发送不同的信号，基站或发送装置在波束域向多个或大量用户终端或接收装置同时发送信号。为了传输多用户信号，基站或发送装置的下行发送信号生成模块生成向各用户终端或接收装置的发送信号。
波束域光下行传输过程中，假设基站或发送装置向第k个用户终端或接收装置发送的信号为基站或发送装置发送所有用户终端或接收装置的信号之和，即发送信号为x＝∑kxk，则第k个用户终端或接收装置的接收信号可以表示为
其中，表示基站或发送装置发送给其他用户终端或接收装置的信号对第k个用户终端或接收装置的干扰，zk为等效高斯噪声，其均值为0，方差为σ2。基站或发送装置利用各用户终端或接收装置的信道状态信息，生成各用户终端或接收装置的发送信号xk，不同的光发送单元发送不同的信号，本实施例考虑两种发送信号设计方案，包括基于MRT/RZF(最大比发射/规则化迫零)线性预编码的波束域传输方案和BDMA(波束分多址)传输方案。
1、基于MRT/RZF线性预编码的波束域传输方案
为了同时传输K个用户终端或接收装置的信号，基站或发送装置发送K个用户终端或接收装置信号的叠加，发送给第k个用户终端或接收装置的信号xk是由独立同分布的数据符号sk经过线性预编码后获得，即，
xk＝wksk (6)其中，sk为向第k个用户终端或接收装置发送的数据符号，wk为线性预编码向量。常用的预编码向量包括最大比发射(MRT)和规则化迫零(RZF)两种。对于MRT预编码，其预编码向量可以表示为
其中，βMRT为功率因子，使得发送信号xk满足相应的功率约束条件，对于总功率约束条件，即发送信号的总功率为P，则功率因子βMRT：
对于RZF预编码，其预编码向量可以表示为
其中，α＞0为规则化参数，H为多用户信道矩阵，H＝[h1 h2 … hK]T，βRZF为功率因子，使得发送信号xk满足相应的功率约束条件，对于总功率约束条件，功率归因子βRZF：
这里以总功率约束为例，但不限于总功率约束条件，对于其他功率约束条件，设置相应的功率因子β。
2、BDMA下行传输方案
假设基站或发送装置发送给第k个用户终端或接收装置的信号xk的协方差矩阵为考虑光通信过程在波束域中实施，各个光发送单元发送相互独立的数据流，即发送信号协方差矩阵Qk为对角阵，各个光发送单元上的发射功率由Qk对角线元素决定。BDMA传输方案中，基站或发送装置为不同用户终端或接收装置分配不同的波束集合，不同用户终端或接收装置的波束集合互不重叠，基站在各个用户终端或接收装置分配的波束上发送该用户终端或接收装置的信号。对于不同的功率约束条件，可以获得不同的功率分配矩阵Qk，本实施例考虑总功率约束以及单个光发送单元功率约束两种条件，提出了渐进最优功率分配方法以及等功率传输的波束分配方法。
(1)总功率约束下渐进最优功率分配方法
总功率约束是指基站或发送装置向所有用户终端或接收装置的发送功率不超过功率限制P，即渐进最优功率分配方法考虑光发送单元数量较大的情况下，计算系统和速率的渐进表达式，对发送信号协方差矩阵Qk进行优化，获得在大量光发送单元时的最优设计，该功率分配方法包括如下步骤：
步骤1，基站或发送装置根据各用户终端或接收装置的信道向量hk，挑选信道增益最大的波束nk＝argmaxhk，记最大的波束增益为rk＝maxhk。
步骤2，基站或发送装置根据各用户终端或接收装置挑选的波束nk选择可以同时通信的用户终端或接收装置，当各个用户终端或接收装置选择的波束nk互不相同时，可以同时通信，当有2个或2个以上用户终端或接收装置选择的最大波束nk相同时，选择该波束上信道增益最大的用户终端或接收装置，其他用户终端或接收装置使用不同的时频资源与基站或发送装置进行通信。
步骤3，渐进最优功率分配矩阵Qk为对角阵，其第(n,n)个对角线元素为
其中，(x)+＝max{x,0}运算表示取x和0中最大的数，μ为拉格朗日乘子，满足功率约束条件
步骤4，利用注水算法获得(11)式的结果，此即渐进最优功率分配结果。
利用上述算法可以获得各个用户终端或接收装置的传输波束nk以及功率分配结果Qk，基站或发送装置根据功率分配结果，在第nk个波束上向第k个用户终端或接收装置发送信号，发送功率为
(2)总功率约束下波束分配方法
在总功率约束下，本实施例提出一种波束分配方法，基站或发送装置根据各用户终端或接收装置的信道状态信息选择可以同时通信的用户终端或接收装置，并为同时通信的用户终端或接收装置分配互不重叠的波束集合，最大化系统和速率，基站或发送装置在各个波束上采用等功率分配。在等功率分配的条件下，功率分配矩阵Qk可以表示为Qk＝ηBk，其中，Bk为波束分配矩阵，Bk为一对角阵，对角线元素只能取1或0，对角线元素为1的位置表示该波束发送第k个用户终端或接收装置的信号，对角线元素为0的位置表示该波束不发送第k个用户终端或接收装置的信号，η为功率因子，使得功率分配矩阵Qk满足总功率约束条件。假设每个用户终端或接收装置分配的波束个数不超过最大波束个数限制，最大波束个数用Bm表示。总功率约束下波束分配方法包括如下步骤：
步骤1，初始化用户终端索引i＝1，系统和速率R＝0，以及波束分配矩阵Bk＝0。
步骤2，初始化波束索引j＝1，根据第i个用户终端或接收装置的信道状态信息hi，将用户终端或接收装置的波束增益按从大到小排序，并将波束增益排序索引记为d＝[d1,d2,…,dN]，其中，d1表示信道增益最大的波束索引。
步骤3，令计算功率因子η满足总功率约束条件η＝P/(∑ktr(Bk))以及系统和速率Rsum，
步骤4，如果Rsum＞R，更新R＝Rsum，令j＝j+1，如果j≤Bm，则返回步骤3；否则，令更新η。
步骤5，令i＝i+1，如果i≤K，返回步骤2；否则，终止算法。
利用上述算法可以获得波束分配矩阵Bk以及功率因子η，则功率分配矩阵Qk可以通过Qk＝ηBk计算获得。基站或发送装置在波束分配矩阵Bk对角线元素为1的位置对应的波束上向第k个用户终端或接收装置发送信号，发送功率为η。
(3)单个光发送单元功率约束下渐进最优功率分配方法
单个光发送单元功率约束是指每个光发送单元的发射功率不超过功率限制p，即在单个光发送单元功率约束条件下，对发送信号协方差矩阵Qk进行优化，最大化系统和速率的渐进结果，该功率分配方法包括如下步骤：
步骤1，基站或发送装置根据各个用户终端或接收装置信道向量hk，挑选信道增益最大的波束nk＝argmaxhk，记最大的波束增益为rk＝maxhk。
步骤2，基站或发送装置根据各个用户终端或接收装置挑选的波束nk选择可以同时通信的用户终端或接收装置，当各个用户终端或接收装置选择的波束nk互不相同时，可以同时通信，当有2个或2个以上用户终端或接收装置选择的最大波束nk相同时，选择该波束上信道增益最大的用户终端或接收装置，其他用户终端或接收装置使用不同的时频资源与基站或发送装置进行通信。
步骤3，渐进最优功率分配矩阵Qk为对角阵，其第(n,n)个对角线元素为
式(13)即为在单个光发送单元功率约束下的渐进最优功率分配结果。基站或发送装置根据功率分配结果，在第nk个波束上向第k个用户终端或接收装置发送信号，发送功率为p。
(4)单个光发送单元功率约束下波束分配方法
在波束等功率分配的条件下，功率分配矩阵Qk可以表示为Qk＝pBk，其中Bk为波束分配矩阵，Bk为一对角阵，对角线元素只能取1或0，对角线元素为1的位置表示该波束发送第k个用户终端或接收装置的信号，对角线元素为0的位置表示该波束不发送第k个用户终端或接收装置的信号。假设每个用户终端或接收装置分配的波束个数不超过最大波束个数限制，最大波束个数用Bm表示。单个光发送单元功率约束下波束分配方法包括如下步骤：
步骤1，初始化用户终端索引i＝1，波束索引j＝1，系统和速率R＝0，以及波束分配矩阵Bk＝0。
步骤2，根据第i个用户终端或接收装置的信道信息hi，将用户波束增益按从大到小排序，并将波束增益排序索引记为d＝[d1,d2,…,dN]，其中，d1表示信道增益最大的波束索引。
步骤3，令计算系统和速率Rsum，
步骤4，如果Rsum＞R，更新R＝Rsum，令i＝i+1，如果i≤K，则返回步骤3；否则，令
步骤5，令j＝j+1，如果j≤Bm，令i＝1，返回步骤2；否则，终止算法。
利用上述算法可以获得波束分配矩阵Bk，则功率分配矩阵Qk可以通过Qk＝pBk计算获得。基站或发送装置在波束分配矩阵Bk对角线元素为1的位置对应的波束上向第k个用户终端或接收装置发送信号，发送功率为p。
基站或发送装置利用下行发送信号生成模块生成向各用户终端或接收装置同时发送的信号，包括导频信号和数据信号。各用户终端或接收装置根据接收的导频信号进行信道估计，利用信道状态信息对数据信号进行相干接收检测。
用户终端或接收装置配置光接收装置、信道估计模块以及信号检测模块，如图5所示。光接收装置是单个光接收单元，或是由光接收单元阵列和透镜组成；光接收装置是单个光接收单元时，接收一个基站发送的信号；光接收装置是由光接收单元阵列和透镜组成时，接收一个或多个不同位置的基站发送的信号，透镜将不同方向的光信号折射到不同的光接收单元进行接收。
各用户终端或接收装置根据接收的导频信号进行信道估计，获取各自的信道状态信息。完整的信道状态信息是基站或发送装置所有的波束到用户终端或接收装置的路径增益，即信道向量hk。当基站或发送装置配置的光发送单元数量较大时，为了降低导频资源的开销，减少需要获得的信道状态信息，根据不同的发送方案估计等效传输信道的状态信息。采用基于MRT/RZF线性预编码的波束域传输时，等效传输信道的状态信息为预编码域每个数据流等效的传输信道增益，即信道向量与预编码向量的内积采用BDMA下行传输时，等效传输信道的状态信息为基站或发送装置为用户终端或接收装置分配的波束集合或波束集合中的波束到该用户终端或接收装置的路径增益，令集合Bk表示向第k个用户终端或接收装置发送信号的协方差矩阵Qk中不为0的元素索引集合，则等效传输信道状态信息为其中，表示根据集合Bk的索引取hk中相应元素构成的子向量。
用户终端或接收装置利用信道状态信息对接收到的数据信号进行相干接收处理，包括数据检测和译码，恢复原始发送信号。
图6和图7分布展示了基站或发送装置配置小规模光发送单元阵列和大规模光发送单元阵列时波束域传输系统和速率。图6考虑基站或发送装置配置12×12个光发送单元阵列同时服务20个用户终端或接收装置的场景，图中展示了MRT/RZF预编码的系统性能，以及BDMA渐进最优设计(BDMA-AD)和BDMA波束分配(BDMA-BA)的系统性能，并与利用CCCP的最优设计(CCCP-OT)以及基站或发送装置没有配置透镜(CT-w/o lens)进行对比。可以看出利用透镜生成波束的波束域传输性能显著高于没有透镜的情况，且BDMA传输方案可以很好的逼近RZF以及最优传输。
图7考虑了光通信应用于大范围的场景，例如候机厅或者体育馆，基站或发送装置配置80×80个光发送单元阵列，同时服务的用户终端或接收装置数有484个，考虑用户终端或接收装置随机分布(random)和均匀分布(uniform)两种情况，可以看出波束域光无线通信可以达到极高的频谱效率，用户终端或接收装置均匀分布时，系统和速率超过2000bits/channel use，用户终端或接收装置随机分布时，系统和速率也达到1500bits/channeluse。
本发明还公开了一种具有双向通信能力的波束域光无线通信方法。基站侧配置光收发端口阵列、透镜、下行发送信号生成模块、上行信道估计模块以及上行信号检测模块，如图8所示。光收发端口是光纤端口或其他同时具有发送和接收光信号功能的端口，不同光收发端口之间利用阻光或反光材料相隔构成光收发端口阵列，光收发端口阵列采用方形阵列或圆形阵列等多种阵列结构之一。透镜是单个透镜对应所有的光收发端口，或是由多个透镜构成的透镜组，每个透镜对应一个或多个光收发端口。
透镜采用单个透镜对应所有光收发端口时，光收发端口阵列位于透镜的焦平面上，每个光收发端口发出的光信号经过透镜折射到某一方向，形成一个波束，不同的光收发端口发出的光信号经过透镜折射，在不同的区域形成波束，基站利用光收发端口阵列以及透镜在其通信范围内生成多波束覆盖或大规模波束覆盖。不同位置的用户终端发出的光信号经过透镜，折射到不同的光收发端口，不同的光收发端口接收不同方向上的信号，基站利用光收发端口以及透镜在其通信范围内划分出不同的接收区域，光收发端口的接收区域与光收发端口形成的发送波束区域相对应。
透镜采用多个透镜构成的透镜组时，一个透镜对应一个或多个光收发端口，每个透镜对应的光收发端口位于该透镜的焦平面上。每个光收发端口发出的光信号经过透镜形成一个波束，或是一个透镜对应的多个光收发端口发出的光信号经过透镜形成一个波束，不同的波束覆盖不同的区域，基站利用光收发端口阵列以及透镜组在其通信范围内生成多波束覆盖或大规模波束覆盖。一个用户终端发出的光信号经过透镜，折射到相应的一个光收发端口或者一个透镜对应的多个光收发端口，基站利用光收发端口以及透镜组在其通信范围内划分出不同的接收区域，光收发端口的接收区域与光收发端口的发送波束区域相对应。
通信过程在波束域中实施，包括波束域光下行传输和波束域光上行传输。波束域光下行传输，基站利用各用户终端的信道状态信息生成发送信号，同一光收发端口阵列中不同的光收发端口发送不同的信号，一个光收发端口阵列可以同时向多个或大量用户终端发送信号。基站采用基于MRT/RZF线性预编码的波束域传输或者波束分多址(BDMA)下行传输等方案，具体传输方案与上述波束域光无线通信的发送方法相同。
波束域光上行传输，多个或大量用户终端同时发送信号，包括导频信号和数据信号，同一光收发端口阵列中不同的光收发端口接收不同方向上的信号。基站根据接收到的导频信号进行信道估计，并利用各用户终端的信道状态信息对接收信号进行相干检测处理，一个光收发端口阵列同时接收多个或大量用户终端的发送信号。
波束域光上行传输过程中，用户终端同时发送信号，第k个用户终端发送的信号为xk，不同光收发端口接收不同方向的信号，基站接收所有用户终端发送的信号之和，可以表示为
其中，为基站侧各接收波束上的噪声向量，其各元素独立同分布，均值为0，方差为σ2。基站根据接收的导频信号进行信道估计，获得各用户终端的信道状态信息hk，并利用其对接收的数据信号进行相干检测处理，包括基于MRC/MMSE线性接收机的波束域传输方案，基于MMSE-SIC联合接收机的波束域传输方案，以及BDMA上行传输方案。
1、基于MRC/MMSE线性接收机的波束域传输方案
上行传输过程中，基站接收到所有用户终端发送信号之和y，利用各用户终端的信道状态信息对接收信号进行检测。考虑两种常用的线性接收方案，即最大比合并(MRC)以及最小均方误差(MMSE)检测。
对于第k个用户终端，基站采用接收向量wk进行接收检测，
对于MRC方案，接收向量：
对于MMSE检测方案，接收向量：
其中，σ2为上行链路噪声方差。基站对检测结果rk进行译码，恢复原始发送信号，获得第k个用户终端的数据信息。
2、基于MMSE-SIC联合接收机的波束域传输方案
具有串行干扰抵消(SIC)的MMSE(MMSE-SIC)联合接收机为一组MMSE接收机，每个MMSE接收机分别估计一路数据流，其为各级接收向量经过串行干扰消除后的结果，具体过程如下：
步骤1，初始化用户索引i＝1，接收信号y(1)＝y。
步骤2，对于第i个用户终端，构造MMSE接收机：
其中，Hi＝[hi hi+1 … hK]T，如果i＞1，构造第i个数据流经过串行干扰消除后的结果：
步骤3，对数据y(i)进行MMSE检测，
并对检测结果ri进行译码，获得第i个数据的估计
步骤4，更新i＝i+1，如果i≤K，返回步骤2，否则，终止算法。
3、BDMA上行传输方案
BDMA上行传输方案中，基站利用各用户终端的信道状态信息，为不同用户终端分配不同的波束集合，不同用户终端的波束集合互不重叠，基站在各用户终端分配的波束上接收检测该用户终端的发送信号，波束分配算法具体过程包括：
步骤1，初始化用户终端索引i＝1，波束索引j＝1，系统和速率R＝0，以及波束分配矩阵Bk＝0。
步骤2，对于用户i，根据第i个用户终端的信道状态信息hi，将用户波束增益按从大到小排序，并将波束增益排序索引记为d＝[d1,d2,…,dN]，其中，d1表示信道增益最大的波束索引。
步骤3，令计算系统和速率Rsum：
其中，pk为第k个用户终端的发送功率。
步骤4，如果Rsum＞R，更新R＝Rsum，令i＝i+1，如果i≤K，则返回步骤3；否则，令
步骤5，令j＝j+1，如果j≤Bm，令i＝1，返回步骤2；否则，终止算法。
上述波束分配算法可以获得基站为各用户终端分配的上行接收波束矩阵Bk，基站在接收波束矩阵Bk的对角线元素为1位置对应的波束上对第k个用户终端的发送信号进行单用户检测。
用户终端侧装置包括光收发装置模块、下行信道估计模块、下行信号检测模块以及上行发送信号生成模块，如图9所示。光收发装置模块是单个光收发端口，或是由光收发端口阵列和透镜组成；光收发装置是单个光收发端口时，接收和发送一个数据流；光收发装置是由光收发端口阵列和透镜组成时，接收单个或多个不同位置基站的发送信号，透镜将不同方向的光信号折射到不同的光收发端口，或向单个或多个不同位置的基站发送信号，透镜将不同光收发端口发出的光信号折射到不同方向。下行信道估计模块以及下行信号检测模块与上述波束域光无线通信的接收方法相同。上行发送信号生成模块生成上行的发送信号，光收发装置采用单个光收发端口时，生成一组导频信号以及数据信号；采用光收发端口阵列和透镜时，生成一组或多组导频信号以及数据信号，并在各基站对应的光收发端口上发送不同的信号。
本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的方法，在没有超过本申请的精神和范围内，可以通过其他的方式实现。当前的实施例只是一种示范性的例子，不应该作为限制，所给出的具体内容不应该限制本申请的目的。例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，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揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，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以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (42)

1.一种波束域光无线通信的发送方法，其特征在于：波束域光无线通信的基站或发送装置配置光发送单元阵列和透镜，光发送单元阵列中的每个光发送单元发出的光信号经过透镜形成某一方向的波束；当基站配置单个透镜，或基站配置多个透镜且其中每个透镜只对应一个光发送单元时，不同光发送单元发出的光信号经过透镜形成不同方向的波束；基站或发送装置利用光发送单元阵列和透镜在其通信范围内形成波束覆盖，不同波束覆盖不同区域，基站或发送装置在波束域内与各个用户终端或接收装置同时通信。
2.根据权利要求1所述波束域光无线通信的发送方法，其特征在于：所述光发送单元为发光二极管或激光二极管，不同光发送单元之间采用阻光或反光材料相隔，构成光发送单元阵列，所述光发送单元阵列采用方形阵列或圆形阵列。
3.根据权利要求1所述波束域光无线通信的发送方法，其特征在于：基站或发送装置配置单个或多个透镜；当配置单个透镜时，光发送单元阵列置于该透镜的焦平面上，每个光发送单元发出的光信号经过透镜折射到某一方向上，具有依赖于发送角度的能量集中特性，形成一个波束；当配置多个透镜时，每个透镜对应一个或多个光发送单元，每个透镜对应的光发送单元置于该透镜的焦平面上，每个光发送单元发出的光信号经过透镜形成一个波束，或是一个透镜对应的多个光发送单元发出的光信号经过该透镜形成一个波束。
4.根据权利要求1所述波束域光无线通信的发送方法，其特征在于：光无线通信过程在波束域中进行，包括波束域光下行传输；所述波束域光下行传输为，基站或发送装置利用各用户终端或接收装置的信道状态信息生成发送信号，同一光发送单元阵列中不同的光发送单元发送不同的信号，则该光发送单元阵列同时向不同用户终端或接收装置传输信号。
5.根据权利要求4所述波束域光无线通信的发送方法，其特征在于：在波束域光下行传输过程中，基站或发送装置利用各用户终端或接收装置的信道状态信息生成发送信号时，采用基于最大比发射或规则化迫零的线性预编码的波束域传输方式或者波束分多址下行传输方式。
6.根据权利要求5所述波束域光无线通信的发送方法，其特征在于：所述波束分多址下行传输方式为，基站或发送装置利用各用户终端或接收装置的信道状态信息进行用户调度以及波束分配，选择能够使用同一时频资源通信的多个用户终端或接收装置，并为同时通信的用户终端或接收装置分配互不重叠的波束集合，基站或发送装置在各用户终端或接收装置分配的波束上向该用户终端或接收装置发送导频信号和数据信号。
7.基于权利要求1所述发送方法的波束域光无线通信的接收方法，其特征在于：用户终端或接收装置通过传输信道接收基站或发送装置在波束域发送的信号，用户终端或接收装置根据接收的导频信号进行信道估计，并利用信道状态信息对数据信号进行相干接收处理。
8.根据权利要求7所述波束域光无线通信的接收方法，其特征在于：所述用户终端或接收装置配置光接收装置，光接收装置为单个光接收单元，或是由光接收单元阵列和透镜组成；当光接收装置是单个光接收单元时，该光接收装置接收一个基站或发送装置的发送信号；当光接收装置是由光接收单元阵列和透镜组成时，该光接收装置接收单个或多个不同位置的基站或发送装置的发送信号，透镜将不同方向的光信号折射到不同的光接收单元。
9.根据权利要求7所述波束域光无线通信的接收方法，其特征在于：所述信道状态信息是基站或发送装置发送的所有波束到该用户终端或接收装置的路径增益；当采用基于最大比发射或规则化迫零的线性预编码的波束域传输方式时，所述信道状态信息是预编码域每个数据流传输的等效信道增益；当采用波束分多址下行传输方式时，所述信道状态信息包括基站或发送装置为各用户终端或接收装置分配的波束或波束集合中波束到该用户终端或接收装置的路径增益。
10.根据权利要求7所述波束域光无线通信的接收方法，其特征在于：所述对数据信号进行相干接收处理，包括信号检测和译码，以及原始发送信号恢复。
11.一种波束域光无线通信系统，其特征在于：包括基站侧发送单元或发送装置，以及用户终端侧接收单元或接收装置；
所述基站侧发送单元或发送装置包括：
光发送单元阵列模块，用于下行传输中发送下行发送信号生成模块生成的信号，每个光发送单元独立发送光信号；
透镜模块，当透镜模块为单个透镜，或透镜模块是由多个透镜构成的透镜组且该透镜组中每个透镜只对应一个光发送单元时，用于将不同光发送单元发出的光信号折射到不同的方向，形成不同的波束；
下行发送信号生成模块，用于生成向不同用户终端侧接收单元或接收装置发送的信号；
所述用户终端侧接收单元或接收装置包括：
光接收模块，用于接收基站侧发送单元或发送装置发送的下行光信号；
信道估计模块，用于根据接收的导频信号估计信道状态信息；
信号检测模块，用于对接收的数据信号进行相干接收处理。
12.根据权利要求11所述波束域光无线通信系统，其特征在于：所述光发送单元为发光二极管或激光二极管，不同光发送单元之间采用阻光或反光材料相隔，构成光发送单元阵列模块，所说光发送单元阵列模块采用方形阵列或圆形阵列。
13.根据权利要求11所述波束域光无线通信系统，其特征在于：所述透镜模块为单个透镜，或是由多个透镜构成的透镜组；当透镜模块为单个透镜时，光发送单元阵列模块置于该透镜的焦平面上，每个光发送单元发出的光信号经过该透镜的折射到某一方向上，具有依赖于发送角度的能量集中特性，形成一个波束；当透镜是由多个透镜构成的透镜组时，每个透镜对应一个或多个光发送单元，每个透镜对应的光发送单元置于该透镜的焦平面上，每个光发送单元发出的光信号经过透镜形成一个波束，或是一个透镜对应的多个光发送单元发出的光信号经过透镜形成一个波束。
14.根据权利要求11所述波束域光无线通信系统，其特征在于：所述基站侧发送单元或发送装置利用光发送单元阵列模块和透镜模块在其通信范围内生成多波束覆盖或大规模波束覆盖，不同光发送单元生成的波束覆盖不同的区域，光无线通信方法在波束域中进行，包括波束域光下行传输；所述波束域光下行传输过程为，基站侧发送单元或发送装置利用各用户终端侧接收单元或接收装置的信道状态信息生成发送信号，同一光发送单元阵列模块中不同的光发送单元发送不同的信号，一个光发送单元阵列模块同时向不同用户终端侧接收单元或接收装置传输信号。
15.根据权利要求11所述波束域光无线通信系统，其特征在于：所述下行发送信号生成模块根据各用户终端侧接收单元或接收装置的信道状态信息生成发送信号时，采用基于最大比发射或规则化迫零的线性预编码的波束域传输方式或者波束分多址下行传输方式。
16.根据权利要求15所述波束域光无线通信系统，其特征在于：所述波束分多址下行传输方式为，基站侧发送单元或发送装置利用各用户终端侧接收单元或接收装置的信道状态信息进行用户调度以及波束分配，选择能够使用同一时频资源通信的多个用户终端侧接收单元或接收装置，并为同时通信的用户终端侧接收单元或接收装置分配互不重叠的波束集合，基站侧发送单元或发送装置在各用户终端侧接收单元或接收装置分配的波束上向该用户终端侧接收单元或接收装置发送导频信号和数据信号。
17.根据权利要求11所述波束域光无线通信系统，其特征在于：所述光接收模块为单个光接收单元，或是由光接收单元阵列和透镜组成；当光接收模块为单个光接收单元时，该光接收模块接收一个基站侧发送单元或发送装置的发送信号；当光接收模块是由光接收单元阵列和透镜组成时，该光接收模块接收单个或多个不同位置的基站侧发送单元或发送装置的发送信号，透镜将不同方向的光信号折射到不同的光接收单元。
18.根据权利要求11所述波束域光无线通信系统，其特征在于：所述信道估计模块根据接收的导频信号估计信道状态信息，所述信道状态信息是基站侧发送单元或发送装置发送的所有波束到该用户终端侧接收单元或接收装置的路径增益；当采用基于最大比发射或规则化迫零的线性预编码的波束域传输方式时，所述信道状态信息是预编码域每个数据流传输的等效信道增益；当采用采用波束分多址下行传输方式时，所述信道状态信息包括基站侧发送单元或发送装置为各用户终端侧接收单元或接收装置分配的波束或波束集合中波束到该用户终端侧接收单元或接收装置的路径增益。
19.根据权利要求11所述波束域光无线通信系统，其特征在于：所述信号检测模块对接收到的数据信号进行相干接收处理的过程包括信号检测和译码，以及原始发送信号恢复。
20.一种波束域光无线双向通信方法，其特征在于：波束域光无线通信的基站配置光收发端口阵列和透镜，每个光收发端口具有发送和接收光信号的功能，每个光收发端口经过透镜形成一个收发波束；当基站配置单个透镜，或基站配置多个透镜且其中每个透镜只对应一个光收发端口时，不同光收发端口经过透镜形成不同方向的收发波束；基站利用光收发端口阵列和透镜在其通信范围内形成多波束覆盖或大规模波束覆盖，不同波束覆盖不同区域，基站在波束域与不同用户终端同时通信。
21.根据权利要求20所述波束域光无线双向通信方法，其特征在于：所述光收发端口是光纤端口，不同光收发端口之间采用阻光或反光材料相隔，构成光收发端口阵列，光收发端口阵列采用方形阵列或圆形阵列。
22.根据权利要求20所述波束域光无线双向通信方法，其特征在于：基站配置单个或多个透镜；当配置单个透镜时，该透镜对应所有的光收发端口，光收发端口阵列置于该透镜的焦平面上，每个光收发端口发出的光信号经过该透镜折射到某一方向上，具有依赖于发送角度的能量集中特性，形成一个波束，某一波束区域内的用户终端发出的光信号经过透镜折射到相应的光收发端口；当配置多个透镜时，每个透镜对应一个或多个光收发端口，每个透镜对应的光收发端口置于该透镜的焦平面上，每个光收发端口发出的光信号经过透镜形成一个波束，或是一个透镜对应的多个光收发端口发出的光信号经过透镜形成一个波束，某一波束区域内的用户终端发出的光信号经过透镜折射到相应的一个光收发端口或该透镜对应的多个光收发端口。
23.根据权利要求20所述波束域光无线双向通信方法，其特征在于：光无线通信过程在波束域中进行，包括波束域光下行传输和波束域光上行传输；所述波束域光下行传输为，基站利用各用户终端的信道状态信息生成发送信号，同一光收发端口阵列中不同的光收发端口发送不同的信号，一个光收发端口阵列同时向不同用户终端发送信号；所述波束域光上行传输为，不同用户终端同时发送信号，同一光收发端口阵列中不同的光收发端口接收不同方向上的信号，基站利用各用户终端的信道状态信息对接收信号进行检测译码，一个光收发端口阵列同时接收不同用户终端的发送信号。
24.根据权利要求23所述波束域光无线双向通信方法，其特征在于：在波束域光下行传输过程中，基站发送的光信号经过传输信道由用户终端进行接收，用户终端根据接收的导频信号进行信道估计，并利用信道状态信息对数据信号进行相干接收处理。
25.根据权利要求23所述波束域光无线双向通信方法，其特征在于：在波束域光下行传输过程中，基站利用各用户终端的信道状态信息生成发送信号时，采用基于最大比发射或规则化迫零的线性预编码的波束域传输方式或者波束分多址下行传输方式。
26.根据权利要求25所述波束域光无线双向通信方法，其特征在于：所述波束分多址下行传输方式为，基站利用各用户终端的信道状态信息进行用户调度以及波束分配，选择能够使用同一时频资源通信的多个用户终端，并为同时通信的用户终端分配互不重叠的波束集合，基站在各用户终端分配的波束上向该用户终端发送导频信号和数据信号。
27.根据权利要求23所述波束域光无线双向通信方法，其特征在于：在波束域光上行传输过程中，不同用户终端同时发送导频信号和数据信号，基站根据接收到的导频信号进行信道估计，并利用各用户终端的信道状态信息对接收到的数据信号进行相干检测处理。
28.根据权利要求27所述波束域光无线双向通信方法，其特征在于：基站利用各用户终端的信道状态信息对接收信号进行检测译码时，采用基于最大比合并或最小均方误差的线性接收机的波束域传输方式，或基于串行干扰抵消的MMSE联合接收机的波束域传输方式，或波束分多址上行传输方式。
29.根据权利要求28所述波束域光无线双向通信方法，其特征在于：所述波束分多址上行传输为，基站利用各用户终端的信道状态信息进行用户调度以及波束分配，选择能够使用同一时频资源通信的多个用户终端，并为同时通信的用户终端分配互不重叠的波束集合，基站在各用户终端分配的波束集合上接收该用户终端的发送信号。
30.根据权利要求20所述波束域光无线双向通信方法，其特征在于：所述用户终端配置光收发装置，光收发装置是单个光收发端口，或是由光收发端口阵列和透镜组成；所述光收发装置是单个光收发端口时，仅接收和发送一个数据流；所述光收发装置是由光收发端口阵列和透镜组成时，接收单个或多个不同位置的基站发送的信号，透镜将不同方向的光信号折射到不同的光收发端口，或向单个或多个不同位置的基站发送信号，透镜将不同光收发端口发出的光信号折射到不同方向。
31.一种波束域光无线双向通信系统，其特征在于：包括基站侧装置和用户终端侧装置；
所述基站侧装置包括：
光收发端口阵列模块，用于下行传输中发送下行发送信号生成模块生成的信号，以及上行传输中接收经透镜模块折射后的光信号，每个光收发端口独立发送和接收光信号；
透镜模块，(a)当透镜模块为单个透镜，或透镜模块是由多个透镜构成的透镜组且该透镜组中每个透镜只对应一个光收发端口时，用于将不同光收发端口发出的光信号折射到不同的方向，形成不同的波束；(b)用于将不同区域用户终端发出的光信号折射到不同的光收发端口；
下行发送信号生成模块，用于生成向不同用户终端发送的信号；
上行信道估计模块，用于根据用户终端发送的导频信号估计各用户终端的信道状态信息；
上行信号检测模块，用于利用各用户终端的信道状态信息，对不同用户终端发送的数据信号进行相干接收处理，恢复各用户终端的发送信号；
所述用户终端侧装置包括：
光收发模块，用于接收基站发送的下行光信号，以及上行传输中发送上行发送信号生成模块生成的信号；
下行信道估计模块，用于根据接收的导频信号估计信道状态信息；
下行信号检测模块，用于利用信道状态信息对数据信号进行相干接收处理；
上行发送信号生成模块，用于生成用户终端的上行发送信号。
32.根据权利要求31所述波束域光无线双向通信系统，其特征在于：所述光收发端口是光纤端口，具有发送和接收光信号两种功能，不同光收发端口之间采用阻光或反光材料相隔，构成光收发端口阵列模块，所述光收发端口阵列模块采用方形阵列或圆形阵列。
33.根据权利要求31所述波束域光无线双向通信系统，其特征在于：所述透镜模块是单个透镜，或是由多个透镜构成的透镜组；当透镜模块为单个透镜时，该透镜对应所有的光收发端口，光收发端口阵列置于透镜的焦平面上，每个光收发端口发出的光信号经过透镜折射到某一方向上，具有依赖于发送角度的能量集中特性，形成一个波束，某一波束区域内的用户终端发出的光信号经过透镜折射到相应的光收发端口；当透镜模块是由多个透镜构成的透镜组时，每个透镜对应一个或多个光收发端口，每个透镜对应的光收发端口置于该透镜的焦平面上，每个光收发端口发出的光信号经过透镜形成一个波束，或是一个透镜对应的多个光收发端口发出的光信号经过透镜形成一个波束，某一波束区域内的用户终端发出的光信号经过透镜，折射到相应的一个光收发端口或一个透镜对应的多个光收发端口。
34.根据权利要求31所述波束域光无线双向通信系统，其特征在于：所述基站利用光收发端口阵列模块和透镜模块在其通信范围内生成多波束覆盖或大规模波束覆盖，不同光收发端口生成的波束覆盖不同的区域，不同区域的用户终端发出的光信号经过透镜模块折射到不同的光收发端口，不同的光收发端口接收不同方向的信号；光无线双向通信过程在波束域中进行，包括波束域光下行传输和波束域光上行传输；所述波束域光下行传输为，基站利用各用户终端的信道状态信息生成发送信号，同一光收发端口阵列模块中不同的光收发端口发送不同的信号，一个光收发端口阵列模块同时向不同用户终端发送信号；所述波束域光上行传输为，不同用户终端同时发送信号，同一光收发端口阵列模块中不同的光收发端口接收不同方向上的信号，基站利用各用户终端的信道状态信息对接收信号进行检测译码，一个光收发端口阵列模块同时接收不同用户终端的发送信号。
35.根据权利要求31所述波束域光无线双向通信系统，其特征在于：所述下行发送信号生成模块利用各用户终端的信道状态信息生成发送信号时，采用基于最大比发射或规则化迫零的线性预编码的波束域传输方式或者波束分多址下行传输方式。
36.根据权利要求35所述波束域光无线双向通信系统，其特征在于：所述波束分多址下行传输方式为，基站利用各用户终端的信道状态信息进行用户调度以及波束分配，选择能够使用同一时频资源通信的多个用户终端，并为同时通信的用户终端分配互不重叠的波束集合，基站在各用户终端分配的波束上向该用户终端发送信号。
37.根据权利要求31所述波束域光无线双向通信系统，其特征在于：所述上行信号检测模块利用各用户终端的信道状态信息对接收信号进行检测译码时，采用基于最大比合并或最小均方误差的线性接收机的波束域传输方式，或基于串行干扰抵消的MMSE联合接收机的波束域传输方式，或波束分多址上行传输方式。
38.根据权利要求37所述波束域光无线双向通信系统，其特征在于：所述波束分多址上行传输为，基站利用各用户终端的信道状态信息进行用户调度以及波束分配，选择能够使用同一时频资源通信的多个用户终端，并为同时通信的用户终端分配互不重叠的波束集合，基站在各用户终端分配的波束集合上接收该用户终端的发送信号。
39.根据权利要求31所述波束域光无线双向通信系统，其特征在于：所述光收发模块是单个光收发端口，或是由光收发端口阵列和透镜组成；当光收发模块是单个光收发端口时，仅接收和发送一个数据流；当光收发模块是由光收发端口阵列和透镜组成时，接收一个或多个不同位置的基站发送的信号，透镜将不同方向的光信号折射到不同的光收发端口，或向一个或多个不同位置的基站发送信号，透镜将不同的光收发端口发出的光信号折射到不同方向。
40.根据权利要求39所述波束域光无线双向通信系统，其特征在于：所述上行发送信号生成模块生成用户终端的上行发送信号，当光收发模块为单个光收发端口时，所述上行发送信号生成模块生成一组导频信号和数据信号；当光收发模块由光收发端口阵列和透镜组成时，所述上行发送信号生成模块根据基站数生成单个或多组导频信号和数据信号，并在各基站对应的光收发端口上发送不同的信号。
41.根据权利要求31所述波束域光无线双向通信系统，其特征在于：所述下行信道估计模块根据接收的导频信号估计信道状态信息，所述信道状态信息包括基站发送所有波束到该用户终端的路径增益；当采用基于最大比发射或规则化迫零的线性预编码的波束域传输方式时，所述信道状态信息包括预编码域每个数据流传输的等效信道增益；当采用波束分多址下行传输方式时，所述信道状态信息包括基站为各用户终端分配的波束或波束集合中波束到该用户终端的路径增益。
42.根据权利要求31所述波束域光无线双向通信系统，其特征在于：所述下行信号检测模块利用信道状态信息对接收到的数据信号进行的相干接收处理过程包括信号检测和译码，以及原始发送信号恢复。
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019132743A1 (en) * 2017-12-27 2019-07-04 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Methods, systems and units of a distributed base staton system for handling downlink communication
CN110392440B (zh) 2018-04-16 2021-07-20 华为技术有限公司 并行传输方法和装置
US10756874B2 (en) 2018-05-15 2020-08-25 Google Llc Beam search pilots for paging channel communications
CN110535528A (zh) * 2019-08-14 2019-12-03 东南大学 波束域网络大规模mimo无线光通信系统及通信方法
WO2021164027A1 (zh) * 2020-02-21 2021-08-26 Oppo广东移动通信有限公司 一种mimo通信方法及系统、接收节点
CN111565069B (zh) * 2020-04-10 2021-02-09 东南大学 光纤使能光无线通信系统及方法
CN112600620A (zh) * 2020-11-09 2021-04-02 武汉光谷航天三江激光产业技术研究院有限公司 一种大范围一对多单向激光通信装置及方法
CN113285903B (zh) * 2021-05-21 2023-02-14 东南大学 一种大规模mimo-ofdm光无线通信系统及其低峰均比通信方法
CN115037366B (zh) * 2022-06-20 2023-09-19 电子科技大学 一种激光任意多用户全双工无线光通信系统及方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012167135A1 (en) * 2011-06-03 2012-12-06 Skyfiber, Inc Active tracking for free-space optical communication systems

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6522437B2 (en) * 2001-02-15 2003-02-18 Harris Corporation Agile multi-beam free-space optical communication apparatus
EP1233551B1 (en) * 2001-02-15 2005-08-03 NTT DoCoMo, Inc. Optical transmitting/receiving method and system, and optical communication network
US20030022694A1 (en) * 2001-05-02 2003-01-30 Randall Olsen Communication system with multi-beam communication antenna
JP2009117747A (ja) * 2007-11-09 2009-05-28 Sharp Corp 装置
CN102916735B (zh) * 2012-10-17 2016-06-08 东南大学 利用大规模天线阵列的无线通信方法
EP2949001B1 (en) * 2013-01-28 2020-03-11 BAE Systems PLC Directional multiband antenna
CN103414519B (zh) * 2013-07-01 2016-09-07 中国科学院上海光学精密机械研究所 光控微波波束形成器
US20160087336A1 (en) * 2014-09-24 2016-03-24 Alexander Maltsev Systems and methods for optimizing wireless communication
CN104702324B (zh) * 2015-03-17 2018-09-28 东南大学 大规模mimo下行链路自适应传输方法
CN105933979B (zh) * 2016-04-12 2019-06-25 东南大学 多小区bdma传输功率分配方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012167135A1 (en) * 2011-06-03 2012-12-06 Skyfiber, Inc Active tracking for free-space optical communication systems

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