CN109076452B

CN109076452B - 到能量检测接收器的可靠通信

Info

Publication number: CN109076452B
Application number: CN201680085487.5A
Authority: CN
Inventors: M.黑斯勒; E.比约恩松; M.卡尔松; E.G.拉尔松
Original assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 2016-03-07
Filing date: 2016-03-07
Publication date: 2022-02-15
Anticipated expiration: 2036-03-07
Also published as: WO2017152929A1; CN109076452A; US11064438B2; EP3427520B1; US20190281552A1; EP3427520A1

Abstract

一种用于检测数据传送的方法，所述方法包含测量第一时间间隔内对于预定的多个不同时间‑频率传送资源的每一个资源的信号等级、对测量的信号等级进行非相关求和、并将该和与至少第一阈值进行比较，以确定以无线接收器为目标的信道硬化的信号是否存在。一种用于编码信道硬化的信号的对应方法包括在第一时间间隔中并使用M个天线端口和T1个时间‑频率资源，传送M×T1个符号的阵列X，其中该阵列的每一行对应于所述M个天线端口中的一个天线端口，并且该阵列X的每一列对应于T1个时间‑频率资源的第一集合中的一个资源。X满足表达式XX^H=aI，其中X^H是X的共轭转置，I是单位矩阵，并且a是常数。

Description

到能量检测接收器的可靠通信

技术领域

本公开一般涉及无线通信，并且更具体地涉及用于传送和接收为高可靠性、低功率检测而设计的信号的技术。

背景技术

随着所谓的物联网的发展，预计数千万台小型、低功率装置将被部署为传感器、控制装置及诸如此类。这些装置中的许多将由电池供电。因此，这些装置消消耗可能少的能量是至关重要的，尤其是在没有积极参与和周围无线网络的通信时。

同时，这些装置应当最好至少在某些方面与现有4G无线网络和/或正在发展的5G无线网络兼容。然而，这些网络通常具有相当复杂的无线电接入技术，要求使用精密的硬件和计算复杂的信号处理。更进一步，许多装置可能被部署在人口高流量区域之外的位置，这意味着在许多情况下，用可靠可检测的和可解码的无线电信号到达这些装置，而不对其它无线装置造成不适当的干扰，可能是有挑战性的。所有这些问题使得针对物联网的超低功率接收器电路的开发非常具有挑战性。

发明内容

当前公开的技术的一些实施例通过在传送器利用天线的大型阵列（array）来促进低功率接收器装置的设计和部署。通过向接收器装置传送幅值调制的（例如，开-关-键控的）空间-时间编码信号，能够利用信道硬化现象，使得在接收器装置中的能量检测器的接收信号较少受到信道波动的影响（因为在传送器使用了更多的天线）。然后，控制信息能够通过以下方式来被传递：调制传送信号的功率、通过加上在一段间隔上接收到的能量来在装置处理信号、以及接着进行假设检验以确定传送信号功率。

一个示例实施例是一种在无线接收器中用于检测数据传送的方法，其中所述方法包含测量第一时间间隔内对于预定的多个不同时间-频率传送资源的每一个资源的信号等级，并且对测量的信号等级进行非相干求和以获得和。所述方法还包含将所述和与至少第一阈值进行比较，以确定在第一时间间隔中以无线接收器为目标的信道硬化的信号是否存在。

当前公开的技术的另一个实施例是一种在无线传送器中用于编码信号的对应方法。所述方法包括在第一时间间隔中以及使用M个天线端口和T1个时间-频率资源的第一集合来传送M×T1个符号的阵列X，其中该阵列的每一行对应于所述M个天线端口中的一个天线端口，以及该阵列X的每一列对应于T1个时间-频率资源的所述第一集合中的一个资源。X满足表达式XX^H=aI，其中X^H是X的共轭转置，I是单位矩阵，并且a是常数，以及阵列X的行由正交的、长度为T1的Zadoff-Chu序列组成。

另一实施例是一种无线接收器，其包括:能量检测器电路，配置成测量第一时间间隔内对于预定的多个不同时间-频率传送资源的每一个资源的信号等级；以及求和电路，配置成对所测量的信号等级进行非相干求和以获得和。该无线接收器还包括比较器电路，该比较器电路配置成将所述和与至少第一阈值进行比较，以确定在第一时间间隔中以无线接收器为目标的信道硬化的信号是否存在。

仍有的另一实施例是一种无线传送器，其包括至少M个天线元件的阵列和传送器电路，所述传送器电路经由M个天线端口耦合到该阵列，并且配置成在第一时间间隔中以及使用所述M个天线端口和T1个时间-频率资源的第一集合来传送M×T1个符号的阵列X。该阵列的每一行对应于所述M个天线端口中的一个天线端口，以及该阵列X的每一列对应于T1个时间-频率资源的第一集合中的一个资源。X满足表达式XX^H=aI，其中X^H是X的共轭转置，I是单位矩阵，并且a是常数，其中阵列X的行由正交的、长度为T1的Zadoff-Chu序列组成。

在附图中示出并在下面详细描述当前公开的技术和设备的这些和其它方面和实施例。

附图说明

图1示出了当前公开的信道硬化传送技术的示例实现的检测间隔。

图2显示了对于普通数据传送的检测间隔，以用于与图1的比较。

图3示出了对于示例信道硬化的传送和对于普通数据传送的错误检测概率。

图4是示出由无线接收器实现的示例方法的过程流程图。

图5是示出由无线传送器实现的示例方法的过程流程图。

图6是示出示例无线接收器的组件的框图。

图7是示出示例无线传送器的组件的框图。

具体实施方式

如上所讨论的，无线趋势需求超低功率、高可靠性接收器装置的可用性。降低这些装置中功率的一种方法是，当没有正在进行的活动通信时，去除激活（deactivate）大部分电路，只留下极低功率的接收器电路是活动的以针对由无线网络传送的“唤醒”信号进行监测。然而，如果使用常规技术和信号格式（如4G无线网络中使用的技术和信号格式，如第三代合作伙伴项目的成员所开发和部署的长期演进（LTE）网络使用的正交频分复用（OFDM）信号格式和协议）来传送该唤醒信号，则要求复杂的接收器和信号处理过程，使得难以取得超低功耗。为了发送控制信号来唤醒电池供电的装置，例如低功率传感器，因此可优选的是具有仅要求低功率接收器硬件的能量高效的、低复杂度的通信方案。同时，通信必须高度可靠，以便在目标装置正确接收和解码控制信号。

一个非常简单且节能的接收器是能量检测器，其仅测量特定时间-频率资源中的总接收信号能量，即给定时间间隔上给定频率范围中的总接收信号能量。（所述测量可以反映接收信号的幅值、功率或能量；对于当前的目的，这些是等效的。）最基本的是，装置能够利用这种功率测量来决定是否存在信号或者是否仅存在噪声。利用多个阈值，除了噪声之外，装置还可能够区分两个或更多不同的信号功率等级。

在被配置用于基本信号检测的装置中，如果测量的能量超过预定义阈值，则传感器断定存在信号。从数学上讲，这能够说是一个假设检验:

零假设（H0）: r = n

备选假设（H1）: r = s + n

这里，r是接收信号，具有信号部分s和噪声部分n。将接收信号能量|r|²与阈值进行比较，这导致能够容易实现的判定。对应于|r|²的值只能使用能量检测器来测量。

实践中，信号部分s将是信道衰落系数h和传送符号x的乘积，即s = h×x。由于信道传播环境中的物理变化（例如，小尺度衰落）会使衰落系数的幅值|h|变化数十dB，所以接收信号能量能够大幅波动，并且x不能以高可靠性被检测。

为了在针对网络中某些装置的信号之间进行区分，这些装置可能想要查看假设检验的序列，做出假设判定的序列（例如H0、H1、H1、H0…H1），并将这些映射到二进制序列（例如0110…1），如果该序列被正确解码，该二进制序列会识别期望的装置。然而，当衰落h在不同假设检验之间变化时，这个过程很难变得稳健，因为在一些检验中|h|可能是小的。

根据当前公开的技术的一些实施例，这些问题通过在传送器利用天线的阵列来解决。通过向用户装置发送幅值调制的空间-时间编码信号，能够利用“信道硬化”现象，使得从能量检测器接收的信号较少受到信道波动的影响，因为在传送器使用了更多的天线。然后，控制信息能够通过以下方式被传递：调制传送信号的功率、通过加上在一段间隔上接收到的能量来在装置处理信号、以及接着进行假设检验以确定传送信号功率。

更详细地说，如果传送器配备有许多天线，小尺度衰落波动能够由于一种叫做信道硬化的现象而被减轻。如上所提到的，单个衰落系数的幅值|h|可能变化许多dB，这使得可靠的检测成为问题。信道硬化是当信号在具有相对不相关的信道实现的多条路径上已传播时，接收信号波动较小的效果。让h^H=[ h₁ h₂…h_M ]表示具有M个天线的传送器和单天线传感器之间的M维信道。当信号s在天线上均匀分布时，有效平方信道幅值是

。

这个结果的一个重要特性是它的方差随着M的增加而减小。例如，对于独立的瑞利衰落信道系数，方差趋向为零（作为1/M）。这是信道硬化的本质。

信道硬化先前已经被利用于从大型天线阵列的相干波束成形传送，以向特定装置提供目标传送。然而，这些现有技术要求传送节点具有从传送元件到接收装置的信道的最近估计。因此，当唤醒休眠接收装置时，不能使用相干波束成形技术，因为信道估计对于传送装置将是不可用的。因此，当前公开的技术的若干实施例的关键方面是提供具有某些特性的传送信号，这些特性使得能量检测装置利用信道硬化来进行可靠的假设检验是可能的。

本文档将使用术语“信道硬化”来指使用多个传送天线元件形成用于传送信号的复合信道的技术（采用所得到的用于信号的复合信道呈现统计不变性的此类方式）。术语“信道硬化的信号”是指以这种方式形成和传送的信号。

注意，统计的这种不变性可以是统计的基本不变性，即，与在传送天线元件中的仅一个和接收装置之间的传送路径上将观察到的信道统计相比。也就是说，虽然统计在某一预定范围内可能是可变的，但是无线电信道仍然能够被认为是硬化的，因为它的变化大体上小于传送和接收装置之间的单天线到单天线传送所将预期的。可以设置阈值（对应于可接受的偏差），根据该阈值，信道被认为是硬化的。还要注意，统计的这种不变性可分别涉及无线电信道的一阶和/或二阶统计。如统计领域的那些技术人员所理解的，一阶统计对应于算术平均值，以及二阶统计对应于相对于算术平均值的方差。

让X是从M天线基站传送到低功率接收装置的符号的预定义的M乘T矩阵。T是信道使用的数量，即用于X的传送的不同时间-频率资源。例如，在LTE环境中，这些不同时间-频率资源能够是LTE下行链路子帧结构中的各个资源元素（或资源元素组）。传送功率用p来表示。此外，让X使得：

，

其中I是一个M乘M的单位矩阵。注意，这个属性例如对于所有正交空间-时间块码（包括Alamouti码）成立。

假设在接收装置有单个接收器链，那么接收到的信号是一个1乘T向量，这可以写成r^H=h^HX + n^H。看看期望信号h^HX的能量，我们得到

。

如果M=1，则这等于

，其由于信道衰落而波动很大。但是随着天线数量M的增加，

中的波动减小，以及传送功率p能够使用假设检验而被可靠地检测。注意，具有更多天线的主要优点不是期望信号具有更高的预期信号能量，而是接收信号能量向其平均值收敛，以及因此对信道衰落变得稳健。这意味着对于给定的传送功率和某个阈值，与较少的传送天线相比，我们将得到较少的错误检测和较少的遗漏检测。

注意，能量检测器能够通过简单地测量每信道使用的接收信号能量，以及然后对x的传送持续时间上的这些测量求和，来测量

。因此，装置能够利用信道硬化来取得带有小信道幅值波动的接收信号能量。传送器能够通过调制传送功率p（例如使用幅值移位键控（例如，开-关键控））来可靠地传递信息。接收器进行如较早前所述的假设检验来检测这个功率等级。开-关键控不要求

收敛到什么的详细知识，而一般的幅值移位键控要求一些信噪比（SNR）信息。

考虑一个示例来说明当前公开的技术的益处。假设M=256个天线元件的天线阵列对于传送器是可用的。进一步假设这些天线元件中的每一个和接收装置天线之间的信道是独立的、均匀分布的瑞利衰落信道实现。为了稍微简化表达式，进一步假设单位能量调制，使得符号能量能够被假设为1，并且信令在一个相干块（相干带宽乘以相干时间）内被实现。如上所述，用于传送空间-时间块编码的传送的时间-频率资源被用于通常的数据传送，或者当检测器如上所述监听传送时被消隐（blank）。这意味着取决于两种可能的实现，接收器具有不同的检测问题。在第一种场景中，当没有信道硬化的信号存在时（即，当信道硬化的信号为“零”时），能够在用于信道硬化的信号的资源中用相同预期幅值的信号能量来传送通常的数据（在带有100 %负载的最坏情况情形中）。如果在没有信道硬化的信号被传送时资源被消隐，那么只存在噪声，以及因此如果没有信号，在接收器的预期幅值是更低的。如果低开销比可靠性更重要，那么第一实施例能够用于例如对于智能电话的“唤醒”信号。

最后，对于该示例，进一步假设所使用的资源元素的数量T≥M以以下方式被配置：使得接收装置看到足够量的能量以取得图1-3所示的范围中的目标SNR（或信号与干扰加噪声比，SINR）。从实际实现的观点来看，可能可期望的是用每个天线元件的恒定模数来调制相干块中的每个资源元素。例如，这可以通过将长度为T的M个正交Zadoff-Chu序列的集合映射到矩阵x的行而被进行。然后，检测器只需要积累所述T个资源元素上的能量。在利用LTE下行链路子帧结构的实现中，能够选取T，使得整数N个的LTE资源块被使用，例如，N=2，3，…，其中LTE中的每个资源块由168个资源元素组成（假设普通循环前缀，14个OFDM符号乘以12个副载波）。这将导致T=N * 168，其中N可取决于对于接收装置的路径损耗。例如，可在多播广播单频网络（MBSFN）子帧中调度传送。

图1示出了单侧和双侧检测器两者的示例检测间隔，用于根据上述示例的传送，即，具有256个天线元件，T≥M，在SNR （或SINR）等级的范围内，如图的x轴所示。然后，在图示的曲线图中，x轴显示相对于噪声的能量等级x，单位为dB，以及y轴显示概率。实线示出Pr（X>x），其中X是检测到的能量。点划线示出Pr （X≤x）。如果遗漏检测的概率设置为10^-2，那么图1显示，当根据所描述的技术确定信道硬化的信号是否被传送时，检测器的阈值对于两侧检验应该是9.7-11 dB，或者对于一侧检验应该是9.8 dB。

为了比较，图2示出了“普通”数据传送的类似曲线（即当所述T个时间-频率资源用于用户数据的传送时，而不是用于如上所述的信道硬化的信号的传送时）。对于相同的遗漏检测概率，对于两侧和一侧检验的对应阈值分别是-4.7–17.3 dB和-3.1 dB。

在图3中，当仅存在噪声时，显示了相同的曲线。图3中的曲线能够用于发现两种传送策略的错误检测的概率。对于信道硬化的传送示例，9.8 dB的检测阈值对应于大约10^-4的错误检测概率（对于一侧和两侧检测技术两者）。将此与对于普通传送情况的0.13（对于一侧是0.05）的对应错误检测概率进行比较。换言之，在使用时间-频率资源的这个示例中，与使用信道硬化的传送时相比，错误检测在普通传送中是三个数量级更频繁的。

注意，利用上述信道硬化传送技术，将可能将检测传送与普通数据传送进行复用，例如，使得检测器监听重用于数据传送的符号（除非检测器被发信号通知）。检测器从测量的能量来盲检测信道硬化的传送。观察到，此处错误检测率高得多，为11%，但是对于用于更先进的装置的许多应用，11%的错误检测率是可管理的（如果检测用于正确的目的，例如，如果能量检测器用于唤醒装置，以便使用更先进的接收器接收某个其它数据传送）。在这种情况下，11%是节能的，因为在九分之八的接收时间里，UE能够保持睡眠，以及不会唤醒整个接收器链。

鉴于以上描述和详细示例，应当领会到，当前公开的技术的实施例利用在传送器的大型天线阵列以便能够实现非常便宜和能量高效的检测器。这是通过给装置指派时间-空间块码并使用不同的天线在时间-空间-块码的分集分支上传送来进行的。然后，接收装置通过简单地积累用于传送的时间-频率资源上的能量，根据时间-空间-块码收集能量。注意，接收器或接收器的组能够通过利用时间-频率资源的不同组而被彼此区分—接收器可被配置（无论是通过无线电信令还是通过预编程）成无论连续地还是以预定的间隔来监测时间-频率资源的特定组。

这些技术使得能够使用廉价且极低功率的装置来接收数据。在某些情况中，这些技术可用于向特定接收器发信号通知数据位的序列，例如，在时间间隔的序列上使用专用资源上的开-关键控。所述技术还可以用于例如向接收装置发信号以唤醒较高功率的“普通”接收器，以用于经由较高数据速率技术的后续通信。在该后者应用中，能够以低遗漏检测率和中等虚警率（false-alarm rate）来盲检测“开启”信号，使得高级接收器在很大一部分时间上保持为非激活的，从而降低了装置的总功耗。

图4示出了由无线接收器实行的用于检测根据上述技术形成的数据传送的示例方法。如在框410所示，所述方法包括测量第一时间间隔内对于预定的多个不同时间-频率传送资源的每一个资源的信号等级。注意，测量的信号等级可反映对于时间-频率传送资源的幅值、功率或能量。还要注意，在当前的信道硬化技术没有被使用时，时间-频率资源可直接对应于用于携带“普通”数据的时间-频率资源，但是不一定是相同的。因此，例如，所述技术可在通常将LTE资源元素用于传送数据的系统中被实现—在这样的系统中，在一些实施例中，用于信道硬化技术的时间-频率传送资源可以是那些相同的LTE资源元素，或者在其它实施例中是某个其它时间-频率资源，例如相邻LTE资源元素的集群。

应当领会到，在一些实现中，能够使用无线电频率（RF）前端电路并且以常规LTE接收器中使用的相同数字采样和快速傅立叶变换（FFT）来测量信号等级，其中测量的信号等级由此来自FFT输出。然而，其它实现可在RF前端电路之后使用一系列时域滤波器，例如，带有足够数量的采样内核（例如，至少与信道硬化的信号的时间-频率分集阶数一样多）。在这种场景中，将领会到，每个这种采样内核在频率和时间上将受到限制，以便构成时间-频率传送资源（如该术语在本文中被使用的）。

如在框420所示，测量的信号等级被非相干求和以获得和。然后将该和与至少第一阈值进行比较，以确定在第一时间间隔中以无线接收器为目标的信道硬化的信号是否存在，即确定信道硬化的信号是否存在。注意，在一些实施例中，确定信道硬化的信号存在可对应于确定已经发信号通知信道硬化的“1”，而确定信道硬化的信号不存在则对应于确定已经发信号通知“信道硬化的“0”。将领会到，这对应于简单的开-关键控—在一些实施例中，可扩展所述技术，以适应信道硬化的信号的多个可能幅值。

如上所讨论的，可使用大量不同的时间-频率资源，例如，编号大于32。在一些实施例中，例如，可使用来自两个或更多LTE资源块的资源元素。

在一些实施例中，使用一侧检验，在这种情况中，超过第一阈值的和指示在第一时间间隔中以无线接收器为目标的信道硬化的信号存在。在这些实施例中的一些实施例中，可预设该阈值，例如通过对装置编程或者通过使用发送给装置的配置消息。在这些实施例中的其它实施例中，示出的方法之前可以是通过以下步骤来确定第一阈值：测量第二时间间隔内所述预定的多个不同时间-频率传送中的每一个传送的信号等级（第二时间间隔是其中根据无线接收器接收的指示而没有传送的信号能量存在的间隔），对第二时间间隔的测量信号等级进行非相干求和以获得参考和，并基于该参考和来计算第一阈值。注意，为确定该阈值而执行的测量和非相干求和类似于图4中所示的测量和求和步骤，但在不同的间隔上被实行。例如，它们可使用时间-频率资源的不同集合而被实行。注意，在这些实施例中，第二时间间隔可比第一时间间隔长得多，例如，在一些实施例中，多于大约十倍那么长。

在其它实施例中，检测使用两侧检验，以及因此所述方法包括将和与第二阈值进行比较，以确定在第一时间间隔中以无线接收器为目标的信道硬化的信号是否存在。在这些实施例中，超过第一阈值但低于第二阈值的和指示在第一时间间隔中以无线接收器为目标的信道硬化的信号存在，即信道硬化的信号存在。在这些实施例中的一些实施例中，第一和第二阈值可首先由无线接收器通过以下步骤来确定：测量第二时间间隔内对于第二预定多个不同时间-频率传送资源的每一个资源的信号等级（第二时间间隔是其中根据无线接收器接收的指示而已知参考信号存在的间隔），对第二时间间隔的测量信号等级进行非相干求和以获得参考和，并且基于该参考和来计算第一和第二阈值。再一次，在这些实施例中，第二时间间隔可比第一时间间隔长得多，例如，在一些实施例中，多于大约十倍那么长。

在所示方法的一些实施例中，当执行对于第一时间间隔的所述测量、非相干求和以及比较时，无线接收器在第一接收器模式中操作，并且所述方法还包括基于框430中所示的比较，确定在第一时间间隔中以无线接收器为目标的信道硬化的信号存在，以及然后响应于确定在第一时间间隔中以无线接收器为目标的信道硬化的信号存在，激活第二接收器模式，其中第二接收器模式相比第一接收器模式要求更多的能量消耗。这在框440示出，框440用虚线轮廓示出，以指示它不需要在所示方法的每个实施例中存在。当在该第二接收器模式中操作时，无线接收器可解调和解码来自多个时间-频率资源的每一个资源的数据，在一些实施例中，例如，使用常规LTE信号处理技术或使用一些其它空中接口协议。

在所示方法的一些实施例中，所述方法包括基于框430中所示的比较而确定以无线接收器为目标的信道硬化的信号存在于第一时间间隔中，并且基于该确定对于第一时间间隔来记录两个比特值中的第一比特值，如框450所示。在这些实施例中，框410、420和430和450中所示的测量、求和、比较和记录随后可以对于一个或多个附加时间间隔中的每一个间隔重复，使得对于其中所述比较指示以无线接收器为目标的信道硬化的信号存在的每个附加时间间隔来记录所述两个比特值中的第一比特值，并且对于其中所述比较未指示以无线接收器为目标的信道硬化的信号存在的每个附加时间间隔来记录所述两个比特值中的第二比特值。以这种方式，可接收包括若干比特的消息。

图5示出了根据当前公开的技术，由无线传送器实现的用于编码信道硬化的信号的示例方法。所示方法的核心在框530示出，并且包括在第一时间间隔中并且使用M个天线端口和T1个时间-频率资源的第一集合来传送M×T1个符号的阵列X。该阵列的每一行对应于所述M个天线端口中的一个天线端口，该阵列X的每一列对应于T1个时间-频率资源的所述第一集合中的一个资源，以及X满足表达式XX^H=aI，其中X^H是X的共轭转置，I是单位矩阵，并且a是常数。在一些实施例中，阵列X的行由正交的、长度为T1的Zadoff-Chu序列组成。在一些实施例中，例如，M>32以及T1>M。

在一些实施例中，所述T1个时间-频率资源通常可用于传送各个数据符号，而不是用于发送信道硬化的信号。因此，在一些实施例中，图5中所示的方法可包括在第二时间间隔中以及使用所述M个天线端口和T1个时间-频率资源的第一集合来传送至少T1个独立数据符号。这在框540示出。

在一些实施例中，所述方法还包括在第一时间间隔之前，确定需要传送以第一无线接收器为目标的消息。这在框510示出。在这些实施例中，第一时间间隔中的传送响应于所述确定。在这些实施例中的一些中，M×T1个符号的阵列X的组成取决于第一无线接收器的标识符。在一些实施例中，所述方法还包括确定以第一无线接收器为目标的消息需要被发送，并基于第一无线接收器的标识符来选择T1个时间频率-资源的所述第一集合。

在一些实施例中，信道硬化的参考信号或到另一接收器的信号也可被传送。因此，图5中所示的方法可以通过在第二时间间隔中且使用所述M个天线端口和T2个时间-频率资源的第二集合来传送M×T2个符号的阵列Y的步骤来增强，阵列Y的每一行对应于所述M个天线端口中的一个天线端口，以及阵列Y的每一列对应于T2个时间-频率资源的所述第一集合中的一个资源，其中Y满足表达式YY^H=bI，其中Y^H是Y的共轭转置，I是单位矩阵，且b是常数，并且其中第二时间间隔比第一时间间隔更长。在一些实施例中，b大于a，例如，因为使用了更高的功率等级和/或因为在第二时间间隔中更大数量的时间-频率资源被用于传送。

图6示出了根据当前公开的技术和装置的一些实施例的示例无线接收器设备的组件。示出的无线接收器600（在该示例中被示出为具有单个天线605）包含耦合到天线605的无线电频率（RF）前端电路610。该RF前端电路610的细节将取决于用于当前公开的技术的确切频率范围和信道结构，但是RF前端电路610通常将包括一个或多个滤波器、低噪声放大器、下变频器以及在许多实施例中的模数转换器电路。注意，无线接收器600的后续描述假设在数字域中实行对RF前端电路610的输出执行的能量检测、求和以及比较器操作。然而，当前公开的技术不限于这样的实现，并且对应于这些能量检测、求和以及比较器操作的众所周知的模拟电路能够代替此处假设的数字电路。

无线接收器600还包含能量检测器电路620，能量检测器电路620配置成测量第一时间间隔内对于预定的多个不同时间-频率传送资源的每一个资源的信号等级。如上所讨论的，在一些实施例中，这些时间-频率传送资源可以是LTE资源元素。能量检测器电路620可包括例如数字逻辑或编程硬件，其配置成对RF前端电路610提供的数字样本实行快速傅立叶变换（FFT），并提取对应于适当资源元素的信号等级数据（例如，幅值或功率等级数据）。备选的是，能量检测器620可包括多个时域滤波器，这些时域滤波器具有足够数量的采样内核，以获得对应于测量的时间-频率资源元素的信号等级数据。

无线接收器600还包含求和电路，该求和电路配置成非相干地对测量的信号等级进行求和以获得和。再一次，这在各种实施例中可用数字逻辑或编程硬件来执行。无线接收器640还包括比较电路640，比较电路640配置成将该和与至少第一阈值进行比较，以确定在第一时间间隔中以无线接收器为目标的信道硬化的信号是否存在，即确定信道硬化的信号是否存在。再一次，在各种实施例中，比较器电路640可包括简单的数字逻辑或编程硬件。

在一些实施例中，无线接收器还包括处理电路650，其配置成控制上述其它接收器组件。例如，处理电路650可以为比较器电路设置一个或多个阈值，并且可控制RF前端电路610和能量检测器电路620调谐到特定的时间-频率资源。处理电路650可包括数字逻辑、或者编程硬件（包括处理器652和对应的存储器652）、或者它们的某个组合。在一些实施例中，例如，处理电路可配置成通过以下步骤来确定第一阈值：使用能量检测器电路测量在第二时间间隔内对于所述预定的多个不同时间-频率传送中的每一个传送的信号等级（第二时间间隔是其中根据无线接收器接收到的指示而没有传送信号能量存在的间隔），使用求和器电路对测量的信号等级进行不相干求和以获得参考和，并且基于该参考和来计算第一阈值。同样，在一些实施例中，处理电路650可配置成通过以下步骤来确定用于在两侧检测中使用的第一和第二阈值：使用能量检测器电路测量第二时间间隔内对于第二预定多个不同时间-频率传送资源的每一个资源的信号等级（第二时间间隔是其中根据无线接收器接收的指示而已知参考信号存在的间隔），使用求和电路对测量的信号等级进行非相干求和以获得参考和，并且基于该参考和来计算第一和第二阈值。

在一些实施例中，处理电路650可配置成基于比较电路将所述和与至少第一阈值的比较，确定在第一时间间隔中以无线接收器为目标的信道硬化的信号存在，并且响应于确定在第一时间间隔中以无线接收器为目标的信道硬化的信号存在，激活无线接收器600的第二接收器模式，其中第二接收器模式相比第一接收器模式要求更多的能量消耗。在这些实施例中，处理电路650可配置成在无线接收器600在第二接收器模式中操作时解调和解码来自多个时间-频率资源的每一个资源的数据。

在一些实施例中，处理电路650可配置成基于比较电路将所述和与至少第一阈值的比较来确定以无线接收器为目标的信道硬化的信号存在于第一时间间隔中，并且基于所述确定对于第一时间间隔来记录两个比特值中的第一比特值。在这些实施例中，处理电路650还可配置成，对于多个附加时间间隔中的每一个，控制无线接收器600的组件以：使用能量检测器电路测量相应附加时间间隔内对于预定的多个不同时间-频率传送资源的每一个资源的信号等级；对测量的信号等级进行非相干求和，以获得对于相应附加时间间隔的和；将对于相应附加时间间隔的和与至少第一阈值进行比较，以确定在相应附加时间间隔中以无线接收器为目标的信道硬化的信号是否存在；并且对于其中所述比较指示以无线接收器为目标的信道硬化的信号存在的每个附加时间间隔，记录所述两个比特值中的第一比特值，并且对于其中所述比较未指示以无线接收器为目标的信道硬化的信号存在的每个附加时间间隔，记录所述两个比特值中的第二比特值。

图7示出了配置成实行当前公开的技术中的一些技术的示例无线传送器700。如图7所示，无线传送器包含至少M个天线元件的阵列750，以及经由M个天线端口耦合到该阵列的传送器电路710。注意，在所述M个天线端口和阵列750的元件之间可存在一对一的映射，但是这不是必要的情况。传送器电路710（其包括合适的无线电频率组件和（典型地）数字基带硬件的组合）配置成在第一时间间隔中以及使用所述M个天线端口和T1个时间-频率资源的第一集合来传送信道硬化的信号，其中信道硬化的信号包括M×T1个符号的阵列X，其中该阵列的每一行对应于所述M个天线端口中的一个天线端口，以及该阵列X的每一列对应于T1时间-频率资源的所述第一集合中的一个资源。如上面所详细讨论的，X满足表达式XX^H=aI，其中X^H是X的共轭转置，I是单位矩阵，并且a是常数。在一些实施例中，阵列X的行由正交的、长度为T1的Zadoff-Chu序列组成。在一些实施例中，M>32并且T1>M。

图7的无线传送器700还包括处理电路720，其可包括例如可编程处理器722和对应的程序/数据存储器724，并且其控制传送器电路的操作。在一些实施例中，处理电路可配置成在第一时间间隔之前确定以第一无线接收器为目标的消息需要被发送，并且响应于所述确定，控制传送器在第一时间间隔中进行传送。在一些实施例中，M×T1个符号的阵列X的组成可以由处理电路720基于第一无线接收器的标识符来选择。在一些实施例中，处理电路可配置成基于第一无线接收器的标识符来选择T1个时间频率-资源的所述第一集合。

从以上提供的讨论和详细示例，应当明白，当前公开的技术和设备能够实现例如在具有大型天线阵列的5G系统的遗留数据载波内以极低复杂度可检测的数据信号的复用。这通过根据预先协定的方案在大型天线系统上使用空间-时间编码而能够被实现。在5G大容量MIMO系统中，每用户的低操作SINR通过大型天线阵列的使用而被补偿。

将进一步领会到，上面提供的详细示例是示例性的，并且这些详细示例的许多变型落入当前公开的技术和设备的范围内。

Claims

1.一种在无线传送器中用于编码信道硬化的信号的方法，所述方法包括:

在第一时间间隔中以及使用M个天线端口和T1个时间-频率资源的第一集合，传送信道硬化的信号，所述信道硬化的信号包括M×T1个符号的阵列X，所述阵列的每一行对应于所述M个天线端口中的一个天线端口，以及所述阵列X的每一列对应于T1个时间-频率资源的所述第一集合中的一个资源，其中X满足表达式XX^H＝aI，其中X^H是X的共轭转置，I是单位矩阵，并且a是常数，以及其中M>32并且T1>M。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述阵列X的行由正交的、长度为T1的Zadoff-Chu序列组成。

3.如权利要求1所述的方法，还包括:

在第二时间间隔中以及使用所述M个天线端口和T1个时间-频率资源的第一集合，传送至少T1个独立的数据符号。

4.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其中所述方法还包括在所述第一时间间隔之前，确定以第一无线接收器为目标的消息需要被发送，其中所述第一时间间隔中的所述传送响应于所述确定，并且其中M×T1个符号的所述阵列X的组成取决于所述第一无线接收器的标识符。

5.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，所述方法还包括，在所述第一时间间隔之前，确定以第一无线接收器为目标的消息需要被发送，并且基于所述第一无线接收器的标识符来选择T1个时间频率-资源的所述第一集合，其中，所述第一时间间隔中的所述传送响应于所述确定。

6.如权利要求1所述的方法，其中所述方法还包括:

在第二时间间隔中以及使用所述M个天线端口和T2个时间-频率资源的第二集合，传送M×T2个符号的阵列Y，所述阵列Y的每一行对应于所述M个天线端口中的一个天线端口，以及所述阵列Y的每一列对应于T2个时间-频率资源的所述第二集合中的一个资源，其中Y满足表达式YY^H＝bI，其中Y^H是Y的共轭转置，I是单位矩阵，并且b是常数，以及其中所述第二时间间隔比所述第一时间间隔更长。

7.如权利要求6所述的方法，其中b>a。

8.一种无线传送器，包括:

至少M个天线元件的阵列；以及

传送器电路，所述传送器电路经由M个天线端口耦合到所述阵列并且配置成在第一时间间隔中以及使用所述M个天线端口和T1个时间-频率资源的第一集合来传送信道硬化的信号，所述信道硬化的信号包括M×T1个符号的阵列X，所述阵列的每一行对应于所述M个天线端口中的一个天线端口，并且所述阵列X的每一列对应于T1个时间-频率资源的所述第一集合中的一个资源，其中X满足表达式XX^H＝aI，其中X^H是X的共轭转置，I是单位矩阵，并且a是常数，以及其中M>32以及T1>M。

9.如权利要求8所述的无线传送器，其中，所述阵列X的行由正交的、长度为T1的Zadoff-Chu序列组成。

10.如权利要求8所述的无线传送器，其中，所述传送器电路还配置成:

11.如权利要求8-10中任一项所述的无线传送器，其中，所述无线传送器还包括处理电路，所述处理电路配置成在所述第一时间间隔之前确定以第一无线接收器为目标的消息需要被发送，其中，所述处理电路配置成响应于所述确定，控制所述传送器电路在所述第一时间间隔中进行传送，并且其中，M×T1个符号的所述阵列X的组成取决于所述第一无线接收器的标识符。

12.如权利要求8-10中任一项所述的无线传送器，其中，所述无线传送器还包括处理电路，所述处理电路配置成在所述第一时间间隔之前确定以第一无线接收器为目标的消息需要被发送，并基于所述第一无线接收器的标识符来选择T1个时间频率-资源的所述第一集合，其中，所述处理电路配置成响应于所述确定，控制所述传送器电路在所述第一时间间隔中进行传送。

13.如权利要求8所述的无线传送器，其中，所述无线传送器包括处理电路，所述处理电路配置成控制所述传送器电路在所述第一时间间隔中进行传送，并且其中，所述处理电路还配置成控制所述传送器电路在第二时间间隔中以及使用所述M个天线端口和T2个时间-频率资源的第二集合来传送M x T2个符号的阵列Y，所述阵列Y的每一行对应于所述M个天线端口中的一个天线端口，并且所述阵列Y的每一列对应于T2个时间-频率资源的所述第二集合中的一个资源，其中Y满足表达式YY^H＝bI，其中Y^H是Y的共轭转置，I是单位矩阵，并且b是常数，以及其中所述第二时间间隔比所述第一时间间隔更长。

14.如权利要求13所述的无线传送器，其中b>a。