CN113557673A - 从多个天线传送符号 - Google Patents

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Abstract

提供了用于从多个天线传送符号的方法和设备。在一个示例中，一种方法包括从每个天线同时传送乘以矩阵的选定列的相应元素的符号。该矩阵的行数至少是天线的数量，该矩阵的列数至少是9，并且该矩阵包括最大过量的实哈达玛矩阵或者是最大过量的实哈达玛矩阵的子矩阵。

Description

从多个天线传送符号
技术领域
本公开的示例涉及从多个天线传送符号，例如长训练字段(LTF)。
背景技术
高级天线系统可用于显著增强无线通信系统在上行链路(UL)方向和下行链路(DL)方向两者上的性能。例如，高级天线例如通过使用多个空间流(也称为空时流(spacetime stream))进行传输可提供使用信道的空间域来改进传输的可靠性和/或吞吐量的可能性。
例如，802.11-16标准规定了一组矩阵，经常被称为P矩阵，其中行(和列)定义了一组正交向量，当利用多于一个的空时流(例如，非多输入多输出MIMO操作)时，这些正交向量被用作信道和导频估计的正交覆盖码。这些P矩阵的行或列可应用于长训练字段(LTF)并且应用于传送时嵌入在数据符号中的导频。P矩阵可以是例如哈达玛矩阵(Hadamardmatric)。
实哈达玛矩阵是n×n维的方矩阵H，其项(entry)由+1和-1(即只有实数值)组成，使得H·HT＝nI。在此，上标(.)T表示矩阵转置，并且I是单位矩阵。已知实哈达玛矩阵的阶(order)是n＝1、2或4的倍数(即n＝4,8,12,16,…)。可验证通过以下操作矩阵的哈达玛属性被保留：
1)对行或列的求反。
2)任两行或两列的置换(permutation)(即互换(swapping))。
此外，任何哈达玛矩阵都能借助于这些操作被变换成其第一行和第一列只由+1组成的矩阵。采用这种形式的哈达玛矩阵被说成是标准化的(normalized)。如果哈达玛矩阵A能通过连续应用上面标识的运算1和2变换成哈达玛矩阵B，那么这两个矩阵A和B被说成是等价的。否则，矩阵被说成是非等价的。任何哈达玛矩阵都等价于标准化的哈达玛矩阵。
EHT(极高吞吐量)已经被提议作为IEEE 802.11标准的增强。特别地，EHT应为多达16个空时流提供支持。当前，IEEE 802.11-16标准及其修订版802.11ax支持多达8个空时流。因此，例如，可能存在对于9≤n≤16阶的矩阵(例如，P矩阵)的需要来为多达16个空时流的长训练字段(LTF)提供正交覆盖码。
为8个或更少的空时流构造实数取值的P矩阵是简单的，并且可通过检查或通过穷举计算机搜索来完成。然而，随着P矩阵维数的增加，穷举计算机搜索变得不切实际。
发明内容
本公开的一个方面提供了一种从多个天线传送符号的方法。该方法包括从每个天线同时传送乘以矩阵的选定列的相应元素的符号。该矩阵的行数至少是天线的数量，该矩阵的列数至少是9，并且该矩阵包括最大过量(maximum excess)的实哈达玛矩阵或者是最大过量的实哈达玛矩阵的子矩阵。
本公开的另一个方面提供了一种从多个天线传送符号的方法。该方法包括从每个天线同时传送乘以矩阵的选定行的相应元素的符号。该矩阵的列数至少是天线的数量，该矩阵的行数至少是9，并且该矩阵包括最大过量的实哈达玛矩阵或者是最大过量的实哈达玛矩阵的子矩阵。
本公开的另外的方面提供了构造最大过量实哈达玛矩阵的方法。所述方法包括：选择实哈达玛矩阵；确定矩阵的第一过量；对矩阵的行和列求反；确定矩阵的第二过量；如果第二过量小于第一过量，则反转求反步骤；并重复前面的四个步骤，直到矩阵包括最大过量实哈达玛矩阵为止。
本公开的又一方面提供了用于从多个天线传送符号的设备。该设备包括处理器和存储器。存储器含有由处理器可执行的指令，使得该设备可操作以从每个天线同时传送乘以矩阵的选定列的相应元素的符号。该矩阵的行数至少是天线的数量，该矩阵的列数至少是9，并且该矩阵包括最大过量的实哈达玛矩阵或者是最大过量的实哈达玛矩阵的子矩阵。
本公开的另一个方面提供了用于从多个天线传送符号的设备。该设备包括处理器和存储器。存储器含有由处理器可执行的指令，使得该设备可操作以从每个天线同时传送乘以矩阵的选定行的相应元素的符号。该矩阵的列数至少是天线的数量，该矩阵的行数至少是9，并且该矩阵包括最大过量的实哈达玛矩阵或者是最大过量的实哈达玛矩阵的子矩阵。
本公开的附加方面提供了用于从多个天线传送符号的设备。该设备被配置成从每个天线同时传送乘以矩阵的选定列的相应元素的符号。该矩阵的行数至少是天线的数量，该矩阵的列数至少是9，并且该矩阵包括最大过量的实哈达玛矩阵或者是最大过量的实哈达玛矩阵的子矩阵。
本公开的另外的方面提供了用于从多个天线传送符号的设备。该设备被配置成从每个天线同时传送乘以矩阵的选定行的相应元素的符号。该矩阵的列数至少是天线的数量，该矩阵的行数至少是9，并且该矩阵包括最大过量的实哈达玛矩阵或者是最大过量的实哈达玛矩阵的子矩阵。
附图说明
为了更好地理解本公开的示例，并且为了更清楚地示出可如何实施示例，现在将仅以示例的方式参考以下附图，附图中：
图1是n＝12阶的标准化哈达玛矩阵的示例；
图2是n＝16阶的标准化哈达玛矩阵的示例；
图3是n＝16阶的标准化哈达玛矩阵的示例；
图4是n＝16阶的标准化哈达玛矩阵的示例；
图5是n＝16阶的标准化哈达玛矩阵的示例；
图6是n＝16阶的标准化哈达玛矩阵的示例；
图7是从多个天线传送符号的方法的示例的流程图；
图8是从多个天线传送符号的方法的示例的流程图；
图9其是n＝12阶的最大过量实哈达玛矩阵的示例；
图10其是n＝16阶的最大过量实哈达玛矩阵的示例；
图11其是n＝16阶的最大过量实哈达玛矩阵的示例；
图12其是n＝16阶的最大过量实哈达玛矩阵的示例；
图13是构造最大过量实哈达玛矩阵的方法的示例的流程图；
图14示出了用于从多个天线传送符号的设备的示例；以及
图15示出了用于从多个天线传送符号的设备的示例。
具体实施方式
出于解释而非限制的目的，下面阐述了特定细节，诸如特定实施例或示例。本领域技术人员将领会，除了这些特定细节之外，还可采用其他示例。在一些实例中，省略了对众所周知的方法、节点、接口、电路和装置的详细描述，以免用不必要的细节模糊本描述。本领域技术人员将领会，所描述的功能可在一个或多个节点中使用硬件电路(例如互连以执行专用功能的模拟和/或分立逻辑门、ASIC、PLA等)和/或使用软件程序和数据连同一个或多个数字微处理器或通用计算机来实现。使用空中接口通信的节点还具有合适的无线电通信电路。而且，在适当的情况下，该技术此外能被视为完全体现在含有将使处理电路实行本文描述的技术的计算机指令的适当集合的任何形式的计算机可读存储器(诸如固态存储器、磁盘或光盘)内。
硬件实现可包含或涵盖但不限于数字信号处理器(DSP)硬件、精简指令集处理器、包含但不限于(一个或多个)专用集成电路(ASIC)和/或(一个或多个)现场可编程门阵列(FPGA)的硬件(例如数字或模拟)电路以及(在适当情况下)能够执行此类功能的状态机。
本公开的至少一些实施例涉及降低传送器和接收器处的计算复杂度和/或存储器要求的矩阵的设计(例如，P矩阵，和/或其行或列可应用于诸如LTF符号的符号的矩阵)。出于这个原因，以下定义将是有用的。实哈达玛矩阵H的过量σ(H)被定义为其所有项之和。例如，该属性指示包括+1的项相对于包括-1的项的过量(或不足(deficit))。n＝12阶的实哈达玛矩阵的最大可能过量是36。同样，n＝16阶的实哈达玛矩阵的最大可能过量是64。对于给定阶具有最大可能过量的实哈达玛矩阵在本文被称为最大过量哈达玛矩阵。尽管存在行和/或列置换，但是只有一个n＝12阶的标准化哈达玛矩阵100，其在图1中示出。也正好有5个n＝16阶的非等价标准化哈达玛矩阵200、300、400、500和600，分别在图2至6中示出。然而，这些矩阵100-600不是最大过量哈达玛矩阵。
本公开的实施例提出使用可适合于提供能够实现支持至少9个空时流的正交覆盖码的矩阵。在一些示例中，所提出的矩阵是具有最大可能过量的实哈达玛矩阵。
矩阵可例如提供能够实现支持至少9个空时流(例如多达16个空时流)的正交覆盖码。由于正交覆盖码是根据具有最大可能过量的哈达玛矩阵来定义的，因此它们只由±1组成，并且拥有最大可能数量的+1。在一些示例中，当与使用其他矩阵和覆盖码(包含不具有最大过量的实哈达玛矩阵)相比时，这两个属性可允许最大可能地降低传送器处的计算复杂度和/或存储器使用。
图7是从多个天线传送符号的方法700的示例的流程图。在一些示例中，符号可包括或包含长训练字段(LTF)符号或一个或多个导频符号，和/或可包括OFDM符号。该方法包括在步骤702从每个天线同时传送乘以矩阵的选定列的相应元素的符号。该矩阵的行数至少是天线的数量，该矩阵的列数至少是9，并且该矩阵包括最大过量的实哈达玛矩阵或者是最大过量的实哈达玛矩阵的子矩阵。
从而，例如，符号可被传送并乘以来自矩阵的选定列的元素，该元素对应于从其传送符号的天线。对于每个天线，元素可不同，尽管在一些示例中，元素的值可相同(例如选自±1)。
在一些示例中，使要传送或正在传送的空时流的数量小于哈达玛矩阵的阶数(大小、行数/列数)。例如，哈达玛矩阵可以是16x16矩阵，而可传送15个空时流。在一些示例中，用于为15个空时流提供正交覆盖码的矩阵可以是15x16矩阵。在一些示例中，空时流的数量等于天线的数量。
在一些示例中，传送多于一个(例如至少空时流的数量)的符号。在一些示例中，符号的传输随时间重复的次数(包含第一传输)等于矩阵的列数(例如，对于16x16哈达玛矩阵是16列)。在一些示例中，方法700可包括传送至少一个另外的符号，这包括对于每个另外的符号，从每个天线同时传送乘以与所述另外的符号相关联的矩阵的列的相应元素的所述另外的符号。即，例如，作为训练序列的一部分，在第一时间段中，传送符号并使用来自矩阵第一列的元素；并且对于后续时间段，再次传送符号，并且使用来自矩阵的不同列的元素。在一些示例中，可在每次使用矩阵的不同列的训练序列的另外的后续时间段中再传送一次或多次符号。从而，例如，选定的列和与每个另外的符号相关联的每个列包括所述矩阵的不同列。
图8示出了从多个天线传送符号的方法800的备选示例。方法800与方法700的不同之处在于，符号乘以矩阵的选定列而不是行的相应元素。从而，方法800包括在步骤802，从每个天线同时传送乘以矩阵的选定行的相应元素的符号。所述矩阵的列数至少是天线的数量，所述矩阵的行数至少是9，并且所述矩阵包括最大过量的实哈达玛矩阵或者是最大过量的实哈达玛矩阵的子矩阵。上面关于图7的方法700描述的任何备选方案也可应用于图8的方法800，除了在适当的情况下引用行而不是列以及引用列而不是行。
应注意，方法700或800的实际实现可具体使用或可不具体使用矩阵的行或列。相反，例如，可执行有效地导致符号传输的计算或操作，就好像它已经乘以将来自包括最大过量的实哈达玛矩阵或者是最大过量的实哈达玛矩阵的子矩阵的矩阵的值一样，即便改为使用其他操作、向量和/或矩阵。
在一些示例中，天线的数量至少是空时流的数量，例如至少9个。矩阵可包括12x12或16x16矩阵。例如，矩阵包括矩阵M或M的子矩阵，其中M包括或等价于图9中示出的矩阵900，其是n＝12阶的最大过量实哈达玛矩阵的示例。例如，使用多达12个空间流和/或在多达12个不同时间段中传送符号的实施例可使用矩阵900或等价物。类似地，哈达玛矩阵可包括分别在图10-12中示出的矩阵1000-1200，图10-12示出了n＝16阶的最大过量实哈达玛矩阵的示例。例如，这些可在具有多达16个空间流和/或在多达16个不同的时间段中传送符号的实施例中使用。
图10中的矩阵1000可被定义为例如
Figure BDA0003257027950000061
其中
Figure BDA0003257027950000062
表示克罗内克积(Kroneckerproduct)，并且
Figure BDA0003257027950000063
在一些示例中，其中空时流的数量是m＝9、10、11，建议使用哈达玛矩阵的子矩阵来提供要应用于符号的正交向量(例如，在不同的时间段)。要使用的矩阵例如可以属于m×12维，并且从而可以是12阶的最大过量哈达玛矩阵的子矩阵。在空时流的数量为m＝13、14、15的情况下，可使用16阶的最大过量哈达玛矩阵的m×16维子矩阵。
图13是构造最大过量实哈达玛矩阵的方法1300的示例的流程图。方法1300包括，在步骤1302，选择实哈达玛矩阵。这可以是例如标准化的哈达玛矩阵，诸如图1至7中示出的那些，或者任何其他哈达玛矩阵。方法1300还包括，在步骤1304，确定矩阵的第一过量，并且在步骤1306，对矩阵的行和列求反。可顺序地、随机地或以任何其他方式选择行和列。在一些示例中，选择行和列，使得在步骤1306的多次重复之后，每个行/列组合被求反至少一次。因此，例如，对于16x16矩阵，步骤1306可重复至少256次(除非在所有组合被求反之前获得最大过量矩阵)。
接下来，该方法的步骤1308包括确定矩阵的第二过量，作为步骤1306中求反的结果，该第二过量可不同于在步骤1304中确定的第一过量。在步骤1310中，方法1300包括，如果第二过量小于第一过量(或者备选地，小于或等于第一过量)，则反转求反步骤。从而，在步骤1304-1310之后，矩阵的过量将不会减少，并且可能已经增加或保持相同。最后，方法1300的步骤1312包括重复前面的四个步骤(即步骤1304-1310)，直到矩阵包括最大过量实哈达玛矩阵为止。在方法700或800的一些示例中，根据方法1300构造矩阵。
图1400示出了用于从多个天线传送符号的设备1400的示例。在一些示例中，设备1400可被配置成执行上面参考图7描述的方法700，或者本文描述的其他示例中的任何示例。
设备1400包括处理器1402和与处理器1402通信的存储器1404。存储器1404含有由处理器1402可执行的指令。在一个实施例中，存储器1404含有由处理器1402可执行的指令，使得设备1400可操作以从每个天线同时传送乘以矩阵的选定列的相应元素的符号。该矩阵的行数至少是天线的数量，该矩阵的列数至少是9，并且该矩阵包括最大过量的实哈达玛矩阵或者是最大过量的实哈达玛矩阵的子矩阵。
图1500示出了用于从多个天线传送符号的设备1500的示例。在一些示例中，设备1500可被配置成执行上面参考图8描述的方法800，或者本文描述的其他示例中的任何示例。
设备1500包括处理器1502和与处理器1502通信的存储器1504。存储器1504含有由处理器1502可执行的指令。在一个实施例中，存储器1504含有由处理器1502可执行的指令，使得设备1500可操作以从每个天线同时传送乘以矩阵的选定行的相应元素的符号。所述矩阵的列数至少是天线的数量，所述矩阵的行数至少是9，并且所述矩阵包括最大过量的实哈达玛矩阵或者是最大过量的实哈达玛矩阵的子矩阵。
应注意，上面提到的示例说明而不是限制本发明，并且本领域技术人员将能够在不脱离所附陈述范围的情况下设计许多备选示例。词语“包括”不排除与权利要求中列出的那些元素或步骤不同的元素或步骤的存在，“一(a或an)”不排除多个，并且单个处理器或其他单元可实现以下陈述中阐述的几个单元的功能。在使用术语“第一”、“第二”等的情况下，仅要将它们理解为用于方便标识特定特征的标记。特别地，除非另有明确陈述，否则不要将它们解释为描述多个这样的特征中的第一或第二特征(即，在时间或空间上出现的这样的特征中的第一或第二特征)。除非另有明确陈述，否则本文公开的方法中的步骤可按任何顺序实行。陈述中的任何附图标记都不应被解释为限制它们的范围。

Claims (38)

1.一种从多个天线传送符号的方法，所述方法包括：
从每个天线同时传送乘以矩阵的选定列的相应元素的符号；
其中所述矩阵的行数至少是天线的数量，所述矩阵的列数至少是9，并且所述矩阵包括最大过量的实哈达玛矩阵或者是最大过量的实哈达玛矩阵的子矩阵。
2.如权利要求1所述的方法，进一步包括：
传送至少一个另外的符号，这包括对于每个另外的符号，从每个天线同时传送乘以与所述另外的符号相关联的矩阵的列的相应元素的所述另外的符号。
3.如权利要求2所述的方法，其中所述选定的列和与每个另外的符号相关联的每个列包括所述矩阵的不同列。
4.一种从多个天线传送符号的方法，所述方法包括：
从每个天线同时传送乘以矩阵的选定行的相应元素的符号；
其中所述矩阵的列数至少是天线的数量，所述矩阵的行数至少是9，并且所述矩阵包括最大过量的实哈达玛矩阵或者是最大过量的实哈达玛矩阵的子矩阵。
5.如权利要求4所述的方法，进一步包括：
传送至少一个另外的符号，这包括对于每个另外的符号，从每个天线同时传送乘以与所述另外的符号相关联的矩阵的行的相应元素的所述另外的符号。
6.如权利要求5所述的方法，其中所述选定的行和与每个另外的符号相关联的每个行包括所述矩阵的不同行。
7.如权利要求2、3、5和6中任一项所述的方法，其中所述符号和所述至少一个另外的符号至少包括9个OFDM符号。
8.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中天线的数量至少为9。
9.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述矩阵包括8x8、12x12或16x16矩阵。
10.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述矩阵包括矩阵M或M的子矩阵，其中M包括或等价于：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
。
11.如权利要求1至9中任一项所述的方法，其中所述矩阵包括矩阵M或M的子矩阵，其中M包括或等价于：
Figure 604031DEST_PATH_IMAGE002
。
12.如权利要求1至9中任一项所述的方法，其中所述矩阵包括矩阵M或M的子矩阵，其中M包括或等价于：
Figure DEST_PATH_IMAGE003
。
13.如权利要求1至9中任一项所述的方法，其中所述矩阵包括矩阵M或M的子矩阵，其中M包括或等价于：
Figure 803062DEST_PATH_IMAGE004
。
14.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述符号包括OFDM符号。
15.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述符号包括长训练字段（LTF）符号。
16.一种构造最大过量实哈达玛矩阵的方法，所述方法包括：
选择实哈达玛矩阵；
确定所述矩阵的第一过量；
对所述矩阵的行和列求反；
确定所述矩阵的第二过量；
如果所述第二过量小于所述第一过量，则反转求反步骤；以及
重复前面的四个步骤，直到所述矩阵包括最大过量实哈达玛矩阵为止。
17.如权利要求16所述的方法，其中所述矩阵包括8x8、12x12或16x16矩阵。
18.如权利要求1至15中任一项所述的方法，其中所述矩阵根据权利要求14或15所述的方法构造。
19.一种包括指令的计算机程序，所述指令当在至少一个处理器上执行时，使所述至少一个处理器实行如权利要求1至18中任一项所述的方法。
20.一种含有如权利要求19所述的计算机程序的载体，其中所述载体包括电子信号之一。
21.一种计算机程序产品，包括其上存储有如权利要求19所述的计算机程序的非暂时性计算机可读介质。
22.一种用于从多个天线传送符号的设备，所述设备包括处理器和存储器，所述存储器含有由所述处理器可执行的指令，使得所述设备可操作以：
从每个天线同时传送乘以矩阵的选定列的相应元素的符号；
其中所述矩阵的行数至少是天线的数量，所述矩阵的列数至少是9，并且所述矩阵包括最大过量的实哈达玛矩阵或者是最大过量的实哈达玛矩阵的子矩阵。
23.如权利要求22所述的设备，其中所述存储器含有由所述处理器可执行的指令，使得所述设备可操作以：
传送至少一个另外的符号，这包括对于每个另外的符号，从每个天线同时传送乘以与所述另外的符号相关联的矩阵的列的相应元素的所述另外的符号。
24.如权利要求23所述的设备，其中所述选定的列和与每个另外的符号相关联的每个列包括所述矩阵的不同列。
25.一种用于从多个天线传送符号的设备，所述设备包括处理器和存储器，所述存储器含有由所述处理器可执行的指令，使得所述设备可操作以：
从每个天线同时传送乘以矩阵的选定行的相应元素的符号；
其中所述矩阵的列数至少是天线的数量，所述矩阵的行数至少是9，并且所述矩阵包括最大过量的实哈达玛矩阵或者是最大过量的实哈达玛矩阵的子矩阵。
26.如权利要求25所述的设备，其中所述存储器含有由所述处理器可执行的指令，使得所述设备可操作以：
传送至少一个另外的符号，这包括对于每个另外的符号，从每个天线同时传送乘以与所述另外的符号相关联的矩阵的行的相应元素的所述另外的符号。
27.如权利要求26所述的设备，其中所述选定的行和与每个另外的符号相关联的每个行包括所述矩阵的不同行。
28.如权利要求23、24、26和27中任一项所述的方法，其中所述符号和所述至少一个另外的符号至少包括9个OFDM。
29.如权利要求22至28中任一项所述的设备，其中天线的数量至少为9。
30.如权利要求22至29中任一项所述的设备，其中所述矩阵包括8x8、12x12或16x16矩阵。
31.如权利要求22至30中任一项所述的设备，其中所述矩阵包括矩阵M或M的子矩阵，其中M包括或等价于：
Figure DEST_PATH_IMAGE005
。
32.如权利要求22至30中任一项所述的设备，其中所述矩阵包括矩阵M或M的子矩阵，其中M包括或等价于：
Figure 582799DEST_PATH_IMAGE006
。
33.如权利要求22至2306中任一项所述的设备，其中所述矩阵包括矩阵M或M的子矩阵，其中M包括或等价于：
Figure DEST_PATH_IMAGE007
。
34.如权利要求22至30中任一项所述的设备，其中所述矩阵包括矩阵M或M的子矩阵，其中M包括或等价于：
Figure 774746DEST_PATH_IMAGE008
。
35.如权利要求22至34中任一项所述的设备，其中所述符号包括OFDM符号。
36.如权利要求22至35中任一项所述的设备，其中所述符号包括长训练字段（LTF）符号。
37.一种用于从多个天线传送符号的设备，所述设备被配置成：
从每个天线同时传送乘以矩阵的选定列的相应元素的符号；
其中所述矩阵的行数至少是天线的数量，所述矩阵的列数至少是9，并且所述矩阵包括最大过量的实哈达玛矩阵或者是最大过量的实哈达玛矩阵的子矩阵。
38.一种用于从多个天线传送符号的设备，所述设备被配置成：
从每个天线同时传送乘以矩阵的选定行的相应元素的符号；
其中所述矩阵的列数至少是天线的数量，所述矩阵的行数至少是9，并且所述矩阵包括最大过量的实哈达玛矩阵或者是最大过量的实哈达玛矩阵的子矩阵。
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