CN113810088A - 具有传输线路的耦合天线的相等能量码本的方法和装置 - Google Patents

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CN113810088A CN202111134697.8A CN202111134697A CN113810088A CN 113810088 A CN113810088 A CN 113810088A CN 202111134697 A CN202111134697 A CN 202111134697A CN 113810088 A CN113810088 A CN 113810088A
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Abstract

本发明涉及具有传输线路的耦合天线的相等能量码本的方法和装置。一种方法和装置为具有传输线路的耦合天线提供相等能量码本。可以从具有天线阵列的发射器中的码本接收多个预编码器。多个预编码器中的每个预编码器可以被变换为变换预编码器，使得每个变换预编码器的发射功率等于多个预编码器中的每个其他变换预编码器的发射功率。发射功率可以被表达为相对于对应的预编码器的二次型。二次型可以基于信号源和天线阵列之间的传输线路的传输线路阻抗。可以从信号源接收接收信号。多个变换预编码器中的变换预编码器可以被应用于该信号，以生成用于通过物理信道传输的预编码信号。预编码信号可以被发射。

Description

具有传输线路的耦合天线的相等能量码本的方法和装置
本申请是于2019年1月22日进入中国国家阶段的、PCT申请号为PCT/US2017/044995、国际申请日为2017年8月1日、中国申请号为201780045502.8、发明名称为“用于具有传输线路的耦合天线的相等能量码本的方法和装置”的申请的分案申请。
相关申请的交叉引用
本申请涉及于2016年02月04日提交的题为“用于利用耦合天线优化天线预编码器选择的方法和装置(Method and Apparatus for Optimizing Antenna PrecoderSelection with Coupled Antennas)”申请，其为美国申请No.15/016,140，摩托罗拉移动公司案卷编号为MM01141；于2015年09月16日提交的题为“用于具有互耦的天线阵列的相等能量码本的方法和装置(Method and Apparatus for Equal Energy Codebooks forAntenna Arrays with Mutual Coupling)”的申请，其为美国申请14/855,693，摩托罗拉移动公司案卷编号为MM01601；以及于2016年05月18日提交的题为“用于具有互耦的天线阵列的相等能量码本的方法和装置(Method and Apparatus for Equal Energy Codebooksfor Antenna Arrays with Mutual Coupling)”的申请，其为美国申请No.15/157,754，摩托罗拉移动公司案卷编号为MM02071-US-NP，上述申请全部共同指定给本申请的申请人，它们因此通过引用被并入本文。
技术领域
本公开涉及用于具有传输线路的耦合天线的相等能量码本的天线和装置。
背景技术
目前，无线通信设备使用无线信号与其他通信设备进行通信。许多无线通信设备具有多个天线，它们能够使用天线波束成形向接收设备发射更加集中的信号。多种通信标准定义了天线预编码器码本以支持天线波束成形和或来自接收器的具有反馈的多输入/多输出(MIMO)传输。采用预编码器的码本的电信标准包括第三代合作伙伴计划高速分组接入(3GPP HSPA)和长期演进(LTE)标准、IEEE 802.11和802.16标准。在所有这些标准中，所定义的预编码器具有每个预编码器矢量具有等L2范数的属性，其中假设预编码器以具有等L2范数的预编码器产生在远场具有相等功率的天线模式的方式而被应用于天线阵列。
在以上的每种电信标准中，预编码器结合来自发射器的基准符号传输被使用，从而接收器能够对将由于每个预编码器的应用所导致的信道进行评估。接收器将每个预编码器应用于基准符号以便评估信道质量。其随后以信号将最佳预编码器的指标和相对应的信号质量发送回发射器。对于一些传输模式，用于信号传输的预编码器用信号发送至接收器，所述接收器随后应用该预编码器来估计用于数据符号的信道。
这些类型的系统的操作中暗示了假设预编码器是以使得对应于每个预编码器的天线模式具有相同的发射功率的方式被应用。该假设的原因在于，接收器的目标是针对给定发射功率选择使得其信道质量最大化因此使得可实现的数据速率最大化的预编码器。在单一用户的情况下，这将使得固定数据速率的传输范围最大化，或者可替换地，使得固定范围下的可实现数据速率最大化。可替换地，对于多用户系统而言，期望使得针对每个用户实现给定数据速率所需的发射功率最小化，因为该发射功率对于目标用户以外的所有用户而言都是干扰。
发明内容
根据本发明的一种方法，包括：接收包括基准符号的预编码信号；估计用于所述基准符号的信道；通过取得基准符号信道估计和数据符号预编码器的共轭的内积来估计用于所述数据符号的信道；并且基于所估计的信道对所接收的数据符号进行解调。
根据本发明的一种装置，包括：天线阵列；耦合至所述天线阵列的收发器；耦合至所述收发器的控制器，所述控制器被布置为使所述装置：接收包括基准符号的预编码信号；估计用于所述基准符号的信道；通过取得基准符号信道估计和数据符号预编码器的共轭的内积来估计用于所述数据符号的信道；并且基于所估计的信道对所接收的数据符号进行解调。
附图说明
为了描述能够获得本公开该的优势和特征的方式，通过参考在附图中图示的其具体实施例给出对本公开的描述。这些附图仅描绘了本公开的示例实施例，因此并不被理解为对其范围有所限制。附图已经为了清楚而有所简化并且不一定依比例绘制。
图1是根据可能实施例的系统的示例框图；
图2是根据可能实施例的具有传输线路的Thevenin源和两端口天线阵列模型的示例图示；
图3是根据可能实施例的Thevenin源和具有阻抗矩阵的天线阵列之间的匹配网络的示例图示；
图4是根据可能实施例的匹配网络与天线阵列结合所产生的结合阻抗矩阵的示例图示；
图5是根据可能实施例的发射功率作为由50ohm的Thevenin源和50ohm传输线路所驱动的具有半波长间隔的两元素偶极阵列的相位的函数而变化的示例图示；
图6是根据可能实施例的具有传输线路的Norton源和两端口天线阵列模型的示例图示；
图7是根据可能实施例的Norton源和具有阻抗矩阵的天线阵列之间的匹配网络的示例图示；
图8是根据可能实施例的匹配网络与天线阵列结合所产生的结合阻抗矩阵的示例图示；
图9是根据可能实施例的发射功率作为由具有隔离器的50ohm的Thevenin源和50ohm传输线路所驱动的具有半波长间隔的两元素偶极阵列的相位的函数而变化的示例图示；
图10是图示根据可能实施例的无线通信设备的操作的示例流程图；和
图11是图示根据可能实施例的无线通信设备的操作的示例流程图。
图12是图示根据可能实施例的装置的示例框图。
具体实施方式
实施例提供了用于具有传输线路的耦合天线的相等能量码本的方法和装置。根据可能的实施例，可以从具有天线阵列的发射器中的码本接收多个预编码器。该多个预编码器中的每个预编码器可以被变换为变换预编码器，使得每个变换预编码器的发射功率等于所述多个预编码器中的其他变换预编码器中的每一个的发射功率。发射功率可以被表达为相对于对应的预编码器的二次型(quadratic form)。该二次型可以基于信号源和天线阵列之间的传输线路的传输线路阻抗。可以从信号源接收信号。多个变换预编码器中的一个变换预编码器可以被应用于该信号以生成用于通过物理信道传输的预编码信号。该预编码信号可以被发射。
图1是根据可能实施例的系统100的示例框图。系统100可以包括发射设备110和接收设备120。发射设备110可以是用户设备(UE)、基站，或者可以发射无线信号的任意其他设备。类似地，接收设备120可以是UE、基站，或者可以接收无线信号的任意其他设备。UE可以是无线终端、便携式无线通信设备、智能电话、蜂窝电话、翻盖式电话、个人数字助理、具有订户身份模块的设备、个人计算机、选择呼叫接收器、平板计算机、膝上计算机、或者能够发送和接收无线通信信号的任意其他设备。基站可以是无线广域网基站、无线局域网基站、增强NodeB(eNB)、接入点，或者任意其他基站。
发射设备110可以包括预编码器变换控制器112、码本114、和天线阵列116。预编码器变换控制器112可以是一个元件或者可以在不同元件之间分布。例如，预编码器变换控制器112可以是处理器的一部分，可以是收发器确定一部分，可以是预编码器器的一部分，可以是发射设备中的其他元件的一部分，和/或可以在发射设备中的元件组合之间和/或通过云计算进行分布。接收设备120可以包括至少一个天线122。例如，在一些实施例中，接收设备120可以具有一个天线，而在其他实施例中，接收设备120可以具有天线的阵列。根据哪个设备当前在发射或接收，发射设备110也可以充当接收设备，并且接收设备120也可以充当发射设备。
如果不存在诸如发射阵列的天线阵列116的互耦，则将会出现的情况会是具有等L2范数的天线预编码器矢量将产生具有相等功率的天线模式(注意，一些假设可能是必要的，诸如天线具有相等的自阻抗)。然而，如果天线阵列116中的天线耦合，则由具有相同L2范数的两个预编码器所产生的天线模式在发射功率上可能会相差数dB。该差异的数量可以取决于多种因素，包括互耦系数、用来驱动阵列的源的类型、源阻抗和/或其他因素。传递至天线阵列116的功率可以取决于矢量电压源或矢量电流源的输入的相对相位、取决于源阻抗、和/或取决于其他因素。
在源信号118的源和天线阵列116之间使用传输线路的情况下，发射功率可以随着输入电压矢量或输入源矢量的相对相位而变化，并且该变化可以进一步取决于源阻抗、传输线路阻抗、传输线路的长度、天线阻抗(和任何匹配电路)、和/或其他因素。如果结合源处的隔离器在源和天线阵列116之间使用传输线路，则发射功率仍然可以随着输入电压矢量或输入源矢量的相对相位而变化，但是该变化现在可能仅取决于传输线路阻抗、天线阻抗(和任何匹配电路)和/或其他因素，从而功率变化可能不再取决于源阻抗或传输线路的长度。
实施例可以示出作为预编码器的函数的功率变化可以被表达为二次型，其对于在源和天线阵列之间使用传输线路的情形是非负定的。针对发射功率使用这些二次型，至少两种方法可以被用于将预编码器映射至具有相等发射功率的天线模式。在第一种方法中，每个预编码器可以通过由未缩放的预编码器所产生的发射功率的平方根倒数进行缩放。在第二种方法中，可以通过将每个预编码器乘以矩阵来变换预编码器集合，从而所产生的预编码器集合全部映射至具有相同功率的天线模式。如果基于预编码器的信道估计结合基于通用基准符号使用，则相同的预编码器变换还能够被应用于通用基准符号预编码器。
图2是根据可能实施例的具有传输线路的Thevenin源和两端口天线阵列模型的示例图示200。图3是根据可能实施例的Thevenin源和具有阻抗矩阵Z的天线阵列之间的匹配网络的示例图示300。图4是根据可能实施例的匹配网络与天线阵列结合所产生的结合阻抗矩阵Z’的示例图示400，其中组合阻抗矩阵Z’可以在本文的等式中替代阻抗矩阵Z使用以考量匹配网络。
该实施例可以考虑在具有Thevenin源、传输线路并且在源处没有隔离器的情况下的发射功率。例如，图示200示出了由Thevenin源210所驱动的天线阵列230，其中具有源210和天线阵列230之间的传输线路220。这可以被用来确定在具有Thevenin源、传输线路并且在源处没有隔离器的情况下的发射功率。Thevenin源210可以包括与串行阻抗ZS_Thev结合的理想矢量电压源vs，其中ZS_Thev是具有分别等于每个电压源vs1和vs2的串行阻抗ZS_They1和ZS_They2的对角线元素的对角线矩阵。考虑传输线路的阻抗可以由
Zin(l)＝Z0(Z+jZ0I2tan(2πl))(Z0I2+jZtan(2πl))-1
所给出，其中Z0可以是传输线路的阻抗，l可以是以波长为单位的传输线路的长度，并且Z可以是天线阵列和传输线路与天线阵列之间的任何阻抗匹配电路的组合的阻抗矩阵。
发射功率可以由
Re(vS H(ZS_Thev+Zin(l))-Hzin(l)(ZS_Thev+Zin(l))-1vS)
＝vS H(ZS_Thev+Zin(l))-HRe(Zin(l))(ZS_Thev+Zin(l))-1vS
所给出，其中矩阵ZS_Thev可以是具有与Thevenin电压源串联的源阻抗相等的元素的对角线矩阵。该表达式可以进一步被简化为二次型：
vS H(ZS_Thev+Zin(l))-HRe(Zin(l))(ZS_Thev+Zin(l))-1vS
＝vS HQThev(ZS_Thev，Zin(l))vS，
其中
QThev(ZS_Thev，Zin(l))＝(ZS_Thev+Zin(l))-HRe(Zin(l))(ZS_Thev+Zin(l))-1。
作为具有半波长间隔的半波长偶极的两元素矩阵的示例，该阵列的阻抗矩阵可以由
Figure BDA0003281579960000071
所给出。以下针对该示例的附加参数可以被假设为：源阻抗＝50ohm；传输线路阻抗＝50ohm；并且传输线路长度＝四分之一波长。
可以考虑v(θ)＝[1ex(jθ)]T形式的电压源，预编码器v(θ)的L2范数针对其可以独立于相位θ，从而针对所有θ而言，
||v(θ)||2＝2。
图5是根据可能实施例的发射功率作为由50ohm的Thevenin源和50ohm传输线路所驱动的具有半波长间隔的两元素偶极阵列的相位θ的函数而变化的示例图示500。可以注意到，即使预编码器的L2范数保持恒定，发射功率也有1.3dB的变化。
图6是根据可能实施例的具有传输线路Norton源和的两端口天线阵列模型的示例图示600。图7是根据可能实施例的Norton源和具有阻抗矩阵Z的天线阵列之间的匹配网络的示例图示。图8是根据可能实施例的匹配网络与天线阵列结合、具有所产生的组合阻抗矩阵Z’的示例图示800，其中组合阻抗矩阵Z’可以在本文的等式中替代阻抗矩阵Z使用以考量匹配网络。
根据该实施例，在具有Norton源610、传输线路620、天线阵列630，并且在源处没有隔离器的情况下的发射功率，考虑传输线路的阻抗可以由
Zin(l)＝Z0(Z+jZ0I2tan(2πl))(Z0I2+jZtan(2πl))-1
所给出，其中Z0可以是传输线路的阻抗，l可以是以波长为单位的传输线路的长度，并且Z可以是天线阵列和传输线路与天线阵列之间的任何阻抗匹配电路的组合的阻抗矩阵。
发射功率可以由
Re(iS HZS_Nor H(ZS_Nor+Zin(l))-HZin(l)(ZS_Nor+Zin(l))-1ZS_Nor)iS
＝iS H(ZS_Nor H(ZS_Nor+Zin(l))-HRe(Zin(l))(ZS_Nor+Zin(l))-1ZS_NOr)iS
所给出，其中矩阵ZS_Nor可以是具有与Norton电流源并联的分流源阻抗相等的元素的对角线矩阵。该表达式可以进一步被简化为二次型：
iS H(ZS_Nor H(ZS_Nor+Zin(l))-HRe(Zin(l))(ZS_NOr+Zin(l))-1ZS_Nor)iS
＝iS HQNor(ZS_Nor，Zin(l))iS，
其中
QNor(ZS_Nor，Zin(l))＝ZS_Nor H(ZS_Nor+Zin(l))-HRe(Zin(l))(ZS_Nor+Zin(l))-1ZS_Nor。
根据在具有Thevenin源、传输线路以及源处的隔离器的情况下的发射功率的可能实施例，当在源处使用隔离器时，发射器看不到从天线阵列(和任何匹配电路)所反射的电压和电流。相反，所反射的电压和电流从发射器被送离而并未进入匹配负载。作为结果，考虑传输线路的阻抗可以仅是传输线路阻抗Z0，并且因此可能不取决于天线阵列的阻抗。
对于Thevenin源而言，进入传输线路的正向电压波可以由
V+＝Z0ZS -1vS
所给出。
在天线阵列负载处，所反射的电压波可以由
V-＝(Z+Z0I2)-1(Z-Z0I2)V+
＝SV+
所给出。其中S可以是散射矩阵，其由
S＝(Z+Z0I2)-1(Z-Z0I2)
所给出。
负载处的总电压可以由
Figure BDA0003281579960000091
所给出。
负载处的总电流可以由
Itot＝I++I-＝Z0 -1(V+-V-)
＝Z0 -1(I2-S)V+
＝Z0 -1(I2-S)Z0ZS_ThevvS
＝(I2-S)ZS_ThevvS
所给出。
被传递至负载的功率然后可以由二次型
Figure BDA0003281579960000101
所给出。
在源阻抗相等的情况下，所发射功率的该表达式可以被表达为
Figure BDA0003281579960000102
或者更简单地被表达为
Re(Vtot HItot)＝vS HQThev_iso(Z0，ZS_Thev，S)v，
其中
Figure BDA0003281579960000103
图9是根据可能实施例的发射功率作为由具有隔离器的50ohm的Thevenin源和50ohm传输线路所驱动的具有半波长间隔的两元素偶极阵列的相位的函数而变化的示例图示900。可以考虑之前所给出的具有半波长间隔的半波长偶极的两元素矩阵的相同示例。该阵列的阻抗矩阵可以由
Figure BDA0003281579960000111
所给出。
如前所述，传输线路阻抗可以被假设为50ohm，并且可以考虑v(θ)＝[lex(jθ)]T形式的电压源，预编码器v(θ)的L2范数针对其独立于相位θ，从而针对所有θ而言，
||v(θ)||2＝2。
针对该示例，图形900中示出了作为相位θ的函数的发射功率的变化。可以注意到，即使预编码器的L2范数保持恒定，发射功率也有1.3dB的变化。
根据在具有Norton源、传输线路以及源处的隔离器的情况下的发射功率的可能实施例，当在源处使用隔离器时，发射器看不到从天线阵列(和任何匹配电路)所反射的电压和电流。相反，所反射的电压和电流从发射器被送离而并未进入匹配负载。作为结果，考虑传输线路的阻抗可以仅是传输线路阻抗Z0，并且因此可能不取决于天线阵列的阻抗。
对于Norton源而言，进入传输线路的正向电压波可以由
V+＝(Z0I2+ZS_Nor)-1Z0ZS_NoriS
所给出。
如之前的情形中，天线阵列负载，所反射的电压波可以由
V-＝(Z+Z0I2)-1(Z-Z0I2)V+
＝SV+
所给出。其中S可以是散射矩阵，其由
S＝(Z+Z0I2)-1(Z-Z0I2)
所给出。
负载处的总电压可以由
vtot＝V++V-＝(I2+S)V+
＝Z0(I2+S)(Z0I2+ZS_Nor)-1ZS_NoriS
所给出。
负载处的总电流可以由
Itot＝I++I-＝Z0 -1(V+-V-)
＝Z0 -1(I2-S)V+
＝Z0 -1(I2-S)Z0ZS_ThevvS
＝(I2-S)ZS_ThevvS
所给出。
被送至负载的功率因此可以由二次型
Figure BDA0003281579960000121
所给出。
在源阻抗相等的情况下，所发射功率的该表达式可以被表达为
Figure BDA0003281579960000122
或者更简单地被表达为
Re(Vtot HItot)＝iS HQNor_iso(Z0，ZS_Nor，S)i，
其中
Figure BDA0003281579960000131
根据具有相等欧几里得范数的预编码器的功率变化的可能实施例，在上述四种情况下，发射功率可以被表达为相对于用于驱动天线阵列的电流或电压的二次型。显然，即使预编码器的欧几里得范数被保持恒定，发射功率也可以作为输入电压或输入电流的相对相位的函数而变化。作为结果，在3GPP LTE和IEEE 802.16码本的设计中所使用的隐含假设——具有相等欧几里得范数的预编码器映射至具有相等发射功率的天线模式——在天线被耦合并且在发射器和天线阵列之间使用传输线路时是不正确的。
可以使用两种方法来将具有相等欧几里得范数的预编码器映射至具有相等功率的天线模式。在第一种方法中，可以向每个预编码器应用单独的实值缩放而使得发射功率被均衡。例如，针对其中使用Thevenin源来驱动阵列并且在发射器处使用隔离器的情形，发射功率可以由
Re(Vtot HItot)＝vS HQThev_iso(Z0，ZS_Thev，S)v
所给出。
为了针对具有相等欧几里得范数的预编码器均衡发射功率，通过将vk，norm定义为：
Figure BDA0003281579960000132
预编码器vk可以被规格化为规格化预编码器vk，norm，其中α是对于所有预编码器都相同的常数。应当注意的是，为了便于在相对应部分中的描述，贯穿本公开的等价方程式中的一些等价变量可以有所不同。在该方法中，接收器应当知晓被应用于每个预编码器的缩放因数。特别地，用于每个预编码器的缩放因数应当用信号发送至接收器。例如，对于第k个预编码器，缩放因数
Figure BDA0003281579960000141
可以被发送到接收器。存在用于将缩放信息用信号发送到接收器的其他方式。例如，参数α和矩阵
QThev_iso(Z0，ZS_Thev，S)
可以用信号发送到接收器。由于QThev_iso可以是厄密共轭(Hermitian)，所以矩阵系数可以以Mx(M-1)/2复杂值和M实值的形式用信号发送到接收器，其中M可以是发射天线的数量。
对于第二种方法，可以对相等欧几里得范数的预编码器执行变换，而使得经变换的预编码器可以全部映射至具有相等功率的天线模式。出于该原因，QThev_iso可以被因式分解为
QThev_iso(Z0，ZS_Thev，S)＝PPH，
其中该因式分解可以是非唯一的。该类型的一种因式分解是Cholesky因式分解，其中矩阵P可以是下三角形矩阵(并且因此PH可以是上三角形矩阵)。具有这种形式的其他因式分解可以通过以下方式生成：注意到由于QThev_iso可以是厄密共轭，所以QThev_iso的特征分解可以具有以下形式
QThev_iso＝UΛUH，
其中U的列可以是QThev_iso的特征矢量并且矩阵Λ可以是对角线矩阵。Λ的对角线元素可以是对应于QThev_iso的特征矢量的特征值，其中Λ中的特征值可以与U中的相对应特征矢量为相同顺序。使用该特征分解，可以进行以下定义：
P＝UΛ1/2，
其中Λ1/2是矩阵Λ的平方根。可以注意的是，矩阵QThev_iso的特征分解可能并不是唯一的，因为形成U的列的特征矢量可以以任何顺序布置。如果QThev的大小为MxM，则QThev_iso具有M个特征矢量，并且存在这些特征矢量的M因子的(M！＝M*(M-1)*(M-2)*...*)种可能排序。同样，给定矩阵U和相对应特征值的对角线矩阵Λ，平方根矩阵Λ1/2可以是非唯一的，因为每个特征值都具有正和负的平方根两者(QThev_iso的所有特征值都是非负的)。因此，给定矩阵Λ，可以存在2M个可能矩阵Λ1/2。然而，给定矩阵Λ，仅存在一个所有数值都为非负的矩阵Λ1/2，并且该矩阵可以被称作正平方根。
针对该部分的其余内容，可以使用以下定义：
P＝UΛ1/2，
其中Λ1/2是矩阵Λ的正平方根。U的列内的QThev_iso的特征矢量的顺序可能并不重要，但是Λ中的特征值的顺序则应当对应于U中的特征矢量的顺序。可以注意到，由于特征矢量是正交的，所以其遵循：
P-H＝UΛ-1/2。
现在定义
vS＝P-Hw
＝UΛ-1/2w，
从而vs是w到被相对应特征值的平方根倒数所缩放的QThev_iso的特征矢量上的投影之和。注意到
Figure BDA0003281579960000151
只要基准符号预编码器使用与数据符号预编码器相同的变换，接收器就能够使用现有预编码器来估计信道，并且接收器不需要知晓在接收器处使用的预编码器变换。因此，如果每个预编码器w使用变换
Figure BDA0003281579960000161
而变换为电压矢量vs，则只要预编码器具有相同的范数L2，所有预编码器就都可以映射到相等能量模式。
所描述的用于将相等欧几里得范数的预编码器映射至具有相等功率的天线模式的方法可以被用于以上所给出的所有四种情形，其中发射器功率是相对于矢量电压(对于Thevenin源而言)或矢量电流(对于Norton源而言)的二次型。因此，实施例至少可以被应用于本公开中所考虑的以下四种情形：在具有Thevenin源、传输线路，并且源处没有隔离器的情况下的发射功率；在具有Norton源、传输线路，并且源处没有隔离器的情况下的发射功率；在具有Thevenin源、传输线路，并且源处有隔离器的情况下的发射功率；在具有Norton源、传输线路，并且源处有隔离器的情况下的发射功率。
图10是图示根据可能实施例的诸如设备110和/或设备120的无线通信设备的操作的示例流程图1000。例如，流程图1000的方法可以在使用传输线路而没有隔离器的情况下使用，在用于沿传输线路传输的信号的源处使用隔离器的情况下使用，以及在其他情况下使用。在1010，可以从具有天线阵列的发射器中的码本接收多个预编码器。
在1020，该多个预编码器中的每个预编码器可以被变换为变换预编码器，使得每个变换预编码器的发射功率等于多个预编码器中的其他变换预编码器中的每一个的发射功率。发射功率可以被表达为相对于对应的预编码器的二次型。该二次型可以是非负定的。该二次型可以基于信号源和天线阵列之间的传输线路的传输线路阻抗。该二次型还可以基于天线阵列的阻抗矩阵。这可以在用于传输的信号的源处使用隔离器时使用，而且还可以在不使用隔离器时使用。该二次型还可以基于信号源和天线阵列之间的匹配网络。匹配网络可以将天线阵列的阻抗矩阵进行变换，以改善源和天线阵列之间的功率传输。该二次型可以进一步基于天线阵列的阻抗、信号源阻抗、以及传输线路的长度。例如，该二次型可以在信号源处未使用隔离器时基于传输线路的长度。此外，该二次型可以是信号源和天线阵列之间的传输线路的传输线路阻抗、用于传输的信号的源的阻抗、阻抗匹配网络、散射矩阵、以及其他信息的函数，其中该二次型可以是该信息中的一些或全部的函数。
该变换可以针对多个预编码器中的全部来均衡发射功率。变换还可以在信号的源和天线阵列之间使用传输线路时对预编码器进行变换以均衡能量预编码器。此外，数据符号预编码器和基准符号预编码器两者可以通过相同的变换而进行变换。
可以通过以在应用缩放之前从相对应预编码器所产生的发射功率的平方根倒数对每个预编码器进行缩放来变换每个预编码器。缩放可以包括基于二次型将预编码器规格化为规格化预编码器。例如，缩放可以包括基于
Figure BDA0003281579960000171
将预编码器wk规格化为规格化预编码器vS，norm，其中α可以是对于所有预编码器都相同的常数并且QThev_iso可以是矩阵，该矩阵可作为散射矩阵S、用于传输的信号的源的阻抗ZS_Thev、以及传输线路的传输线路阻抗Z0的函数。散射矩阵S可以是天线阵列的阻抗矩阵的函数。该方程式可以覆盖随隔离器使用Thevenin源的情形。其他类似方程式可以覆盖其他情形，诸如在使用Norton源时，不使用隔离器时，以及其他情形。
散射参数可以被用于或可以不被用于在源处不使用隔离器的情形。散射参数可以取决于传输线路阻抗、天线阻抗、以及任何的匹配电路。如果在源处使用隔离器，则发射功率的二次型可以在不单独了解传输线路阻抗和天线阵列的阻抗矩阵的情况下仅基于散射参数。在源处没有隔离器的情况下，传输线路阻抗和天线阵列阻抗可以被单独使用。在源处使用隔离器的情况下，功率变化可以仅取决于散射矩阵而无需另外单独了解传输线路阻抗和天线阵列阻抗。
而且或替选地，可以通过将每个预编码器乘以变换矩阵来变换每个预编码器，使得所产生的预编码器集合各自映射至具有相同功率的天线模式。该变换矩阵可以基于天线阵列的阻抗矩阵，其在信号源处被看作传输线路长度、传输线路阻抗、和天线阵列的阻抗的函数。传输线路长度可以以波长为单位来测量。变换矩阵也可以基于发射器源阻抗的对角线矩阵。作为Thevenin源模型的示例，发射器可以包括用于传输的信号的发射器源并且变换可以基于
Figure BDA0003281579960000181
其中w可以是来自预编码器集合的预编码器，vs可以是关于电压的变换预编码器，并且PThev可以基于
Figure BDA0003281579960000182
其中
QThev(ZS_Thev，Zin(l))＝(ZS_Thev+Zin(l))-HRe(Zin(l))(ZS_Thev+Zin(l))-1，
其中l可以是以波长为单位测量的传输线路长度，ZS_Thev可以是发射器源阻抗的对角线矩阵，并且Zin可以是在源处被看作传输线路长度、传输线路阻抗、以及天线阵列的阻抗的函数的天线阵列的阻抗矩阵。vs可以是包括两个源电压vs1和vs2的两元素矢量。该方程式可以被用于Thevenin源模型，而另一个类似方程式则可以被用于Norton源模型。
作为Norton源模型的示例，发射器可以包括用于传输的信号的发射器源并且变换可以基于
Figure BDA0003281579960000183
其中w可以是来自预编码器集合的预编码器，i可以是变换预编码器，并且PNor可以基于
Figure BDA0003281579960000184
其中
QNor(ZS_Nor，Zin(l))＝ZS_Nor H(ZS_Nor+Zin(l))-HRe(Zin(l))(ZS_Nor+Zin(l))-1ZS_Nor，
其中l可以是以波长为单位测量的传输线路长度，ZS_Nor可以是发射器源阻抗的对角线矩阵，并且Zin可以是在源处被看作传输线路长度、传输线路阻抗、以及天线阵列的阻抗的函数的天线阵列的阻抗矩阵。
在1030，可以从信号源接收信号。在1040，多个变换预编码器中的变换预编码器可以被应用于该信号以生成用于通过物理信道传输的预编码信号。在1050，该预编码信号可以被发射。在1060，用于缩放的缩放因数可以被发射。
图11是图示根据可能实施例的诸如设备110和/或设备120的无线通信设备的操作的示例流程图1100。在1110，可以接收包括基准符号的预编码信号。在1120，可以估计用于该基准符号的信道。在1130，可以通过取得基准符号信道估计和数据符号预编码器的共轭的内积来估计用于数据符号的信道。针对该基准符号和数据符号的信道估计可以在天线阵列被用来接收预编码信号时执行。例如，当包括天线阵列的设备正在发射时，其可以发射预编码信号，并且在该设备正在接收时，其可以接收预编码信号。在1140，所接收的数据符号可以基于所估计信道而被解调。
应当理解的是，尽管在图中示出了特定的步骤，但是一个或多个特定步骤可以根据实施例而被重新排列、重复或者完全省略。而且，所执行的一些步骤可以在执行其他步骤时在不间断或连续的基础上同时地被重复。此外，不同步骤可以由所公开实施例的不同元件或者单一元件所执行。
图12是根据可能实施例的诸如发射设备110的装置1200的示例框图。装置1200可以是基站、UE，或者任意其他发射和/或接收设备。装置1200可以包括外壳1210，耦合至外壳1210的控制器1220，耦合至控制器1220的音频输入和输出电路1230，耦合至控制器1220的显示器1240，耦合至控制器1220的收发器1250，耦合至收发器1250的包括多个天线的天线阵列——诸如天线1255和1257，耦合至控制器1220的用户接口1260，耦合至控制器1220的存储器1270，以及耦合至控制器1220的网络接口1280。装置1200可以执行所有实施例中所描述的方法。
显示器1240可以是取景框、液晶显示器(LCD)、发光二极管(LED)显示器、等离子显示器、投影显示器、触摸屏，或者显示信息的任意其他设备。收发器1250可以包括发射器和/或接收器。收发器1250还可以包括信号源，或者信号源可以位于装置1200上的其他地方。多个天线1255和1257可以是天线阵列。传输线路(未示出)可以耦合在信号源1252和天线阵列之间。传输线路可以具有传输线路阻抗。多个天线1255和1257可以包括两个或更多天线。天线1255和1257可以相互耦合，其中应用于一个天线元件的电压或电流在天线阵列中的另一个天线元件上引发电压或电流。音频输入和输出电路1230可以包括麦克风、扬声器、换能器，或者任意其他音频输入和输出电路。用户接口1260可以包括小键盘、键盘、按钮、触摸板、操纵杆、触摸屏显示器、另一种附加显示器，或者可用于在用户和电子设备之间提供接口的任意其他设备。网络接口1280可以是通用串行总线(USB)端口、以太网端口、红外发射器/接收器、IEEE 1398端口、WLAN收发器，或者可以将装置连接至网络、设备或计算机并且能够发射和接收数据通信信号的任意其他接口。存储器1270可以包括随机存取存储器、只读存储器、光学存储器、闪存、可移除存储器、硬盘驱动器、高速缓存，或者可以耦合至无线通信设备的任意其他存储器。
装置1200或控制器1220可以实施任意操作系统，诸如MICROSOFT
Figure BDA0003281579960000201
或
Figure BDA0003281579960000202
AndroidTM，或者任意其他操作系统。装置操作软件可以以任意编程语言来编写，作为示例，诸如C、C++、Java或Visual Basic。装置软件也可以在应用框架上运行，作为示例，诸如
Figure BDA0003281579960000203
框架、
Figure BDA0003281579960000204
框架，或者任意其他应用框架。软件和/或操作系统可以被存储在存储器1270中或者装置1200上的其他地方。装置1200或控制器1220还可以使用硬件来实施所公开的操作。例如，控制器1220可以是任意的可编程处理器。所公开的实施例也可以在通用或专用计算机、编程微处理器或微处理器、外围集成线路元件、专用集成电路或其他集成电路、诸如分离元件电路的硬件/电子逻辑电路、诸如可编程门阵列的可编程逻辑设备、现场可编程门阵列等上实施。通常，控制器1220可以是能够操作无线通信设备并且实施所公开实施例的任意一个或多个控制器或处理器设备。虽然控制器1220被图示为一个框，但是控制器1220的操作可以在一个元件中执行，控制器1220可替换地可以在装置1200的不同元件间分布以及通过云计算进行分布。例如，不同控制器可以存在于装置1200上以针对装置1200上的不同元件执行不同操作，主控制器可以执行装置1200的所有操作，和/或主控制器可以执行一些整体操作并且分布式控制器可以针对装置1200上的其他元件来执行其他操作。
在操作中，存储器1270可以存储包括多个预编码器的码本。控制器1220可以从存储器1270中的码本接收多个预编码器。
控制器1220可以将该多个预编码器中的每个预编码器变换为变换预编码器，使得每个预编码器的发射功率等于多个预编码器中的其他变换预编码器的发射功率。发射功率可以被表达为相对于对应的预编码器的二次型。该二次型可以基于传输线路阻抗。该二次型还可以基于天线阵列的阻抗矩阵、信号源和天线阵列之间的匹配网络、传输线路的阻抗、信号源阻抗、和/或传输线路的长度。
可以通过以在应用缩放之前从对应的预编码器所产生的发射功率的平方根倒数对每个预编码器进行缩放来变换每个预编码器。缩放可以包括基于二次型将预编码器规格化为规格化预编码器。而且或替选地，可以通过将每个预编码器乘以变换矩阵来变换每个预编码器，使得所产生的预编码器集合各自映射至具有相同功率的天线模式。该变换矩阵可以基于天线阵列的阻抗矩阵，其在信号源处被看作传输线路长度、传输线路阻抗、和天线阵列的阻抗的函数。
控制器1220可以从信号源1252接收信号。控制器1220可以将多个变换预编码器中的变换预编码器应用于该信号以生成用于通过物理信道传输的预编码信号。收发器1250可以发射该预编码信号。
本公开该的方法可以在编程处理器上实施。然而，控制器、流程图和模块也可以在通用或专用计算机、编程微处理器或微控制器以及外围集成电路元件、集成电路、诸如分离元件电路的硬件电子或逻辑电路、可编程逻辑设备等上实施。通常，能够实施图中所示出的流程图的有限状态机驻留于其上的任何设备都可以被用来实施本公开的处理器功能。
虽然已经利用其具体实施例对本公开进行了描述，但是显然许多替选、修改和变化对于本领域技术人员将会是显而易见的。例如，实施例的各个组件可以至其他实施例中互换、增加或替换。而且，每个附图中的所有要素对于所公开实施例的操作而言都并非是必需的。例如，所公开实施例的领域的技术人员将能够通过简单地采用独立权利要求中的要素来做出并使用本公开的教导。因此，如本文所给出的本公开的实施例意在是说明性而非限制性的。可以作出各种变化而并不背离本公开的精神和范围。
在本文中，诸如“第一”、“第二”等的关系术语可以仅被用来在一个实体或动作与另一个实体或动作之间加以区分，而并非必然在这样的实体或动作之间要求或暗示任何实际这样的关系或顺序。跟随列表的短语“...的至少一个”、“从...的组中所选择的至少一个”、“从...中所选择的至少一个”被定义为表示该列表中的要素中的一个、一些或全部，但并不必须是全部。术语“包括(comprises)”、“包括(comprising)”、“包含(including)”或其任意其他变化形式意在覆盖非排他性包含，从而包括一系列要素的过程、方法、物品或装置并不仅仅包括那些要素，而是可包括没有明确列出或者对于这样的过程、方法、物品或装置而言是固有的其他要素。在没有更多限制的情况下，之前为“一”、“一个”等的要素并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或装置中存在另外的相同要素。而且，术语“另一个”被定义为至少第二个或更多个。如本文所使用的，术语“包含”、“具有”等被定义为“包括”。此外，背景技术部分被撰写为发明人自己对于提交时一些实施例的背景的理解，并且包括发明人自己对于现有技术所存在的任何问题和/或发明人自己的工作中所体验到的问题的认识。
此外，通过下述条目的主题提供本发明的进一步的方面：
1.一种方法，包括：
从具有天线阵列的发射器中的码本接收多个预编码器；
将所述多个预编码器中的每个预编码器变换为变换预编码器，使得每个变换预编码器的发射功率等于所述多个预编码器中的其他变换预编码器中的每一个的发射功率，其中所述发射功率被表达为相对于对应的预编码器的二次型，其中所述二次型基于信号源和所述天线阵列之间的传输线路的传输线路阻抗；
从所述信号源接收信号；
将所述多个变换预编码器中的一个变换预编码器应用于所述信号，以生成用于通过物理信道传输的预编码信号；并且
发射所述预编码信号。
2.根据条目1所述的方法，其中，所述二次型还基于所述天线阵列的阻抗矩阵。
3.根据条目1所述的方法，其中，所述二次型还基于所述信号源和所述天线阵列之间的匹配网络。
4.根据条目1所述的方法，其中，所述二次型还基于所述天线阵列的阻抗、信号源阻抗、以及所述传输线路的长度。
5.根据条目1所述的方法，其中，通过对每个预编码器缩放从应用缩放之前的对应的预编码器所产生的发射功率的平方根倒数来变换每个预编码器。
6.根据条目5所述的方法，其中，缩放包括基于所述二次型将预编码器规格化为规格化预编码器。
7.根据条目5所述的方法，进一步包括发射用于所述缩放的缩放因数。
8.根据条目1所述的方法，其中，通过将每个预编码器乘以变换矩阵来变换每个预编码器，使得所产生的预编码器集合各自映射至具有相同功率的天线模式。
9.根据条目8所述的方法，其中，所述变换矩阵基于所述天线阵列的阻抗矩阵，所述阻抗矩阵在所述信号源处被看作传输线路长度、传输线路阻抗、和所述天线阵列的阻抗的函数。
10.根据条目1所述的方法，其中，所述变换均衡全部所述多个预编码器的发射功率。
11.根据条目1所述的方法，其中，当在所述信号的源和所述天线阵列之间使用传输线路时，所述变换将所述预编码器变换为相等能量预编码器。
12.根据条目1所述的方法，其中数据符号预编码器和基准符号预编码器两者通过相同的变换而被变换。
13.根据条目12所述的方法，进一步包括：
接收包括基准符号的预编码信号；
估计用于所述基准符号的信道；
通过取得基准符号信道估计和数据符号预编码器的共轭的内积来估计用于所述数据符号的信道；并且
基于所估计的信道对所接收的数据符号进行解调。
14.一种装置，包括：
天线阵列；
耦合至所述天线阵列的收发器；
耦合至所述收发器的信号源；
耦合在所述信号源和所述天线阵列之间的传输线路，所述传输线路具有传输线路阻抗；
存储包括多个预编码器的码本的存储器；和
控制器，所述控制器耦合至所述收发器和存储器，并且用于
从所述码本接收多个预编码器；
将所述多个预编码器中的每个预编码器变换为变换预编码器，使得每个变换预编码器的发射功率等于所述多个预编码器中的其他变换预编码器中的每一个的发射功率，其中所述发射功率被表达为相对于对应的预编码器的二次型，其中所述二次型基于所述传输线路阻抗；
从所述信号源接收信号；
将所述多个变换预编码器中的一个变换预编码器应用于所述信号，以生成用于通过物理信道传输的预编码信号；
其中，所述收发器发射所述预编码信号。
15.根据条目15所述的装置，其中，所述二次型还基于从下述中选择的至少一个：所述天线阵列的阻抗矩阵、所述信号源和所述天线阵列之间的匹配网络、所述天线阵列的阻抗、信号源阻抗、以及所述传输线路的长度。
16.根据条目14所述的装置，其中，通过对每个预编码器缩放从应用缩放之前的对应的预编码器所产生的发射功率的平方根倒数来变换每个预编码器。
17.根据条目16所述的装置，其中，缩放包括基于所述二次型将预编码器规格化为规格化预编码器。
18.根据条目14所述的装置，其中，通过将每个预编码器乘以变换矩阵来变换每个预编码器，使得所产生的预编码器集合各自映射至具有相同功率的天线模式。
19.根据条目18所述的装置，其中，所述变换矩阵基于所述天线阵列的阻抗矩阵，所述阻抗矩阵在所述信号源处被看作传输线路长度、传输线路阻抗、和所述天线阵列的阻抗的函数。
20.根据条目14所述的装置，其中，当在所述信号的源和所述天线阵列之间使用传输线路时，所述控制器将所述预编码器变换为相等能量预编码器。

Claims (15)

1.一种方法，包括：
接收(1110)包括基准符号的预编码信号；
估计(1120)用于所述基准符号的信道；
通过取得基准符号信道估计和数据符号预编码器的共轭的内积来估计(1130)用于所述数据符号的信道；并且
基于所估计的信道对所接收的数据符号进行解调(1140)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，当天线阵列用于接收预编码信号时，估计用于所述基准符号和所述数据符号的信道。
3.根据权利要求1或2所述的方法，还包括：
从具有天线阵列的发射器中的码本接收多个预编码器；
将所述多个预编码器中的每个预编码器变换为变换预编码器，使得每个变换预编码器的发射功率等于所述多个预编码器中的其他变换预编码器中的每一个的发射功率，其中所述发射功率被表达为相对于对应的预编码器的二次型，其中所述二次型基于信号源和所述天线阵列之间的传输线路的传输线路阻抗；
从所述信号源接收信号；
将多个所述变换预编码器中的一个变换预编码器应用于所述信号，以生成用于通过物理信道传输的预编码信号；并且
发射所述预编码信号。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述二次型还基于所述天线阵列的阻抗矩阵。
5.根据权利要求3或4所述的方法，其中，所述二次型还基于所述信号源和所述天线阵列之间的匹配网络。
6.根据权利要求3、4或5所述的方法，其中，所述二次型还基于所述天线阵列的阻抗、信号源阻抗、以及所述传输线路的长度。
7.根据权利要求3至6中的任一项所述的方法，其中，通过对每个预编码器缩放从应用缩放之前的对应的预编码器所产生的发射功率的平方根倒数来变换每个预编码器。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，缩放包括基于所述二次型将预编码器规格化为规格化预编码器。
9.根据权利要求7所述的方法，进一步包括发射用于所述缩放的缩放因数。
10.根据权利要求3至9中的任一项所述的方法，其中，通过将每个预编码器乘以变换矩阵来变换每个预编码器，使得所产生的预编码器集合各自映射至具有相同功率的天线模式。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述变换矩阵基于所述天线阵列的阻抗矩阵，所述阻抗矩阵在所述信号源处被看作传输线路长度、传输线路阻抗、和所述天线阵列的阻抗的函数。
12.根据权利要求3至11中的任一项所述的方法，其中，所述变换均衡全部所述多个预编码器的发射功率。
13.根据权利要求3至12中的任一项所述的方法，其中，当在所述信号的源和所述天线阵列之间使用传输线路时，所述变换将所述预编码器变换为相等能量预编码器。
14.一种装置(1200)，包括：
天线阵列(1255)；
耦合至所述天线阵列(1255)的收发器(1250)；
耦合至所述收发器(1250)的控制器(1220)，所述控制器(1220)被布置为使所述装置(1200)：
接收包括基准符号的预编码信号；
估计用于所述基准符号的信道；
通过取得基准符号信道估计和数据符号预编码器的共轭的内积来估计用于所述数据符号的信道；并且
基于所估计的信道对所接收的数据符号进行解调。
15.根据权利要求14所述的装置，其中，当所述天线阵列用于接收预编码信号时，估计用于所述基准符号和所述数据符号的信道。
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