CN108781106A - 用于空间调制及相关联的接收器设备的技术 - Google Patents

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CN108781106A CN201780014985.5A CN201780014985A CN108781106A CN 108781106 A CN108781106 A CN 108781106A CN 201780014985 A CN201780014985 A CN 201780014985A CN 108781106 A CN108781106 A CN 108781106A
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Abstract

本发明涉及一种从至少一个发送天线(EA)传输至n个接收天线(RA)中的全部或一些的方法，包括：至少一个传输步骤：适合用于在预定的整数k的符号时间内通过使用从发送天线至所述n个接收天线(RA)中的任意一个接收天线的聚焦的缺失而发送第一二进制信息项；和/或功率调制，通过至少一个发送天线(EA)发送，有助于第二二进制信息项的编码。本发明还涉及一种适合用于根据所述/该方法接收的接收器‑解码器(REC)。

Description

用于空间调制及相关联的接收器设备的技术
技术领域
本发明涉及经由无线电电传输的数字通信。更具体地，本发明涉及实施空间调制的多天线系统中的信道传输容量的增加。
背景技术
对于经由无线电电信号的发射和接收的传输系统的实施，存在无数种调制技术。最近，在各种现有调制之中，出现了空间调制的技术，其中，在预定的时间间隔内分别发射至一个或多个接收器的一个或多个发射器的激活对通过使用另一调制(符号的传输)而携带的数据之外的信息进行编码。例如，这些空间调制包括RASK调制(来自“接收天线移键控”的首字母缩写)和RSM(来自“接收空间调制”的首字母缩写)。
题为“PROCEDE DE TRANSMISSION D'UN SIGNAL SOURCE,PROCEDE DE RECEPTIOND'UN SIGNAL EMIS,EMETTEUR,RECEPTEUR,SIGNAL ET PROGRAMMES D'ORDINATEURCORRESPONDANTS”的公开号2 524 229的法国专利申请FR 09 591 52(法国电信，2009年12月17日)描述了一种用于将包括多个二进制序列的源信号传输至NR个接收器天线的方法，NR大于或等于二。根据该文献中描述的方法，在预滤波操作中，对于源信号的二进制序列，实施了朝向至少一个接收器天线(被称为目标天线)的聚焦。而且，再次根据该方法，根据旨在被发射的二进制序列的值选定目标天线及相关联的聚焦预滤波。
这种类型的调制能提高实施方式的复杂性与信道容量之比。
发明内容
本发明提出了一种传输方法，允许至少通过提出一种用于将包括多个二进制序列的信号从至少一个发射器天线传输至n个接收器天线中的全部或部分的方法而提高实施空间调制的电信信道容量，n是大于或等于2的整数，在发射源信号的二进制序列中的一个二进制序列的步骤之前，该方法实施了朝向n个接收器天线之中的目标天线聚焦二进制序列的可能的预滤波，并且根据第一二进制序列的值选定可能的相关联的聚焦预滤波，方法进一步包括：
至少一个传输步骤，适合用于在预定的整数k的符号时间(持续时间)内通过使用朝向n个接收器天线中的每个接收器天线聚焦的同时的和专门的缺失来发送第一条二进制信息(二进制或M进制)；
可选地，通过至少一个发射器天线发射的功率的调制，有助于第二条二进制信息(二进制或M进制)的编码。
朝向这些天线(零发射功率)的任意一个射束的激活的缺失、或(对于全部激活的射束)大致降低至预定的功率阈值以下的功率的发射被视为朝向全部n个接收天线的聚焦的专门缺失。
根据本发明的一个实施方式，第二条二进制信息与第一条二进制信息一起形成能够被如此解释的同一单条二进制信息。
有利地，整数k的符号时间小于或等于预定的数目，例如，诸如5等。
有利地，功率调制包括从预定的整数p的功率值的间隔中选择功率值的间隔。
根据本发明的一个实施方式，对于每个新的符号时间，旨在激活射束(在发射时)的接收天线RAn的数目是变化的并且在0与n之间。
本发明还涉及一种设置用于接收和解码包括多个二进制序列的信号的至少一个二进制序列的接收器设备，在通过远程发射器发射之前，所述序列已经经受朝向n个接收器天线之中的零个、一个、或多个目标天线聚焦的预滤波；
并且根据二进制序列的值选定相关联的聚焦预滤波。
此处，朝向一个或多个天线的术语“聚焦的预滤波”指旨在定义根据在符号时间内发送的序列必须激活哪些发射射束(并且结果哪些射束必须被激活)的一组操作。
由此，完成预滤波并不一定意味必须在预滤波之后存在激活的射束，但是，序列与目标天线的组合之间存在调换，该组合可以包括(目标天线)完全缺失射束的情况。
接收器设备进一步包括：
用于解码第一条二进制信息的模块，在预定的整数k的符号时间内，通过使用从至少一个远程发射器朝向连接至所述接收器的全部天线聚焦的故意缺失而发送并且至少部分编码第一条二进制信息；
和/或模块，用于解码通过至少一个远程发射器天线发射的功率的调制而编码的第二条二进制信息。
最后，本发明涉及一种计算机程序产品，当在计算机上执行该程序时，能在直接加载到包括用于执行上述所述方法的所述步骤的软件代码的各部分的计算机的内部存储器中。
附图说明
在阅读下列描述之后，将能更好地理解本发明，并且其他特征和优势将变得显而易见，描述参考了所附附图，其中：
图1示出了根据归属于现有技术的RASK技术的经由无线电频率进行数据的通信的系统。
图2示出了根据本发明的具体及非限制性实施方式的在第一符号时间内经由无线电频率的数据的电信系统。
图3示出了图2中已经示出的第二符号时间内的电信系统。
图4示出了图2和图3中已经示出的第三符号时间内的电信系统。
具体实施方式
在图1至图4中，示出的模块是可以或不可以与物理区分单元对应的功能单元。例如，这些模块或其中一些被一起分组成单个部件、或由相同软件的功能构成。相反，根据其他实施方式，特定模块由独立的物理实体构成。
图1示出了根据归属于现有技术的技术经由无线电频率通信进行数据通信的系统。该系统实施了RASK调制(取自“接收天线移键控”的首字母缩写)。发射器EA适合用于朝向一个或多个接收器天线RA1、RA2、RA3、以及RA4创建一个或多个射束B1、B2、B3、B4。具体地，发射器天线EA根据由预滤波模块PF实施的聚焦预滤波进行操作，预滤波模块PF根据从预滤波模块PF的输入链路DE接收的、待发送的逻辑字控制射束B1、B2、B3、B4中的每个射束的存在和缺失。根据该技术，始终存在至少一个激活射束。在控制器CTR的控制下，经由链路DE将从天线EA发送的逻辑信息(或逻辑字)顺次提供至预滤波模块PF。控制器CTR读取从数据源DS并且通过链路DL发送的信息。因为已为数字设备和调制领域技术人员所熟知并且对于理解所描述的调制系统没有用处，所以此处不再进一步描述用于控制CTR的元素的全部特征、预滤波PF、通过链路DL和DE的数据的传送。
控制器CTR、预滤波模块PF、以及发射器天线EA一起形成实施用于包括RASK空间调制的数据的通信(数据的传输)的技术的发射器站。
根据该技术，建立二进制值(二进制字或二进制字的片段)的组合与该组目标天线之中的一目标天线之间的对应性的查询表(映射)。
由此，例如，被分配最低二进制权重的天线RA1与二进制序列00对应。同样，二进制序列01被分配给天线RA2，并且序列10和11被分别分配给图1中的天线RA3和RA4。此处，RA4与具有最大权重的二进制元素相关联。
如果二进制序列“00101101”来自数据源DS，则为了从发射器天线EA发射，在控制器CTR的控制下，聚焦预滤波模块PF允许根据预定义的查询表顺次创建传输射束B1(对于字“00”)，然后，B3(对于字“10”)，然后，B4(对于字“11”)，并且最后B2(对于字“01”)。
由此，预滤波PF实施了空间聚焦(也被称为预编码)的技术。
已知，该技术进一步应用于发送至一个或多个接收天线RAj的多个发射器天线EAi。
该技术以二进制值(二进制字、二进制字的片段)和分别与这些值相关联的目标天线之间的预定义对应性为基础。
图2示出了根据本发明的具体及非限制性实施方式的经由无线电频率的数据的电信系统。根据本发明的系统包括适合用于朝向一个或多个接收器天线RA1、RA2、以及RA3创建一个或多个射束B1、B2、B3的发射器EA。具体地，发射器天线EA根据由预滤波模块PF实施的聚集预滤波进行操作，预滤波模块PF根据从预滤波功能的输入链路DE接收的、待发送的逻辑字控制射束B1、B2(附图中未示出)、以及B3中的每个射束的存在或缺失。在控制器CTR的控制下，经由链路DE将从天线EA发送的逻辑信息(或逻辑字)顺次提供至预滤波模块PF。控制器CTR读取从数据源DS并且通过链路DL发送的信息。因为已为本技术领域人员所熟知并且不能用于理解本发明，所以此处不再进一步描述用于控制CTR的元素的全部特征、预滤波PF、通过链路DL和DE的数据的传送。
控制器CTR、预滤波模块PF、以及发射器天线EA一起形成根据本发明的发射器站，从而实现了包括新的空间调制的数据的通信(数据的传输)的技术。
灵巧地，所使用的空间调制允许在一个或多个符号时间内通过使用朝向所述n个接收器天线RA中的任意一个天线聚焦的缺失发送第一条二进制信息SEQ1。
实际上，根据本发明的优选实施方式的空间调制技术以下列原理为基础：
对于接收天线RAn中的每个天线，射束(的存在)的检测代表了接收二进制元素的值并且检测的射束的缺失代表了可以用于相同元素的另一二进制值。由此，接收器天线中的射束的存在能够与逻辑“1”对应并且其缺失与逻辑“0”对应，或者反之亦然。
有利地，在一个或多个符号时间内，所使用的信道的全部射束(可以是被激活的B1、B2、以及B3)的缺失有助于对通过信道发送的一条信息进行编码。这对于根据现有技术的空间调制则是不可能的。
因此，EA与三个天线RA1、RA2、以及RA3之间的传输信道容量为：
C＝n，其中，n是接收天线的数目。
即，以所描述的C＝3为例。
有利地，与在根据现有技术的空间调制中实施的已知原理(实例：RASK)相反，根据本发明的空间调制技术所使用的天线的数目不一定必须是二的幂。
例如，发射器与三个接收天线之间的RASK中的传输信道容量为：
CRASK＝Log2n
即，对于具有单一发射器的三个接收天线，当使用RASK调制时，信道容量等于1.584963。
由此，根据本发明的空间调制的技术的实施允许有利地改善实施方式的复杂性与所使用的电信(传输)信道的容量之比。
此处，术语“符号时间”和“符号持续时间”指能通过所使用的传输信道传输的、与各个可辨别的符号的传输相关联的传输的基本持续时间。
图2示出了二进制序列SEQ1(具有值“101000111”)的片段(三元组)“101”在第一符号时间TS1内的传输。根据上述所述原理，聚焦预滤波模块在符号时间TS1内完成传输射束B1和B3的激活以及传输射束B2的缺失。由此，激活的射束B1对逻辑“1”进行编码、去激活的射束B2对逻辑“0”进行编码，并且本传输射束B3对逻辑“1”进行编码。由天线RA1、RA2、以及RA3接收的二进制元素(“0”或“1”)的三元组对用于在接收端上重构被发送的序列SEQ 1的逻辑序列“101”进行编码。
根据相同的原理，图3示出了序列SEQ1中的二进制元素的后续片段(三元组)在TS1之后的符号时间TS2内的发射。对于该序列，其值等于“000”，聚焦预滤波模块完成三个传输射束B1、B2、以及B3的同时去激活。该传输步骤(在符号时间TS2内)与SEQ1的序列部分“000”的接收对应。
最后，并且根据空间调制的相同原理，图4示出了序列SEQ1的三元组“111”在TS2之后的符号时间TS3内的传输。在该符号时间TS3内，通过聚焦预滤波模块PF同时激活三个射束B1、B2、以及B3。
图2、图3、以及图4一起示出了被示出为具有值“101000111”的序列SEQ1的片段(三元组)的传输。
当然，根据相同的原理，在包括整数倍数k的符号时间的周期内可以发送任意二进制序列SEQ。
再次，根据相同的原理，通过实施多个发射器EAn的传输信道可以朝向多个接收天线RAn发送二进制序列SEQ。
根据本发明的第二实施方式，传输系统完成射束B1、B2、以及B3中的每个射束的功率调制。由此，根据在符号时间内发送的二进制序列，从多样性p的预定义功率范围(间隔)内选定各个射束的功率。
根据该第二实施方式，连接至一个或多个天线RAn的一个或多个接收器/解码器模块适合用于区分所使用的各个功率水平并且有助于对在符号时间内发送的二进制序列SEQ进行编码。为此，接收器/解码模块包括用于检测所接收的功率的水平的一个或多个系统。
有利地，能够组合分别针对第一条二进制信息和第二条二进制信息(二进制序列)的传输而描述和使用的第一实施方式和第二实施方式。由此，第一条信息和第二条信息形成通过根据所描述的优选实施方式(上面第一实施方式)并且进一步使用上面在第二实施方式中描述的功率调制的空间调制而发送的单一一条信息。
根据所描述的空间调制的原理而发送的序列SEQ的重构使用了适合用于接收并且解码至少该二进制序列SEQ的接收器REC。
在朝向远程EA的n个天线RAn之中的一个或多个目标天线发射之前，被发送至接收器REC并且由所述接收器接收的序列SEQ通过PF经过聚焦预滤波并且可选地经过经由射束Bn发送的功率调制。
由此，为了完成序列的重构，接收器/解码器REC包括：
模块DEC1，在预定的整数k的符号时间内，用于解码通过使用从至少一个远程发射器朝向连接至所述接收器REC的任意一个(或朝向全部而缺失)天线聚焦的故意缺失而发送并且被至少部分编码的第一条二进制信息；
和/或模块DEC2，用于解码通过至少一个远程发射器天线EA发射的功率的调制而被编码的第二条二进制信息。
根据本实施方式的替代方式，模块DEC1与DEC2可以相同。
本发明不仅涉及上述所述实施方式，而且更宽泛地涉及任意空间调制，其中，在一个或多个符号时间内，通过朝向接收所使用的各个天线的传输射束的同时缺失，并且可选地，进一步针对全部或部分射束使用功率调制，能完成信息的全部或部分编码。

Claims (12)

1.用于将包括多个二进制序列(SEQn)的源信号从至少一个发射器天线(EA)传输至n个接收器天线(RA)中的全部或部分的方法，n是大于或等于2的整数，在发射所述源信号的所述二进制序列(SEQ)中的一个二进制序列的步骤之前，所述方法实施朝向所述n个接收器天线(RA)之中的一个目标天线聚焦所述二进制序列(SEQ)的预滤波；
并且根据第一二进制序列的值选定相关联的聚焦预滤波，所述方法的特征在于其进一步包括：
至少一个传输步骤，适合用于在预定的整数k的符号时间内通过使用朝向所述n个接收器天线(RA)中的每个接收器天线的聚焦的同时缺失而发送第一条二进制信息；
以及/或者由所述至少一个发射器天线(EA)发射的功率的调制，有助于第二条二进制信息的编码。
2.根据权利要求1所述的传输方法，特征在于所述第二条二进制信息与所述第一条二进制信息相同。
3.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，特征在于所述整数k的符号时间小于或等于xxx。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，特征在于功率调制包括从预定的整数p的功率值的间隔中选择功率值的间隔。
5.适合用于接收并且解码包括多个二进制序列(SEQn)的信号的至少一个二进制序列(SEQ)的接收器设备(REC)，在通过远程发射器发射之前，所述序列(SEQ)经受朝向n个接收器天线(RA)之中的一个目标天线聚焦的预滤波；
并且根据所述二进制序列(SEQ)的值选定相关联的聚焦预滤波，所述接收器(REC)的特征在于其进一步包括：
模块(DEC1)，在预定的整数k的符号时间内，用于解码通过使用从至少一个远程发射器朝向连接至所述接收器(REC)的全部天线聚焦的故意缺失而发送并且被至少部分编码的第一条二进制信息；
和/或模块(DEC2)，用于解码由至少一个远程发射器天线(EA)发射的功率的调制而被编码的第二条二进制信息。
6.计算机程序产品，当在计算机上执行所述程序时，能被直接加载到包括用于执行根据权利要求1至4中任一项所述的方法的步骤的软件代码的各部分的计算机的内部存储器中。
7.用于将包括多个二进制序列(SEQn)的源信号从至少一个发射器天线(EA)传输至n个接收器天线(RA)中的全部或部分的方法，n是大于或等于2的整数，在发射所述源信号的所述二进制序列(SEQ)中的一个二进制序列的步骤之前，所述方法实施朝向所述n个接收器天线(RA)之中的一个目标天线聚焦所述二进制序列(SEQ)的预滤波；
并且根据第一二进制序列的值选定相关联的聚焦预滤波，所述方法的特征在于其进一步包括：
至少一个传输步骤，适合用于在预定的整数k的符号时间内通过使用朝向所述n个接收器天线(RA)中的任意一个接收器天线的聚焦的缺失而发送第一条二进制信息；
和/或通过所述至少一个发射器天线(EA)发射的功率的调制，有助于第二条二进制信息的编码。
8.根据权利要求1所述的传输方法，特征在于所述第二条二进制信息与所述第一条二进制信息相同。
9.根据权利要求1和2中任一项所述的方法，特征在于所述整数k的符号时间小于或等于4。
10.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，特征在于功率调制包括从预定的整数p的功率值的间隔中选择功率值的间隔。
11.适合用于接收并且解码包括多个二进制序列(SEQn)的信号(SIG)的至少一个二进制序列(SEQ)的接收器设备(REC)，在由远程发射器发射之前，所述序列(SEQ)经受朝向n个接收器天线(RA)之中的一个目标天线聚焦的预滤波；
并且根据所述二进制序列(SEQ)的值选定相关联的聚焦预滤波，所述接收器(REC)的特征在于其进一步包括：
模块(DEC1)，在预定的整数k的符号时间内，用于解码通过使用从至少一个远程发射器朝向连接至所述接收器(REC)的一个天线聚焦的故意缺失而发送并且被至少部分编码的第一条二进制信息；
和/或模块(DEC2)，用于解码通过至少一个远程发射器天线发射的功率的调制而被编码的第二条二进制信息。
12.计算机程序产品，当在计算机上执行所述程序时，所述计算机程序产品能被直接加载到包括用于执行根据权利要求1至4中任一项所述的方法的步骤的软件代码的各部分的计算机的内部存储器中。
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