CN109155657A - 通过选择信号发送维度来改进dl mu-mimo中的pam传输 - Google Patents

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Abstract

为从接入点(AP)接收一维调制复信号的第一组设备中的每一个设备选择一个维度(实维度或虚维度)。AP使用所选择的维度来生成用于传输给每个这种设备的调制复信号，其中被这些设备接收的信号在为相应设备选择的维度上基本没有用户间干扰。然后，AP将复信号发送给设备。作为结果，AP将由第一组设备接收的调制符号放在实部或虚部上，而不是放在两者上，因此减少了与传输相关联的能量消耗。第一组无线设备中的每一个设备考虑接收信号的实部或虚部。

Description

通过选择信号发送维度来改进DL MU-MIMO中的PAM传输
技术领域
本文给出的解决方案一般涉及改进与数据流的传输相关联的性能，更具体地说，涉及改进与调制数据流的传输相关联的性能，调制数据流例如是脉冲幅度调制(PAM)数据流。
背景技术
随着无线设备变得越来越盛行远不止只用于个人通信，为所有这些设备提供高效通信方式的重要性也在增加。对于作为物联网(IoT)的一部分的机器对机器(M2M)通信或机器类型通信(MTC)更是如此，所述物联网(ToT)提供相互关联的计算设备、机械和数字机器、对象等的系统，这些计算设备、机械和数字机器、对象等具有独一无二的标识符和在无需人与人或人与计算机的交互的情况下通过网络传输数据的能力。涉及这种通信的机器可以具有不同的大小，并且通常用于各种各样的应用，例如，感测环境状况(例如，温度读取)、取得仪表测量值(例如，用电量)、发现故障和/或错误(例如，桥接故障检测)等。在许多应用中，涉及此类通信的机器不经常地但在连续的持续时间内活动，例如，每2秒活动大约200ms，每60分钟活动大约500ms，等等。因此，这些机器通常具有低/间歇性的功耗，因此许多机器由单个AA电池供电多年，例如长达10年。由于这些设备中的大多数通常需要低功率操作，并且由于这些设备中的一些可能远离网络接入点(AP)，所以这些设备通常需要用于接收传输自单个AP的数据的远程低功率(LRLP)解决方案。因此，高效地将多个数据流从单个AP传输给多个设备的能力变得越来越重要。
发明内容
本文给出的解决方案为从接入点接收一维调制复信号的多个设备中的每一个设备选择维度(实维度或虚维度)，其中接入点使用所选择的维度来构建用于生成供传输给每个这种设备的数据流的预编码器，其中所构建的预编码器具有比全信道矩阵的伪逆矩阵少的能量。更具体地，根据本文给出的解决方案的接入点(AP)选择在设备处应当在实维度或虚维度中的哪一者上接收调制符号，其中该选择基于与以该选择为基础构建的预编码器相关联的预期能量消耗，并且其中，AP使用所构建的预编码器来生成用于传输的数据流。作为结果，AP以下述方式构建传输信号：使得接收的符号位于实部或虚维度中的任一者上，从而减少与预编码器相关联的能量消耗。因此，每个接收设备仅考虑接收信号的实部或虚部，如AP对接收设备所指定的那样。例如，AP可以向接收设备通知所选择的维度，因此接收设备知道要考虑接收信号的哪个维度。
一个实施例包括一种从具有多个天线的接入点AP向多个无线设备传输调制复信号的方法，其中，所述多个无线设备至少包括第一组无线设备，所述第一组无线设备被配置为仅接收调制复信号的一个维度。所述方法包括：为所述第一组无线设备中的每一个，独立地选择在相应的无线设备处应当在调制符号的实维度和虚维度中的哪一者上进行接收；生成调制至少针对所述第一组无线设备的符号的信号，使得在所述第一组无线设备中的每个无线设备处接收的信号基本没有用户间干扰；以及将生成的信号至少传输给所述第一组无线设备。一个示例性实施例还包括向无线设备指示所选择的维度。在一个示例性实施例中，信号生成包括：生成用于所述AP与所述多个无线设备中的每个无线设备之间的每个信道组合的每个信道模型组合的预编码器；以及选择具有最低能量的预编码器。在一个示例性实施例中，信号生成包括：生成用于所述AP与所述多个无线设备中的每个无线设备之间的每个信道组合的每个信道模型组合的预编码器；选择与所有组合相对应的预编码器的子集；以及从所述预编码器的子集中选择具有最低能量的预编码器。在一些实施例中，所述子集选择可以随机发生。无论在哪种情况下，然后都使用所选择的预编码器来生成用于传输的信号。在一个示例性实施例中，预编码器生成包括：生成从所述AP处的每个天线到所述多个无线设备中的每个无线设备的每个天线的复信道模型；对从所有AP天线到所述多个无线设备中的所有无线设备的复信道模型进行分组；将所述复信道模型表达为实值表示和虚值表示；按照约束条件选择并生成用于所述复信道模型的实值表示和虚值表示的所有排列的预编码器，所述约束条件是所述第一组无线设备中的每个无线设备在实维度或虚维度上而不是两者上接收符号；以及，生成用于每个排列的预编码器。
另一个实施例包括一种接入点(AP)，所述AP用于将调制复信号传输给多个无线设备，所述多个无线设备至少包括第一组无线设备，所述第一组无线设备被配置为仅接收调制复信号的一个维度。所述AP包括多个天线以及用于控制所述天线的一个或多个处理电路。所述一个或多个处理电路用于：为所述第一组无线设备中的每一个，独立地选择在相应的无线设备处应当在实维度和虚维度中的哪一者上接收调制符号；生成调制至少针对所述第一组无线设备的符号的信号，使得在所述第一组无线设备中的每个无线设备处接收的信号基本没有用户间干扰；以及将生成的信号至少传输给所述第一组无线设备。在一个示例性实施例中，所述一个或多个处理电路还用于向所述第一组无线设备中的至少一个无线设备指示所选择的维度。在一个示例性实施例中，所述一个或多个处理电路通过以下操作生成所述信号：生成用于所述AP与所述多个无线设备中的每个无线设备之间的每个信道组合的每个信道模型组合的预编码器；以及选择具有最低能量的预编码器。在一个示例性实施例中，所述一个或多个处理电路通过以下操作生成所述信号：生成用于所述AP与所述多个无线设备中的每个无线设备之间的每个信道组合的每个信道模型组合的预编码器；选择与所有组合相对应的预编码器的子集；以及从所述预编码器的子集中选择具有最低能量的预编码器。在一些实施例中，所述子集选择可以随机发生。无论在哪种情况下，然后都使用所选择的预编码器来生成用于传输的信号。在一个示例性实施例中，所述一个或多个处理电路通过以下操作生成所述预编码器：生成从所述AP处的每个天线到所述多个无线设备中的每个无线设备的每个天线的复信道模型；对从所有AP天线到所述多个无线设备中的所有无线设备的信道模型进行分组；将所述复信道模型表达为实值表示和虚值表示；按照约束条件选择并生成用于所述复信道模型的实值表示和虚值表示的所有排列的预编码器，所述约束条件是所述第一组无线设备中的每个无线设备在实维度或虚维度上而不是二个维度上接收符号；以及生成用于每个排列的所述预编码器。
另一个实施例包括一种在无线设备处进行接收的方法，所述无线设备被配置为从接入点AP接收调制复信号，所述AP具有多个天线并且向多个无线设备进行传输。所述方法包括：将实维度或虚维度识别为包括有针对所述无线设备的数据；以及接收信号，在所述信号中，符号被调制到实维度或虚维度中的所识别的一个维度上，而不是被调制到这两个维度上，使得调制到所识别的维度上的符号没有用户间干扰。在一个示例性实施例中，识别所述实维度或虚维度包括从所述AP接收对所述实维度或虚维度的指示。
另一个实施例包括一种无线设备，用于从向多个无线设备进行传输的接入点(AP)接收调制复信号。所述无线设备包括一个或多个天线以及用于控制所述天线的一个或多个处理电路。所述一个或多个处理电路用于：将实维度或虚维度识别为包括有针对所述无线设备的数据；以及接收信号，在所述信号中，符号被调制到实维度或虚维度中的所识别的一个维度上，而不是被调制到这两个维度上，使得调制到所识别的维度上的符号没有用户间干扰。在一个示例性实施例中，所述一个或多个处理电路通过从所述AP接收对所述实维度或虚维度的指示来识别所述维度。
另一个实施例包括一种接入点(AP)，用于将调制复信号传输给多个无线设备，所述多个无线设备至少包括第一组无线设备，所述第一组无线设备被配置为仅接收调制复信号的一个维度。所述AP包括多个天线以及用于控制所述天线的一个或多个处理模块。所述一个或多个处理模块用于：为所述第一组无线设备中的每一个，独立地选择在相应的无线设备处应当在实维度和虚维度中的哪一者上接收调制符号；生成调制至少针对所述第一组无线设备的符号的信号，使得在所述第一组无线设备中的每个无线设备处接收的信号基本没有用户间干扰；以及将生成的信号至少传输给所述第一组无线设备。一个示例性实施例还包括向无线设备指示所选择的维度。在一个示例性实施例中，所述一个或多个处理模块通过以下操作生成所述信号：生成用于所述AP与所述多个无线设备中的每个无线设备之间的每个信道组合的每个信道模型组合的预编码器；以及选择具有最低能量的预编码器。在一个示例性实施例中，所述一个或多个处理模块通过以下操作生成所述信号：生成用于所述AP与所述多个无线设备中的每个无线设备之间的每个信道组合的每个信道模型组合的预编码器；选择与所有组合相对应的预编码器的子集；以及从所述预编码器的子集中选择具有最低能量的预编码器。在一些实施例中，所述子集选择可以随机发生。无论在哪种情况下，然后都使用所选择的预编码器来生成用于传输的信号。在一个示例性实施例中，所述一个或多个处理模块通过以下操作生成所述预编码器：生成从所述AP处的每个天线到所述多个无线设备中的每个无线设备的每个天线的复信道模型；对从所有AP天线到所述多个无线设备中的所有无线设备的信道模型进行分组；将所述复信道模型表达为实值表示和虚值表示；按照约束条件选择并生成用于所述复信道模型的实值表示和虚值表示的所有排列的预编码器，所述约束条件是所述第一组无线设备中的每个无线设备在实维度或虚维度上而不是在两个维度上接收符号；以及生成用于每个排列的预编码器。
另一个实施例包括一种无线设备，用于从向多个无线设备进行传输的接入点(AP)接收调制复信号。所述无线设备包括一个或多个天线以及用于控制所述天线的一个或多个处理模块。所述一个或多个处理模块用于：将实维度或虚维度识别为包括有针对所述无线设备的数据；以及接收信号，在所述信号中，符号被调制到实维度或虚维度中的所识别的一个维度上，而不是被调制到这两个维度上，使得调制到所识别的维度上的符号没有用户间干扰。在一个示例性实施例中，所述一个或多个处理模块通过从所述AP接收对所述实维度或虚维度的指示来识别所述维度。
另一个示例性实施例包括一种存储在非暂时性计算机可读介质中的计算机程序产品，用于控制接入点AP中的一个或多个处理电路，所述AP具有多个天线用于与多个无线设备通信，所述多个无线设备至少包括被配置为仅接收调制复信号的一个维度的第一组无线设备。所述计算机程序产品包括软件指令，所述软件指令当在所述一个或多个处理电路上运行时，使得所述一个或多个处理电路：为所述第一组无线设备中的每一个，独立地选择在相应的无线设备处应当在实维度和虚维度中的哪一者上接收调制符号；生成调制至少针对所述第一组无线设备的符号的信号，使得在所述第一组无线设备中的每个无线设备处接收的信号基本没有用户间干扰；以及将生成的信号至少传输给所述第一组无线设备。
另一个示例性实施例包括一种存储在非暂时性计算机可读介质中的计算机程序产品，用于控制无线设备中的一个或多个处理电路，所述无线设备被配置为从具有多个天线的接入点(AP)接收调制复信号。所述计算机程序产品包括软件指令，所述软件指令当在所述一个或多个处理电路上运行时，使得所述一个或多个处理电路：将实维度或虚维度识别为包括有针对所述无线设备的数据；以及接收信号，在所述信号中，符号被调制到实维度或虚维度中的所识别的一个维度上，而不是被调制到这两个维度上，使得调制到所识别的维度上的符号没有用户间干扰。
附图说明
图1示出了示例性无线网络。
图2示出了来自示例性模拟的BER结果。
图3示出了由AP针对每个无线设备实现的示例性方法。
图4示出了示例性AP的框图。
图5示出了另一示例性AP的框图。
图6示出了由每个无线设备实现的示例性方法。
图7示出了示例性无线设备的框图。
图8示出了另一示例性无线设备的框图。
图9示出了设备处的天线和维度分布的示例。
图10示出了设备处的天线维度上的符号分布的示例。
具体实施方式
为了简化和示例说明的目的，主要参照示例性实施例来描述本文给出的解决方案。在以下描述中，阐述了大量的特定细节，以提供对本解决方案的完全理解。然而，对于本领域技术人员将明显的是：可以在没有这些具体细节的限制的情况下执行本文给出的解决方案。在本说明书中，没有详细描述公知的方法和结构，以免不必要地模糊本文给出的解决方案。
应当理解，本文给出的解决方案可以用于经由上行链路通信向AP发送信号并且经由下行链路通信从AP接收信号的任何无线装置。示例性无线装置/设备包括但不限于MTC装置、设备到设备(D2D)装置、机器到机器(M2M)装置、用户设备(UE)、eMTC装置、移动电话、传感器、平板电脑、个人电脑、机顶盒、相机等。此外，AP可以包括经由下行链路通信向无线装置传输信号并且经由上行链路通信从无线装置接收信号的任何无线接入节点。示例性AP包括但不限于基站、NodeB、eNodeB等。
图1示出了示例性无线网络，其包括与多个无线设备200(例如，UE、MTC和平板电脑)进行无线通信的AP 100。AP 100向每个设备200传输数据流。为简单起见，以下讨论假设K个无线设备200中的每个具有单个天线并且AP 100具有N个天线，其中N大于或等于K。然而，应当理解，本文给出的解决方案还可以应用于具有多个接收天线的设备200。每个无线设备200被配置为仅接收调制复信号(例如，脉冲幅度调制(PAM)复信号)的一个维度，或者被配置为在复信号(例如，正交幅度调制(QAM)复信号)的两个维度上接收调制符号。以下首先讨论关于被配置为仅接收一个维度的无线设备的解决方案。
AP 100从N个天线向无线设备200传输数据流，其中数据流的子集取自实值星座图，例如PAM信号。应当理解，在下行链路多用户多输入多输出(MU-MIMO)训练(如由IEEE802.11ac执行的训练)之后，AP 100可以接入从AP 100到无线设备200的所有信道。然而，根据本文给出的解决方案，AP 100可以自由地将一些符号(例如，实值符号)放在所传输信号的实部和虚部中的一者上(等效地，放在余弦波或正弦波中的任一者上)，并将其他符号放在所传输信号的实部和虚部中的另一者上。这种额外的自由度有助于构建具有比传统ZF预编码器更低能量的新的迫零(ZF)预编码器，传统ZF预编码器简单地反转表示从AP 100到所有无线设备200的信道的整个复值信道矩阵，如根据IEEE 802.11ac通常所做的那样。
设备200从AP 100接收的数据流y可以由下式表示：
y＝HFa+n， (1)
其中，y的第jth项(yj)表示由第jth设备200接收且针对该设备200的样本，H＝[h1；h2；...；hj]表示复合信道矩阵，其包含从AP 100到第jth设备200的所有信道模型(行j是第jth信道(hj)，其中hj表示1xN复值矢量)，F表示预编码器，例如迫零(ZF)预编码器，a的第jth项(aj)表示预期针对第jth设备的调制符号，n表示噪声，例如加性高斯白噪声(AWGN)。在传统系统中，ZF预编码器可以根据F＝H+来确定，其中H+表示H的伪逆矩阵。因此，ZF预编码器消除了用户间干扰，因此当如等式(1)所示应用该预编码器时，结果是：
y＝a+n。 (2)
因此，每个设备200接收被AWGN扰动的预期符号，因此没有用户间干扰。虽然该传统解决方案从预期针对设备200的符号中消除了用户间干扰，但是所得到的预编码器消耗了大量能量。
本文给出的解决方案旨在简化依赖于各种调制方案的用于信号发送的传统ZF预编码器。示例性实施例应用于一维调制方案，如PAM方案，如二进制相移键控(BPSK)等，但不限于此。为此，本文给出的解决方案提供了以下场景：设备200在其接收天线中的一些上接收的符号的实部或虚部(但不是两者)保证没有用户间干扰，其中AP 100为每个设备200选择实部或虚部，以便减少与用于产生传输信号的预编码器相关联的能量。在这种情况下，等式(1)中的每个矢量和矩阵可以扩展为实数或复值表示。例如，矢量和矩阵的实值表示可以由下式给出：
因此，等式(1)的实值模型可以由下式给出：
yr＝HrFrar+nr。 (4)
Fr的结构可以放宽，例如，Fr可以是任意的2N×2K实值矩阵，因此，对于Fr，可以放宽由实值表示产生的偏斜-厄米特(skew-Herm itian)结构。为简单起见，假设所有数据流都是实值，这产生了可以用下式表示的调制符号ar：
因此，等式(4)可以简化为：
从等式(6)可以得出，仅通过反转Hr的前K行(而不是如传统系统所做的那样反转整个ZF预编码器)来获得Fr，就可能实现无用户间干扰的保证。这将使得预编码器具有比H+少的能量，这随后会产生功率增益。因此，对于等式(6)，Fr可以由下式给出：
Fr＝Hr(1：K，：)+。 (7)
换句话说，Fr表示Hr的前K行的实值伪逆矩阵。作为净效应，每个无线设备200在相应的接收信号的实部上将不会接收到用户间干扰。因此，当解码PAM符号时，每个无线设备200仅考虑接收信号的实值部分。
作为反转Hr的前K行(这保证接收信号的每个实部都没有用户间干扰)的替代或补充，本文给出的解决方案也考虑反转Hr的最后K行的可能性(这将保证接收信号的每个虚部都没有用户间干扰)。在这种情况下，等式(1)的虚值模型可以由下式给出：
yi＝HiFiai+ni。 (8)
因此，对于每个设备200，还可以保证每个设备200在相应的接收信号的虚部上将不会接收到用户间干扰。在这种情况下，当对接收的符号进行解码时，每个设备200仅考虑所接收的样本的虚部。
在有可能保证接收信号的实部或虚部没有用户间干扰的情况下，AP 100可以选择为每个设备200选择实部或虚部。换句话说，对于每个设备200，AP 100可以选择是保证其实值部分在接收设备200处没有干扰，还是保证其虚部在接收设备200处没有干扰。以这种方式，AP 100从总共2K行中挑选出K行，挑选时的限制条件是：如果AP 100为特定设备200选择了行j，则AP 100不能为该相同设备200选择行j+K。换句话说，设备200可以无干扰地接收所接收信号的实部或者无干扰地接收所接收信号的虚部，但不能同时实现两者。因此，总共有2K种对行的选择，使得AP 100可以构造2K个不同的可能的预编码器。AP 100选择具有最低能量(或至少具有比H+低的能量)的预编码器，并使用所选择的预编码器来生成要传输的复值矢量。例如，用下式表示当使用具有最低能量的预编码器时获得的实值符号矢量：
于是，由AP 100传输的最终的复值矢量可以由下式表示：
x＝xr(1：N)+ixr(N+1：2N)。 (10)
因此，本文给出的解决方案在传统ZF预编码器结构的基础上进行了改进。
一旦AP 100已经选择了预编码器，AP 100就可以向每个设备200通知标识每个设备200将接收其调制符号(例如，PAM调制符号)的维度(例如，实部或虚部)的信息。在一个实施例中，这可以仅包括一位信息，因此可以用很少的开销来完成。或者，可以避免对任何显式信令的需要。在这种情况下，无线设备200可以通过分析所接收的信号(例如，通过识别具有较多能量的维度)来确定维度。
上面的讨论假设所有数据流都是实值的。通过允许一些符号是复值的(例如，一些设备接收复值符号而其他设备接收实值符号)，可以放宽该假设。在这种情况下，也可以如等式(5)所示那样表示调制符号ar，但是在矩阵的“复”部分中存在较少的零，因为并非所有设备都接收实值符号。在这种情况下，本文给出的解决方案仍然可以应用，但是仅应用于接收实值符号的那些设备，例如，应用于比接收符号的设备集合小的设备子集。
图2示出了具有BPSK作为所传输的PAM字母表的每个设备200的误码率(BER)的示例性模拟结果。图2的模拟结果假设N＝K＝4，并且当AP 100在每个信道实现上传输四个独立的BPSK符号时，生成50000个独立的瑞利衰落信道。因此，例如，图2的模拟表示了正交频分复用(0FDM)系统的一个子载波上的BER。图2示出了以下系统的BER：使用传统ZF预编码器的系统，仅使用实值(“广泛线性”)预编码器(即，仅反转前K行以生成预编码器)的系统，以及根据本文给出的解决方案针对每个设备选择性地使用实值或虚值的系统。如图2所示，本文给出的解决方案相对于其他两个选项提供大的增益，例如至少2dB。此外，假定模拟仅考虑24＝16个不同的预编码器，则与用于产生模拟结果的系统相关联的复杂度非常低。
此外，下文更一般性地分析了本文给出的解决方案的复杂度。如上所述，存在对来自Hr的行的2K种选择，每种选择产生特定的预编码器。从2K个预编码器的候选集合中，选择最佳的预编码器(例如，具有最低能量的预编码器)。然而，请注意，无线系统通常受限于K小于或等于N的要求，这是MU-MIMO中的典型要求，即被服务的设备200的数量不大于AP 100处的天线数量。在大多数AP中，最多有八个天线(N＝8)，这产生256个不同预编码器的候选集合。任何现代AP 100都可以从256个候选预编码器构成的列表中选择最佳的预编码器。另一种可能性是不考虑所有2K个可能的预编码器，而是仅考虑一个(可能是随机选择的)子集，以进一步降低复杂度。选择这种做法仍会产生增益，尽管该增益不像考虑候选全集时那样大。又一种可能性是，以系统的算法的方式从Hr中选择K行的子集，其将产生具有比传统ZF预编码器H+低的能量的预编码器。
图3示出了由AP 100实现的针对预期接收一维信号的多个(K个)无线设备200中的每一个无线设备的示例性方法300的流程图，其中AP100包括N个天线，并且N大于或等于K。方法300包括选择在相应的无线设备200处应当在实维度和虚维度中的哪一者上接收调制信号(框310)。为每个无线设备200独立地进行该选择。该方法还包括生成调制符号的信号，使得在每个被配置为仅接收一个维度的无线设备200处接收的信号在为相应设备选择的维度上没有(或基本没有)用户间干扰(框320)，并将生成的信号传输给无线设备200(框330)。
图4示出了示例性AP 100的框图，该AP 100被配置为针对期望接收一维信号的每个无线设备200实现图3的方法300。如图4所示，AP 100包括N个天线110和一个或多个处理电路120。虽然不是必需的，但是示例性处理电路120包括选择电路122、可选的指示电路124、生成电路126和通信电路128。处理电路120(例如，选择电路122)用于选择在相应的无线设备200处应当在实维度和虚维度中的哪一者上接收调制符号。处理电路120(例如，生成电路126)用于生成调制符号的信号，使得在每个被配置为仅接收一个维度的无线设备200处接收的信号在所选维度上没有(或基本没有)用户间干扰。处理电路120(例如，通信电路128)用于将生成的信号传输给无线设备200。处理电路120(例如，可选的指示电路124)还可以向无线设备200指示所选择的维度。应当理解，方法300可以在任何一个或多个处理电路上实现，并且可以使用未明确示出的附加处理电路。
还应当理解，其他设备可以实现图3的方法300。例如，图5中所示的AP 100可以使用处理模块130(例如，选择模块132、可选的指示模块134、生成模块136和通信模块138)来实现方法300以及与处理电路120相关联的任何上述任务和/或功能。本领域技术人员还将容易认识到，本文描述的方法300可以实现为供由一个或多个计算设备执行的被存储的计算机程序指令，所述计算设备例如是微处理器、数字信号处理器(DSP)、FPGA、ASIC或其他数据处理电路。存储的程序指令可以存储在机器可读介质(例如电、磁或光存储设备)上。存储设备可以包括ROM和/或RAM模块、闪存、硬盘驱动器、磁盘驱动器、光盘驱动器和本领域已知的其他存储介质。例如，方法300可以使用(AP 100中的)包含软件指令的一个或多个处理电路来实现，所述软件指令当在处理电路上运行时使处理电路执行图3的方法300。
图6示出了由与AP 100通信的无线设备200实现的示例性方法400的流程图，其中AP 100包括N个天线，并且N大于或等于K(无线设备200的数量)。方法400包括：将实维度或虚维度识别为包括有针对无线设备的数据(框410)。方法400还包括：接收信号，在所述信号中，符号被调制到实维度或虚维度中的所识别的一个维度上，而不是被调制到这两个维度上，使得调制到所识别的维度上的符号没有用户间干扰(框420)。
图7示出了被配置为实现图6的方法400的示例性无线设备200的框图。如图7所示，无线设备包括一个或多个(M个)天线210和一个或多个处理电路220。虽然不是必需的，但是示例性处理电路220包括识别电路222和通信电路224。处理电路220(例如，识别电路222)用于将实维度或虚维度识别为包括有针对无线设备的数据。处理电路220(例如，通信电路224)用于接收信号，在该信号中，符号被调制到实维度或虚维度中的所识别的一个维度上，而不是被调制到这两个维度上，使得调制到所识别的维度上的符号没有用户间干扰。应当理解，方法400可以在任何一个或多个处理电路上实现，并且可以使用未明确示出的附加处理电路。
还应当理解，其他设备可以实现图6的方法400。例如，图8中所示的无线设备200可以使用处理模块230(例如，识别模块232和通信模块234)来实现方法400以及与处理电路220相关联的任何上述任务和/或功能。本领域技术人员还将容易认识到，本文描述的方法400可以实现为供由一个或多个计算设备执行的被存储的计算机程序指令，所述计算设备例如是微处理器、数字信号处理器(DSP)、FPGA、ASIC或其他数据处理电路。存储的程序指令可以存储在机器可读介质(例如电、磁或光存储设备)上。存储设备可以包括ROM和/或RAM模块、闪存、硬盘驱动器、磁盘驱动器、光盘驱动器和本领域已知的其他存储介质。例如，方法400可以使用(无线设备200中的)包含软件指令的一个或多个处理电路来实现，所述软件指令当在处理电路上运行时使处理电路执行图6的方法400。
本文给出的解决方案使AP 100能够自由地将调制符号(例如，PA M符号)放置在传输信号的实部或虚部上，这有效地使AP 100可能在一些数据流上传输纯实PAM符号，在其他数据流上传输纯虚符号，和/或在另一些数据流上传输复值符号。这样，本文给出的解决方案有利地生成并使用具有比传统ZF预编码器H+低的能量的ZF预编码器，其中传统ZF预编码器H+通常包括AP的N个天线与每个无线设备之间的信道的完整信道矩阵的伪逆矩阵。这样，本文提出的解决方案改善了一维调制系统(例如PAM系统)的整体性能和/或吞吐量。
尽管本文给出的解决方案是根据ZF预编码器来描述的，但是应当理解，本文给出的解决方案适用于其他类型的预编码器，例如，最小均方误差(MMSE)类型预编码器。
上面给出的解决方案假设AP 100向被配置为仅在一个维度上接收符号的多个无线设备传输信号。然而，本文给出的解决方案也适用于多个无线设备200，其中所述多个无线设备200的第一子集被配置为仅在一个维度上接收调制符号，而该多个无线设备200的第二子集被配置为在复信号的两个维度上接收调制符号，其中任何无线设备都可以包括多个接收天线。为了示例说明，请考虑以下示例。该示例用于示例说明目的，而不是意图限制。
为简单起见，假设该多个无线设备200包括三个设备200，每个无线设备200具有两个天线210，其中第一设备200和第二设备200都被配置为接收多维符号(例如QAM符号)，并且第三设备200被配置为接收一维符号(例如PAM符号)。进一步假设AP 100具有四个天线110。设H1是从AP 100到第一设备200的(2×4)信道，H2是从AP 100到第二设备200的(2×4)信道，H3是从AP 100到第三设备200的(2×4)信道。从AP 100到三个设备的复合信道(6×4)可以表示为：
当此信道矩阵扩展到实值域时，得到(12×8)信道：
现在，Hr的行1-4对应于第一和第二设备200的两个天线210的实部，而行5-6对应于第三设备200的两个天线210的实部。行7-10对应于第一和第二设备200的两个天线210的虚部，而行11-12对应于第三设备200的两个天线210的虚部。
首先考虑第一设备200。因为第一设备200被配置为在由实部和虚部组成的两个维度上接收符号(例如，QAM符号)，所以AP 100可以将这两个部放置在行1-2和行7-8中的任意两行上(因为它们分别是第一设备200处的两个天线210的实部和虚部)。类似地，对于第二设备200，AP 100选择行3-4和行9-10中的任意两行。最后，对于应该仅在一个维度上接收符号的第三设备200，AP 100选择行5-6和行11-12中的任意一行。
等效地，在复值域中，这相当于AP 100为第一设备200选择承载单个QAM符号的波束，使得所传输的QAM符号的实部到达第一设备200的第一或第二天线210的实部或虚部，并且类似地，使得QAM符号的虚部到达第一或第二天线210的实部或虚部中的另一者(其中两个部不重叠，例如，不在相同的天线和维度上接收)。对于第二和第三设备200也有相同的推论。而且，因为这些波束构成ZF预编码器，所以它们与其他设备200的信道正交。因此，本文给出的解决方案不仅允许选择维度，而且还允许在每个设备200的接收天线210之间进行选择的附加选择。结果，本文给出的解决方案提供了更多的信道选择，因此与在每个接收设备处仅具有单个天线的情形相比，能够实现更好的预编码器。
本文给出的解决方案可以进一步扩展到设备200能够接收多于一个符号(一维或二维)的情况。只要在每个设备200处具有比传输给设备200的信号发送维度的数量(例如，单个QAM符号具有两个信号发送维度，因此向设备200传输两个QAM符号对应于向设备200传输的四个信号发送维度)更多的维度(维度的数量是2×(接收天线210的数量)，其中“2”来自每个天线210的实维度和虚维度)，就可以应用本文给出的解决方案。
以下提供另一个非限制性示例。假设AP 100向两个无线设备200传输信号，其中第一设备200具有一个天线210，并且第二设备200具有两个天线210。第一设备200将接收PAM符号(一维星座图)，而第二设备200将接收一个QAM符号(二维星座图)和一个PAM符号(一维星座图)。无线设备200处的每个天线210将接收通常占据实维度和复维度两者的信号。参见图9，其描绘了以下事实：第一设备200具有两个维度以供接收，而第二设备200具有四个维度以供接收(两个天线210，每个天线接收信号的实维度和虚维度)。
因为第一设备200将接收一维信号(例如PAM符号)，所以AP 100可以选择构建传输信号，使得针对第一设备200的PAM符号将在第一设备的单个天线210的I部或Q部上无干扰地接收。类似地，从AP 100传输的信号将包含针对第二设备200的QAM符号和PAM符号，其中AP 100可以选择将QAM符号的两个维度放置在第二设备200处的(总共四个维度中的)任何两个维度上，并且将PAM符号放置在另外两个可用维度中的一个维度上。因此，作为示例，AP可以选择构建信号，使得QAM符号在第一天线的I部和第二天线的I部上被接收，而PAM符号在第一天线的Q部上被接收，如图10所示。图10还示出了AP 100可以如何将针对第一设备200的PAM符号放置在第一设备200的天线的虚部上。
应当理解，该示例可以推广到更多设备200和更多天线210。只要设备200正在接收具有比设备200能够接收的总维度(即2×(接收天线的数量))少的维度的符号，AP 100就可以选择其将在哪些维度和天线210上放置符号维度。还应当理解，本文给出的解决方案的维度选择是独立的，这意味着一个设备200的一个天线210的维度选择不依赖于该设备200的任何其他天线210或任何其他设备200的任何其他天线210的维度选择。
当然，在不脱离本解决方案的基本特征的情况下，本文给出的解决方案可以以不同于本文具体阐述的那些方式的其他方式实施。实施例在所有方面都被认为是说明性的而不是限制性的，并且落入所附实施例的含义和等同范围内的所有改变旨在被包含在其中。

Claims (44)

1.一种从具有多个天线的接入点AP向多个无线设备传输调制复信号的方法，所述多个无线设备至少包括第一组无线设备，所述第一组无线设备被配置为仅接收调制复信号的一个维度，所述方法包括：
为所述第一组无线设备中的每一个，独立地选择在相应的无线设备处应当在实维度和虚维度中的哪一者上接收调制符号；
生成调制至少针对所述第一组无线设备的符号的信号，使得在所述第一组无线设备中的每个无线设备处接收的信号在为相应的无线设备选择的维度上基本没有用户间干扰；以及
将生成的信号至少传输给所述第一组无线设备。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括：向所述第一组无线设备中的至少一个无线设备指示所选择的维度。
3.根据权利要求1所述的方法，其中生成所述信号包括：
生成用于所述AP与所述多个无线设备中的每个无线设备之间的每个信道组合的每个信道模型组合的预编码器；
选择具有最低能量的预编码器；以及
通过将所选择的预编码器应用于至少针对所述第一组无线设备的符号，生成调制至少针对所述第一组无线设备的符号的所述信号。
4.根据权利要求3所述的方法，其中生成所述预编码器包括：
生成从所述AP处的每个天线到所述多个无线设备中的每个无线设备的每个天线的复信道模型；
对从所有AP天线到所述多个无线设备中的所有无线设备的复信道模型进行分组；
将所述复信道模型表达为实值表示和虚值表示；
按照约束条件选择并生成用于所述复信道模型的实值表示和虚值表示的所有排列的预编码器，所述约束条件是：所述第一组无线设备中的每个无线设备在实维度或虚维度上接收相应的调制符号，而不在实维度和虚维度两者上接收相应的调制符号；以及
生成用于每个排列的预编码器。
5.根据权利要求1所述的方法，其中生成所述信号包括：
生成用于所述AP与所述多个无线设备中的每个无线设备之间的每个信道组合的每个信道模型组合的预编码器；
选择与所有组合相对应的预编码器的子集；
从所述预编码器的子集中选择具有最低能量的预编码器；以及
通过将所选择的预编码器应用于至少针对所述第一组无线设备的符号，生成调制至少针对所述第一组无线设备的符号的所述信号。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，选择所述预编码器的子集包括随机选择所述预编码器的子集。
7.根据权利要求5所述的方法，其中生成所述预编码器包括：
生成从所述AP处的每个天线到所述多个无线设备中的每个无线设备的每个天线的复信道模型；
对从所有AP天线到所述多个无线设备中的所有无线设备的复信道模型进行分组；
将所述复信道模型表达为实值表示和虚值表示；
按照约束条件选择并生成用于所述复信道模型的实值表示和虚值表示的所有排列的预编码器，所述约束条件是：所述第一组无线设备中的每个无线设备在实维度或虚维度上接收相应的调制符号，而不在实维度和虚维度两者上接收相应的调制符号；以及
生成用于每个排列的预编码器。
8.根据权利要求3至7中任一项所述的方法，其中，每个预编码器包括迫零ZF预编码器。
9.根据权利要求3至7中任一项所述的方法，其中，每个预编码器包括最小均方误差MMSE类型预编码器。
10.根据权利要求3至7中任一项所述的方法，其中，每个预编码器包括迫零ZF预编码器和最小均方误差MMSE类型预编码器中的一个。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其中，所述AP处的天线的数量等于或大于无线设备的数量。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其中，所述多个无线设备还包括与所述第一组无线设备不同的第二组无线设备，所述第二组无线设备中的每一个被配置为在复信号的两个维度上都接收调制符号。
13.根据权利要求12所述的方法，
还包括：为所述第二组无线设备中的每一个，独立地选择在相应的无线设备处应当在哪一实维度和哪一虚维度上接收调制符号；
其中，生成所述信号包括生成调制针对所述多个无线设备的符号的信号，使得
在所述第一组无线设备中的每一个处接收的信号在为相应的无线设备选择的维度上基本没有用户间干扰；
所述第二组无线设备中的每一个在所选择的实维度和虚维度上接收相应的调制符号；以及
在所述第二组无线设备中的每一个处接收的信号在为相应的无线设备选择的实维度和虚维度上基本没有用户间干扰。
14.根据权利要求12至13中任一项所述的方法，其中，由所述第一组无线设备中的无线设备接收的每个信号包括脉冲幅度调制复信号，并且由所述第二组无线设备中的无线设备接收的每个信号包括正交幅度调制复信号。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的方法，其中，所述第一组无线设备中的一个或多个包括两个或更多个接收天线，并且传输所生成的信号包括将所生成的信号传输给相应的无线设备的两个或更多个接收天线中的一个。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的方法，其中，所述第一组无线设备中的一个或多个包括两个或更多个接收天线：
其中，选择所述维度包括：为包括两个或更多个接收天线的第一组无线设备中的每一个，独立地选择应当在所述两个或更多个接收天线中的第一天线的实维度和虚维度中的哪一者上接收调制的第一符号，以及应当在所述两个或更多个接收天线中的第二天线的实维度和虚维度中的哪一者上接收调制的第二符号，所述第二天线与所述两个或更多个接收天线中的所述第一天线不同；以及
其中，生成所述信号包括：生成调制至少针对包括两个或更多个接收天线的第一组无线设备的第一符号和第二符号的信号，使得在包括两个或更多个接收天线的第一组无线设备中的每一个处接收的信号在为相应无线设备的相应接收天线选择的维度上基本没有用户间干扰。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，选择所述维度还包括：响应于相应的预编码器的能量，选择所述维度。
18.一种接入点AP，用于将调制复信号传输给多个无线设备，所述多个无线设备至少包括第一组无线设备，所述第一组无线设备被配置为仅接收调制复信号的一个维度，所述AP包括：
多个天线；以及
一个或多个处理电路，用于控制所述天线，并且用于：
为所述第一组无线设备中的每一个，独立地选择在相应的无线设备处应当在实维度和虚维度中的哪一者上接收调制符号；
生成调制至少针对所述第一组无线设备的符号的信号，使得在所述第一组无线设备中的每个无线设备处接收的信号在为相应的无线设备选择的维度上基本没有用户间干扰；以及
将生成的信号至少传输给所述第一组无线设备。
19.根据权利要求18所述的AP，其中，所述一个或多个处理电路还用于向所述第一组无线设备中的至少一个无线设备指示所选择的维度。
20.根据权利要求18所述的AP，其中，所述处理电路用于通过以下操作生成所述信号：
生成用于所述AP与所述多个无线设备中的每个无线设备之间的每个信道组合的每个信道模型组合的预编码器；以及
选择具有最低能量的预编码器；以及
通过将所选择的预编码器应用于至少针对所述第一组无线设备的符号，生成调制至少针对所述第一组无线设备的符号的所述信号。
21.根据权利要求20所述的AP，其中，所述处理电路用于通过以下操作生成所述预编码器：
生成从所述AP处的每个天线到所述多个无线设备中的每个无线设备的每个天线的复信道模型；
对从所有AP天线到所述多个无线设备中的所有无线设备的复信道模型进行分组；
将所述复信道模型表达为实值表示和虚值表示；
按照约束条件选择并生成用于所述复信道模型的实值表示和虚值表示的所有排列的预编码器，所述约束条件是：所述第一组无线设备中的每个无线设备在实维度或虚维度上接收相应的调制符号，而不在实维度和虚维度两者上接收相应的调制符号；以及
生成用于每个排列的预编码器。
22.根据权利要求18所述的AP，其中，所述处理电路用于通过以下操作生成所述信号：
生成用于所述AP与所述多个无线设备中的每个无线设备之间的每个信道组合的每个信道模型组合的预编码器；
选择与所有组合相对应的预编码器的子集；
从所述预编码器的子集中选择具有最低能量的预编码器；以及
通过将所选择的预编码器应用于至少针对所述第一组无线设备的符号，生成调制至少针对所述第一组无线设备的符号的所述信号。
23.根据权利要求22所述的AP，其中，选择所述预编码器的子集包括随机选择所述预编码器的子集。
24.根据权利要求22所述的AP，其中，所述处理电路用于通过以下操作生成所述预编码器：
生成从所述AP处的每个天线到所述多个无线设备中的每个无线设备的每个天线的复信道模型；
对从所有AP天线到所述多个无线设备中的所有无线设备的所述复信道模型进行分组；
将所述复信道模型表达为实值表示和虚值表示；
按照约束条件选择并生成用于所述复信道模型的实值表示和虚值表示的所有排列的预编码器，所述约束条件是：所述第一组无线设备中的每个无线设备在实维度或虚维度上接收相应的调制符号，而不在实维度和虚维度两者上接收相应的调制符号；以及
生成用于每个排列的预编码器。
25.根据权利要求20至24中任一项所述的AP，其中，每个预编码器包括迫零ZF预编码器。
26.根据权利要求20至24中任一项所述的AP，其中，每个预编码器包括最小均方误差MMSE类型预编码器。
27.根据权利要求20至24中任一项所述的AP，其中，每个预编码器包括迫零ZF预编码器和最小均方误差MMSE类型预编码器中的一个。
28.根据权利要求18至27中任一项所述的AP，其中，所述AP处的天线的数量等于或大于无线设备的数量。
29.根据权利要求18至28中任一项所述的AP，还用于将调制复信号传输给与所述第一组无线设备不同的第二组无线设备，所述第二组无线设备中的每一个被配置为在复信号的两个维度上都接收调制符号。
30.根据权利要求29所述的AP，其中，所述一个或多个处理电路还用于为所述第二组无线设备中的每一个，独立地选择在相应的无线设备处应当在哪一实维度和哪一虚维度上接收调制符号，其中，所述一个或多个处理电路通过以下操作生成所述信号，即，生成调制针对所述多个无线设备的符号的信号，使得：
在所述第一组无线设备中的每一个处接收的信号在为相应的无线设备选择的维度上基本没有用户间干扰；
所述第二组无线设备中的每一个在所选择的实维度和虚维度上接收相应的调制符号；以及
在所述第二组无线设备中的每一个处接收的信号在为相应的无线设备选择的实维度和虚维度上基本没有用户间干扰。
31.根据权利要求29至30中任一项所述的AP，其中，由所述第一组无线设备中的无线设备接收的每个信号包括脉冲幅度调制复信号，并且由所述第二组无线设备中的无线设备接收的每个多维度信号包括正交幅度调制复信号。
32.根据权利要求18至31中任一项所述的AP，其中，所述第一组无线设备中的一个或多个包括两个或更多个接收天线，并且所述一个或多个处理电路被配置为通过以下操作传输所生成的信号：将所生成的信号传输给相应的无线设备的两个或更多个接收天线中的一个。
33.根据权利要求18至32中任一项所述的AP，其中，所述第一组无线设备中的一个或多个包括两个或更多个接收天线，并且所述一个或多个处理电路被配置为
通过以下操作选择所述维度：为包括两个或更多个接收天线的第一组无线设备中的每一个，独立地选择应当在所述两个或更多个接收天线中的第一天线的实维度和虚维度中的哪一者上接收调制的第一符号，以及应当在所述两个或更多个接收天线中的第二天线的实维度和虚维度中的哪一者上接收调制的第二符号，所述第二天线与所述两个或更多个接收天线中的所述第一天线不同；
通过以下操作生成所述信号：生成调制至少针对包括两个或更多个接收天线的第一组无线设备的第一符号和第二符号的信号，使得在包括两个或更多个接收天线的第一组无线设备中的每一个处接收的信号在为相应无线设备的相应接收天线选择的维度上基本没有用户间干扰。
34.根据权利要求33所述的AP，其中，所述一个或多个处理电路通过以下操作选择所述维度：响应于相应的预编码器的能量，选择所述维度。
35.一种在无线设备处进行接收的方法，所述无线设备被配置为从接入点AP接收调制复信号，所述AP具有多个天线并且向多个无线设备进行传输，所述方法包括：
将实维度或虚维度识别为包括有针对所述无线设备的数据；以及
接收信号，在所述信号中，符号被调制到实维度或虚维度中的所识别的一个维度上，而不是被调制到这两个维度上，使得调制到所识别的维度上的符号没有用户间干扰。
36.根据权利要求35所述的方法，其中，识别所述实维度或虚维度包括从所述AP接收对所述实维度或虚维度的指示。
37.根据权利要求35至36中任一项所述的方法，其中，所述无线设备包括两个或更多个接收天线，并且接收所述信号包括：在所选择的第一接收天线处接收所述信号，在所述信号中，符号被调制到实维度或虚维度中的所识别的一个维度上。
38.根据权利要求37所述的方法，还包括：在与所述第一接收天线不同的所选择的第二接收天线处接收第二信号，在所述第二信号中，第二符号被调制到实维度或虚维度中的所识别的一个维度上，而不是被调制到这两个维度上，使得调制到所识别的维度上的第二符号没有用户间干扰。
39.一种无线设备，用于从向多个无线设备进行传输的接入点AP接收调制复信号，所述无线设备包括：
一个或多个天线；以及
一个或多个处理电路，用于控制所述一个或多个天线，并且用于：
将实维度或虚维度识别为包括有针对所述无线设备的数据；
以及
接收信号，在所述信号中，符号被调制到实维度或虚维度中的所识别的一个维度上，而不是被调制到这两个维度上，使得调制到所识别的维度上的符号没有用户间干扰。
40.根据权利要求39所述的无线设备，其中，所述一个或多个处理电路通过从所述AP接收对所述实维度或虚维度的指示来识别所述实维度或虚维度。
41.根据权利要求39至40中任一项所述的无线设备，其中，所述无线设备包括两个或更多个接收天线，并且所述一个或多个处理电路被配置为通过以下操作来接收所述信号：在所选择的第一接收天线处接收所述信号，在所述信号中，符号被调制到实维度或虚维度中的所识别的一个维度上。
42.根据权利要求41所述的无线设备，其中，所述一个或多个处理电路还被配置为：在与所述第一接收天线不同的所选择的第二接收天线处接收第二信号，在所述第二信号中，第二符号被调制到实维度或虚维度中的所识别的一个维度上，而不是被调制到这两个维度上，使得调制到所识别的维度上的第二符号没有用户间干扰。
43.一种存储在非暂时性计算机可读介质中的计算机程序产品，用于控制接入点AP中的一个或多个处理电路，所述AP具有与多个无线设备通信的多个天线，所述多个无线设备至少包括被配置为仅接收调制复信号的一个维度的第一组无线设备，所述计算机程序产品包括软件指令，所述软件指令当在所述一个或多个处理电路上运行时，使得所述一个或多个处理电路：
为所述第一组无线设备中的每一个，独立地选择在相应的无线设备处应当在实维度和虚维度中的哪一者上接收调制符号；
生成调制至少针对所述第一组无线设备的符号的信号，使得在所述第一组无线设备中的每个无线设备处接收的信号在为相应的无线设备选择的维度上基本没有用户间干扰；以及
将生成的信号至少传输给所述第一组无线设备。
44.一种存储在非暂时性计算机可读介质中的计算机程序产品，用于控制无线设备中的一个或多个处理电路，所述无线设备被配置为从具有多个天线的接入点AP接收调制复信号的仅一个维度，所述计算机程序产品包括软件指令，所述软件指令当在所述一个或多个处理电路上运行时，使得所述一个或多个处理电路：
将实维度或虚维度识别为包括有针对所述无线设备的数据；以及
接收信号，在所述信号中，符号被调制到实维度或虚维度中的所识别的一个维度上，而不是被调制到这两个维度上，使得调制到所识别的维度上的符号没有用户间干扰。
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