CN115004572A - 用于对符号星座进行整形的通信设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于在无线传输中对符号星座进行整形的第一通信设备和第二通信设备。所述第一通信设备(100)根据第一符号星座和权重集合获取第二符号星座，其中，所述第一符号星座基于所述第一通信设备(100)的辐射模式集合(600a、600b……600n)中的辐射模式(600i)，并且所述权重基于所述第一符号星座导出。此后，根据所述辐射模式(600i)控制天线元件集合(106a、106b……106n)，以发送映射到所述第二符号星座上的信息位集合。因此，为无线电环境定制第二符号星座，以实现智能无线电，智能无线电具有改进的信号设计和更好的性能。此外，本发明还涉及对应的方法和计算机程序。

Description

用于对符号星座进行整形的通信设备

技术领域

本发明涉及一种用于在无线传输中对符号星座进行整形的第一通信设备和第二通信设备。此外，本发明还涉及对应的方法和计算机程序。

背景技术

近来使用媒体促进信息发送和接收受到一定关注，其中，信息携带信号在到达目的地的途中被操纵而增强，使得可以建立从发送器到接收器的更可靠的无线链路。因此，这使智能无线电环境具有新的附加自由度，以进一步提高网络性能。在智能无线电环境中，环境不是无源实体，但可以被改变和定制，以增强网络容量和用户体验。为此，除其它外，使用镜来实现有利的信号操纵。在这个方向上，使用安装在发送天线附近或周围的射频(radiofrequency，RF)镜实现了基于媒体的调制(media-based modulation，MBM)。通过使用RF镜，发射的发送信号在到达目的地之前被整形。MBM已被提议用于5G之后的无线通信系统，例如用于6G。MBM是一项新兴技术，可以成为5G网络之后的现代通信范式的替代和/或补充。

在传统方案中，连接到RF链的单个天线以给定频率发射无线电波。发送天线被RF镜集合包围。所发射的信号通过RF镜，然后离开前往目的地。信息位被传递到镜像控制器，在镜像控制器中，根据输入位的组合，生成激活对应于给定位子集的镜像模式的信号。

发明内容

本发明的实施例的目的是提供一种方案，用来减少或解决传统方案的缺点和问题。

上述和其它目的是通过由独立权利要求请求保护的主题来实现。在从属权利要求中可以找到本发明的其它有利实施例。

根据本发明的第一方面，通过第一通信设备实现上述和其它目的，第一通信设备包括：

天线元件集合，用于在辐射模式集合下工作；

处理器，用于：

根据辐射模式集合中的辐射模式获取第一符号星座；

获取与第一符号星座关联的权重集合；

根据第一符号星座和权重集合，获取第二符号星座；

根据辐射模式控制天线元件集合，以发送映射到第二符号星座上的信息位集合。

因此，第一通信设备也可以被认为是用于发送映射到第二符号星座上的信息位集合的发送器，其中，第二符号星座是根据第一符号星座和权重集合获取的。

符号星座在本文可以是指从信号空间中的信号点集合中选择的信号点，其中，信号空间可以部分地由环境生成。信号点可以理解为信号星座。信号空间的一个示例是二维复平面，对于该二维复平面，信号点可以形成为复平面中信号空间的同相和正交(in-phaseand quadrature，I/Q)映射。还可以形成更高、多维度的信号星座。

辐射模式可以理解为来自天线元件的无线电波强度的方向(例如角度)依赖性，该强度靠近天线元件(例如近场)测量或靠近接收器(例如远场)测量。

根据第一方面，第一通信设备的优点是：为无线电环境定制第二符号星座，以实现智能无线电，智能无线电具有改进的信号设计和更好的性能。这也可以理解为通过权重实现的符号整形，即环境被控制和用于数据传输。

根据第一方面，在第一通信设备的一种实现方式中，天线元件集合中的每个天线元件用于在多个辐射状态下工作，使得天线元件集合在辐射模式集合下工作。

根据第一方面，在第一通信设备的一种实现方式中，天线元件集合布置在用于发射无线电波的发射元件的范围内，并且其中，天线元件集合是射频镜集合。

发射元件可以被认为是用于发射无线电波(例如RF信号)的部件。例如，这可以通过将传统天线连接到RF链来实现，RF链是生成和发送RF信号所需的电子组件级联。

这种实现方式的优点是：最终符号空间可以由单个RF链生成，使得符号空间通过从发射元件接收RF信号的天线元件扩大。这反过来又使发送设备更便宜、更紧凑。这也支持天线元件的分布式分配。

根据第一方面，在第一通信设备的一种实现方式中，获取第一符号星座包括：

从第二通信设备接收信道估计集合，其中，每个信道估计对应于辐射模式集合中的辐射模式；

根据信道估计集合中的信道估计计算第一符号星座。

这种实现方式的优点是：第一符号星座可以根据信道变化形成、更新和优化，这实现了更高速率和更高可靠性的传输。

根据第一方面，在第一通信设备的一种实现方式中，获取第一符号星座包括：

从第二通信设备接收与辐射模式集合关联的参考信号集合；

根据所接收的参考信号集合确定信道估计集合，其中，每个信道估计对应于辐射模式集合中的辐射模式；

根据信道估计集合中的信道估计计算第一符号星座；或

从第二通信设备接收第一符号星座。

这种实现方式的优点是：可以减少来自第二通信设备的、获取第一符号星座的反馈开销。

根据第一方面，在第一通信设备的一种实现方式中，计算第一符号星座包括：

根据信道估计集合中的信道估计和基于源的调制计算第一符号星座。

基于源的调制可以理解为在RF链之前根据信息位改变数字信号的传统调制方案。示例包括M进制相移键控(例如BPSK和QPSK)和M进制正交幅度调制(M-ary quadratureamplitude modulation，M-QAM)(例如16QAM和64QAM)。

这种实现方式的优点是：通过使用辐射模式和基于源的调制，可以使用联合符号结构进一步扩大第一符号星座。这得到增强的、更大的符号星座，从而实现更高速率的传输。这还能够联合编码辐射模式和由纠错码编码的信息位。

在根据第一方面的第一通信设备的一种实现方式中，获取权重集合包括：

从第二通信设备接收信道估计集合，其中，每个信道估计对应于辐射模式集合中的辐射模式；

根据信道估计集合中的信道估计和第一符号星座计算权重集合。

这种实现方式的优点是：可以减少来自第二通信设备的、获取权重的反馈开销。

在根据第一方面的第一通信设备的一种实现方式中，获取权重集合包括：

从第二通信设备接收与辐射模式集合关联的参考信号集合；

根据所接收的参考信号集合确定信道估计集合，其中，每个信道估计对应于辐射模式集合中的辐射模式；

根据信道估计集合中的信道估计计算权重集合；或

从第二通信设备接收权重。

这种实现方式的优点是：可以减少来自第二通信设备的、获取权重的反馈开销。

根据第一方面，在第一通信设备的一种实现方式中，获取第二符号星座包括：

将第一符号星座映射到权重集合上，以获取第二符号星座。

在这种情况下，映射可以理解为线性映射。

这种实现方式的优点是：通过线性映射的低复杂性实现方式来实现第二符号星座的增强特性，以实现更高速率或更高可靠性的传输。

根据第一方面，在第一通信设备的一种实现方式中，获取第二符号星座包括：

在将第一符号星座映射到权重集合之后，执行功率控制和相移，以获取第二符号星座。

这种实现方式的优点是：第二符号星座可以通过移相器的帮助形成，移相器可以实现更低的复杂性和更便宜的模拟域或混合数字模拟实现方式。

根据第一方面，在第一通信设备的一种实现方式中，第二符号星座为M-PSK或M-QAM中的任一种。

M为正整数。

这种实现方式的优点是：使用权重，实现与使用上述调制方案的现有通信系统的向后兼容性，使得由接收器接收的有效星座是传统星座之一。

根据本发明的第二方面，上述和其它目的通过第二通信设备实现，第二通信设备用于：

从第一通信设备接收参考信号集合，其中，参考信号集合与天线元件集合的辐射模式集合关联；

根据所接收的参考信号集合确定信道估计集合，其中，每个信道估计对应于辐射模式集合中的辐射模式；

根据信道估计集合中的信道估计计算第一符号星座。

根据第二方面，第二通信设备的优点是：为无线电环境定制第二符号星座，以实现智能无线电，智能无线电具有改进的信号设计和更好的性能。

根据第二方面，在第二通信设备的一种实现方式中，第二通信设备用于：

向第一通信设备发送第一符号星座。

根据第二方面，在第二通信设备的一种实现方式中，第二通信设备用于：

根据信道估计集合中的信道估计和第一符号星座计算权重集合；

向第一通信设备发送权重集合。

根据本发明的第三方面，上述和其它目的是通过一种用于第一通信设备的方法实现的，第一通信设备包括天线元件集合，天线元件集合用于在辐射模式集合下工作；该方法包括：

根据辐射模式集合中的辐射模式获取第一符号星座；

获取与第一符号星座关联的权重集合，

根据第一符号星座和权重集合，获取第二符号星座；

根据辐射模式控制天线元件集合，以发送映射到第二符号星座上的信息位集合。

根据第三方面的方法可以扩展为对应于根据第一方面的第一通信设备的实现方式的实现方式。因此，该方法的实现方式包括第一通信设备的对应实现方式的特征。

根据第三方面的方法的优点与根据第一方面的第一通信设备的对应实现方式的优点相同。

根据本发明的第四方面，上述和其它目的是通过用于第二通信设备的方法实现的，该方法包括：

从第一通信设备接收参考信号集合，其中，参考信号集合与天线元件集合的辐射模式集合关联；

根据所接收的参考信号集合确定信道估计集合，其中，每个信道估计对应于辐射模式集合中的辐射模式；

根据信道估计集合中的信道估计计算第一符号星座。

根据第四方面的方法可以扩展为对应于根据第二方面的第二通信设备的实现方式的实现方式。因此，该方法的实现方式包括第二通信设备的对应实现方式的特征。

根据第四方面的方法的优点与根据第二方面的第二通信设备的对应实现方式的优点相同。

根据第五方面，本申请提供了一种芯片，芯片可以用于第一通信设备和/或第二通信设备。芯片包括至少一个通信接口、至少一个处理器和至少一个存储器，其中，通信接口、处理器和存储器通过电路(在一些情况下是通过总线)互连，处理器调用存储器中存储的指令执行根据第三或第四方面的方法。

根据第六方面，本申请提供了一种第一通信设备和/或第二通信设备，包括存储器和处理器。存储器用于存储程序指令，处理器用于调用存储器中的程序指令，以实现第一方面或第二方面中第一通信设备和/或第二通信设备的功能。

根据第七方面，本申请提供了一种非易失性存储介质，非易失性存储介质存储一个或多个程序代码。当第一通信设备和/或第二通信设备执行程序代码时，第一通信设备和/或第二通信设备执行第三方面或第四方面中第一通信设备和/或第二通信设备执行的相关方法步骤。

本发明还涉及一种计算机程序，其特征在于，程序代码在由至少一个处理器运行时，使至少一个处理器执行根据本发明的实施例的任何方法。进一步，本发明还涉及一种计算机程序产品，包括计算机可读介质和计算机程序，其中，计算机程序包括在计算机可读介质中，并且包括以下组中的一个或多个：只读存储器(read-only memory，ROM)、可编程ROM(programmable ROM，PROM)、可擦除PROM(erasable PROM，EPROM)、闪存、电EPROM(electrically EPROM，EEPROM)和硬盘驱动器。

从下面的详细描述中，本发明的实施例的其它应用和优点将是显而易见的。

附图说明

附图旨在阐明和阐释本发明的不同实施例。

图1示出了根据本发明的实施例的第一通信设备的框图。

图2a示出了不同的辐射模式，图2b示出了天线元件相对于发射元件的两种不同布置。

图3示出了根据本发明的实施例的用于第一通信设备的方法。

图4示出了根据本发明的实施例的第二通信设备。

图5示出了根据本发明的实施例的用于第二通信设备的方法。

图6示出了第二通信设备的又一实施例。

图7示出了根据本发明的实施例的无线通信系统。

图8示出了也采用功率控制和相移的第一通信设备的实施例。

图9示出了也采用基于源的调制的第一通信设备的实施例。

图10示出了也采用MIMO的第一通信设备的实施例。

图11示出了本发明的实施例的可实现传输速率与SNR的关系。

图12示出了示出了第一通信设备与第二通信设备之间的交互的信令图。

图13示出了计算权重集合的算法的流程图。

图14示出了用于对符号星座进行整形的两个实施例。

图15示出了符号星座群体的最小成对距离的分布。

图16示出了三种不同传输方案的性能。

图17a至图17d示出了使用权重集合对符号星座进行整形。

图18a和图18b示出了符号星座中边缘点的旋转。

图19示出了不同方案的性能结果。

具体实施方式

如上所述，MBM的用于单个发送天线和单个接收天线的符号星座可以具有小的最小成对距离。主要原因是星座符号是随机形成的，遵循媒体给出的信道分布规律。因此，MBM的接收符号星座的最小成对距离因媒体而异，并且可以非常小。这就是单输入单输出(single input single output，SISO)MBM(即由带有单天线接收器的、RF镜包围的单发送天线)的性能比基于SISO源的调制(即具有正交幅度调制(quadrature amplitudemodulation，QAM)的传统SISO信道)的性能差的原因。这使得MBM不是SISO信道的有吸引力的候选。

因此，发明人已经意识到，在信号处理方面，需要改进的方案来提高未来无线通信系统所需的频谱效率。

图1示出了用于在通信系统中进行通信的第一通信设备100的实施例。第一通信设备100包括天线元件集合106a、106b……106n，天线元件集合106a、106b……106n用于在辐射模式集合600a、600b……600n下工作。第一通信设备100还包括处理器108，处理器108用于通过虚线控制线控制天线元件集合106a、106b……106n。控制信号可以由处理器108形成并通过有线控制线发送到天线元件106a、106b……106n，以调整天线元件集合106a、106b……106n的状态。此外，无线方案也是可能的(图中未示出)，其中，无线控制信号从处理器108发送到天线元件集合106a、106b……106n用于控制状态。在实施例中，有线或无线控制信号可以依赖于信息位，使得信息位被映射到辐射模式集合600a、600b……600n。因此，控制信号根据输入的信息位进行修改，以配置给定的辐射模式。

天线元件集合106a、106b……106n的辐射模式可以理解为来自天线元件的无线电波强度的方向依赖性。辐射模式的强度可以在不同的角度(例如方位角和仰角)测量。除了方向外，辐射模式可以靠近天线元件(例如在近场)或靠近接收器(例如在远场)测量。需要说明的是，天线元件集合106a、106b……106n的激活模式产生辐射模式。因此，在以下公开内容中，术语“辐射模式”有时被表示为激活模式。辐射模式也可以理解为传输波束或无线电波束。

此外，发射元件104连接到RF链块124，RF链块124可以是生成和发送RF信号所需的电子组件的级联。RF链块124向发射元件104提供RF信号，发射元件104用于以RF信号的给定频率发射无线电波，但不限于此。因此，第一通信设备100还可以使用多个频率或任何多载波方案。根据应用，在不同的配置或设计中，发射元件104被天线元件集合106a、106b……106n包围。来自发射元件104的发射RF信号朝向天线元件集合106a、106b……106n传播。在图1中，发射元件104被16个天线元件包围，这些天线元件被圆柱形地布置在发射元件104周围，这只是为了举例说明一种设计。但是，可以设想天线元件的其它布置，涉及天线元件的数量，天线元件的类型，以及天线元件的排序、选择和定位方式。

此外，第一通信设备100还可以包括位馈送块120，该位馈送块120用于将信息位馈送到第二通信设备300。信息位由位馈送块120馈送到串并转换块122，该串并转换块122用于将信息位从串行转换为并行，以改变辐射模式。在串并转换之后，信息位从串并转换块122提供到权重处理块132，该权重处理块132由处理器108通过从处理器108到权重处理块132的虚线控制线控制。

第一通信设备100的上述处理器108可以被称为一个或多个通用中央处理单元(central processing unit，CPU)、一个或多个数字信号处理器(digital signalprocessor，DSP)、一个或多个专用集成电路(application-specific integratedcircuit，ASIC)、一个或多个现场可编程门阵列(field programmable gate array，FPGA)、一个或多个可编程逻辑器件、一个或多个分立门、一个或多个晶体管逻辑器件、一个或多个分立硬件组件、一个或多个芯片组，但不限于此。进一步，处理器108可以用于控制第一通信设备100的其它功能块中的一个或多个。

根据本发明的实施例，处理器108用于根据激活模式集合600a、600b……600n中的辐射模式600i(其中，i表示索引数字)获取第一符号星座。每个激活模式都会产生对应的辐射模式。处理器108还用于获取与第一符号星座关联的权重集合。处理器108还用于根据第一符号星座和与第一符号星座关联的权重集合，获取第二符号星座。处理器108还用于根据辐射模式600i控制天线元件集合106a、106b……106n，以发送映射到第二符号星座上的信息位集合。

在实施例中，天线元件集合106a、106b……106n中的每个天线元件106n用于在多个辐射状态下工作，使得天线元件集合106a、106b……106n在辐射模式集合600a、600b……600n下工作。多个辐射状态是指两个或更多个辐射状态。不同的方案可用于实现不同的辐射状态。例如，在这方面，变容管可用于控制天线元件106a、106b……106n。进一步，可以控制天线元件的负载、极化和阻抗，以控制辐射状态。此外，改变天线元件106a、106b……106n的空间位置改变了辐射状态。最后一个示例实际上改变了天线元件的物理位置，但仍然可以产生从用于接收来自第一通信设备100的RF信号的第二通信设备300观察到的不同辐射模式。这也可以理解为空间移位键控(space shift keying，SSK)的变体。天线元件106a、106b……106n还可以包括超颖表面(meta-surface)(或任何智能表面)，以实现基于超颖表面的调制。

图2a示出了以矩形形状布置在发射元件104周围的天线元件集合106a、106b……106n的不同配置或激活模式。天线元件集合106a、106b……106n可以具有多个辐射状态。在这个示例性图示中，示出了每个天线元件106a、106b……106n的三个辐射状态。例如，辐射状态可以通过使用每个天线元件的两个开关(例如二极管)改变天线元件的负载来创建。通过改变负载，可以获取：(a)打开辐射状态(即两个开关都打开)，(b)关闭辐射状态(即两个开关都关闭)，(c)半打开或半关闭辐射状态(即只有一个开关打开或关闭)。黑点示出处于关闭辐射状态的天线元件，白点示出处于打开辐射状态的天线元件，带有垂直线的点示出处于半打开或半关闭辐射状态的天线元件。通过选择天线元件106a、106b……106n的不同辐射状态，可以获取不同的辐射模式。例如，图2a中的配置或激活模式600a产生第一通信设备100的第一辐射模式，图2a中的激活模式600b产生第二辐射模式，图2a中的激活模式600i产生第三辐射模式等。

在实施例中，天线元件集合106a、106b……106n布置在发射元件104的范围内。该范围使得天线元件集合将影响由发射元件104发射的RF信号的传播。还需要说明的是，还可以将范围视为天线元件的状态，作为设计的附加维度。例如，天线元件集合可以放置在发射元件104的近场(包括无功近场或辐射近场)或远场中。天线元件集合106a、106b……106n相对于发射元件104的位置影响发射波的传播模型，因此通过使用权重集合，第二符号星座可以在性能方面以有利的方式构造。

因此，图2b示出了布置在发射元件104的范围内的天线元件集合106a、106b……106n的两种不同设计。天线元件集合106a、106b……106n以与图2a中相同的形状布置在发射元件104周围。但是，在图2b中的示例A中，天线元件布置成与发射元件104的距离为d1，而在图2b中的示例B中，天线元件布置成与发射元件104的距离为d2，其中，d2>>d1，这意味着由于与发射元件104的距离差异，对于示例A和B，辐射模式将不同。也就是说，除了通过调整开关获取辐射状态的先前示例(即打开、关闭，或半打开/半关闭)，还可以通过改变天线元件集合106a、106b……106n的位置来获取附加的辐射模式。天线元件集合的位置的变化可以在相对于发射元件104的近场情况下或/和远场情况下进行。天线元件集合106a、106b……106n还可以被分组，使得每组中的天线元件与发射元件104的距离几乎相同，但这些组与发射元件104的距离可以不同。天线元件集合的布置可以以任何3D形状完成，天线元件集合106a、106b……106n之间具有不规则和规则的内部距离。

在一种未示出的实现方式中，天线元件集合106a、106b……106n可以安装在发射元件104的外屏蔽的正下方，例如在传统基站的屏蔽的正下方。在这样的示例中，天线元件106a、106b……106n几乎可以布置在规则的二维网格上。天线元件106a、106b……106n的尺寸、形状和几何布置以及每个天线元件的对应辐射状态可以针对特定的通信场景改变、适应和优化，从而产生更有利的信道条件。

在实施例中，天线元件集合106a、106b……106n由正本征负(positive intrinsicnegative，PIN)二极管(也如上所述称为RF开关)控制。在每个天线元件中，如果所有PIN二极管同时打开或关闭，则每个天线元件将具有两种辐射状态：第一辐射状态，如果其PIN二极管打开，则天线元件对入射波透明；第二辐射状态，如果其二极管关闭，则天线元件将反射入射波。

在实施例中，天线元件集合106a、106b……106n是RF镜集合，其可以理解为能够对无线电信道进行扰动的装置。控制这些扰动，使得它们将信息从发送器传输到接收器。例如，RF镜可以通过提到的PIN二极管和贴片天线构造，从而通过PIN二极管的帮助控制扰动。天线元件可以形成智能反射面(intelligent reflecting surface，IRS)、大型智能面(large intelligent surface，LIS)、可重构智能面(reconfigurable intelligentsurface，RIS)、无源/有源中继阵列(passive/active relaying array，PRA)和元表面(meta-surface，MS)。因此，所公开的发明也可用于这种设置。对于这种情况，天线元件集合106a、106b……106n放置在IRS、LIS、RIS、PRA和MS上，IRS、LIS、RIS、PRA和MS可以位于发送器与接收器之间。可以对天线元件106a、106b……106n进行分配或分布。

通过

表示天线元件集合的所有辐射模式的集合，其中，m是可以独立打开和关闭的PIN二极管总数，π_i是长度为m的二进制序列，其中，1表示二极管打开，0表示给定镜的二极管关闭的情况。需要说明的是，对于两个以上的多个状态，可以用大小较大的字母表示天线元素的状态。由于m是可以独立打开和关闭的PIN二极管总数，所以辐射模式的总数等于2^m。需要说明的是，例如，二进制串π_i可能短于整个辐射模式通过以下方式可以提供的最大可能长度：出于实际原因，不使用所有天线元件，或通过与其它天线元件相关的方式使用天线元件(即其二极管同时打开和关闭的天线元件的子集)。如果假设每个天线元件都有一个独立打开和关闭的二极管，则m≤M，其中，M是天线元件的总数。辐射模式集合

可以实现m位的传输。

在实施例中，第一通信设备100从第二通信设备300接收反馈。例如，第一通信设备100可以使用反馈来计算服从功率约束的权重

权重可以在第二通信设备300处计算并发送回第一通信设备100。另一种替代方案是，第一通信设备100使用第二通信设备300发送到第一通信设备100的控制信号计算权重。将每个辐射模式的信号点表示为

其中，s_i对应于具有酉权重集合的π_i(其中，i＝1,2,…,2^m)，使得权重在第一通信设备100处产生相同的符号星座

第二通信设备300可以使用与每个辐射模式关联的参考信号来计算这些信号点，这些参考信号被发送到第二通信设备300。在一个实施例中，第二通信设备可以使用

的信息来计算服从功率约束的权重

权重

将产生一个新的符号星座

输入的信息位的组合被映射到具有关联权重的对应辐射模式。信息位传递到第一通信设备100的处理器108，在处理器108中，根据信息位的组合生成控制信号，该控制信号激活天线元件集合的辐射模式集合中的辐射模式，信息位的组合对应于给定信息位子集。第一通信设备100与第二通信设备300之间交互的进一步方面在以下公开内容中给出。

图3示出了可以在第一通信设备100(例如图1中所示的第一通信设备100)中执行的对应方法200的流程图。因此，第一通信设备100包括天线元件集合106a、106b……106n和处理器108，天线元件集合106a、106b……106n用于在辐射模式集合600a、600b……600n下工作，处理器108用于控制天线元件集合106a、106b……106n。可由处理器108执行的方法200包括根据辐射模式集合600a、600b……600n中的辐射模式600i获取(202)第一符号星座。方法200还包括获取(204)与第一符号星座关联的权重集合。方法200还包括根据第一符号星座和权重集合获取(206)第二符号星座。方法200还包括根据辐射模式600i控制(208)天线元件集合106a、106b……106n，以发送映射到第二符号星座上的信息位集合。

图4示出了根据本发明的实施例的第二通信设备300。第二通信设备300也可以表示为接收器。在图4所示的实施例中，第二通信设备300包括接收块302、信道估计块304和第一符号星座块306，通过本领域已知的通信方式相互耦合。进一步，接收块302耦合到天线或天线阵列308。

第二通信设备300的处理器302可以被称为一个或多个通用中央处理单元(central processing unit，CPU)、一个或多个数字信号处理器(digital signalprocessor，DSP)、一个或多个专用集成电路(application-specific integratedcircuit，ASIC)、一个或多个现场可编程门阵列(field programmable gate array，FPGA)、一个或多个可编程逻辑器件、一个或多个分立门、一个或多个晶体管逻辑器件、一个或多个分立硬件组件、一个或多个芯片组。第二通信设备300的存储器306可以是只读存储器、随机存取存储器或非易失性随机存取存储器(non-volatile random access memory，NVRAM)。第二通信设备300的收发器304可以是收发器电路、功率控制器、天线或与其它模块或设备通信的接口。在实施例中，第二通信设备300的收发器304可以是单独的芯片组，也可以与处理器302集成在一个芯片组中。而在一些实施例中，第二通信设备300的处理器302、收发器304和存储器306集成在一个芯片组中。

根据实施例，接收块302用于经由天线308从第一通信设备100接收参考信号集合。参考信号集合与第一通信设备100的天线元件集合106a、106b……106n的辐射模式集合600a、600b……600n关联。信道估计块304用于根据所接收的参考信号集合确定信道估计集合。每个信道估计对应于第一通信设备100的辐射模式集合600a、600b……600n中的辐射模式600i。第一符号星座块306用于根据信道估计集合中的信道估计计算第一符号星座。

在实施例中，接收块302、信道估计块304和第一符号星座块306执行的一个或多个操作由第二通信设备300的处理器302执行，第二通信设备300的处理器302可以被称为一个或多个通用中央处理单元(central processing unit，CPU)、一个或多个数字信号处理器(digital signal processor，DSP)、一个或多个专用集成电路(application-specificintegrated circuit，ASIC)、一个或多个现场可编程门阵列(field programmable gatearray，FPGA)、一个或多个可编程逻辑器件、一个或多个分立门、一个或多个晶体管逻辑器件、一个或多个分立硬件组件、一个或多个芯片组。处理器可以与第二通信设备300的存储器合作，第二通信设备300的存储器可以是只读存储器、随机存取存储器、非易失性随机存取存储器(non-volatile random access memory，NVRAM)或任何其它合适的存储器。

图5示出了可以在第二通信设备300(例如图4中所示的第二通信设备300)中执行的对应方法300的流程图。方法400包括从第一通信设备100接收(402)参考信号集合。参考信号集合与第一通信设备100的天线元件集合106a、106b……106n的辐射模式集合600a、600b……600n关联。方法400包括根据所接收的参考信号集确定(404)信道估计集合。每个信道估计对应于第一通信设备100的辐射模式集合600a、600b……600n中的辐射模式600i。方法400还包括根据信道估计集合中的信道估计计算(406)第一符号星座。

图6示出了第二通信设备300的又一实施例。当导频从第一通信设备100发送到第二通信设备300(例如在DL中)时，第二通信设备300在天线或天线阵列308处接收导频。在接收块302中对所接收的导频进行解复用，即在时间、频率或码域中对资源进行解映射。解复用导频被提供给信道估计块304，信道估计块304根据所接收的导频估计与导频关联的辐射模式的信道。然后，信道估计被提供给第一符号星座块306，该第一符号星座块306根据信道估计形成第一符号星座。根据第一符号星座，在权重计算块310中计算给定设计度量的权重。进一步，根据权重和第一符号星座，第二符号星座通过使用线性映射等在第二符号星座块318中形成。在解调块312中，使用具有已知符号及其关联的位到符号映射(即哪些信息位由不同符号携带)的第二符号星座，对接收符号执行解调。解调块312可以计算不同符号或位的对数似然比(log likelihood ratio，LLR)值，作为解码块314的输入。为了计算LLR值，解调块312还可以使用来自信道估计块304的信道估计作为输入。此后，在解码块314中对解调符号进行解码。信息宿块316从解码块314接收解码符号，用于期望的应用。进一步，根据来自信道估计块304的信道估计、来自第一符号星座块306的第一符号星座、来自权重计算块310的权重和来自第二符号星座块318的第二符号星座的任何组合，或这些参数的任何指示，在反馈生成器320中形成反馈信号，这可以包括压缩、参数的变化或基于预定义表的索引。反馈信号被发送到第一通信设备100。

需要说明的是，在实施例中，当导频从第二通信设备300沿相反方向(例如在UL中)传输到第一通信设备100时，可以使用与第二通信设备300中使用的相同方法在第一通信设备100处计算权重和第二符号星座。因此，来自第二通信设备300的反馈信令可以被消除或减少。在一些情况下，第一通信设备100可以使用控制信道将第二符号星座通知第二通信设备300。

在实施例中，当形成可以通过选择适当的权重来实现的传统符号星座时，不需要将第二符号星座通知解调块312和解码块314，因为权重被计算来生成具有与传统符号星座相同的星座点的符号星座。

图7示出了根据本发明的实施例的无线通信系统500。本公开中的无线通信系统包括但不限于LTE、5G或任何未来的无线通信系统。无线通信系统500包括用于在无线通信系统500中进行通信的第一通信设备100和第二通信设备300。为了简单起见，图7所示出的无线通信系统500仅包括第一通信设备100和第二通信设备300。但是，无线通信系统500可以包括任何数量的第一通信设备和任何数量的第二通信设备，这并不偏离本发明的范围。

在图7所示的无线通信系统500中，第一通信设备100充当网络接入节点(例如gNB)或包括在网络接入节点(例如gNB)中，而第二通信设备300充当客户端设备(例如UE)或包括在客户端设备(例如UE)中。但是，需要说明的是，相反的情况是可能的，即第一通信设备100充当客户端设备，而第二通信设备300充当网络接入节点。在示例性场景中，第一通信设备100和第二通信设备300可以通过Uu接口在下行链路(downlink，DL)和/或上行链路(uplink，UL)中彼此通信。

本公开中的客户端设备包括但不限于：UE，例如智能手机、蜂窝电话、无绳电话、会话发起协议(session initiation protocol，SIP)电话、无线本地环路(wireless localloop，WLL)站、个人数字助理(personal digital assistant，PDA)、具有无线通信功能的手持设备、连接到无线调制解调器的计算设备或其它处理设备、车载设备、可穿戴设备、接入回传一体化(integrated access and backhaul，IAB)节点，例如移动汽车或安装在汽车中的设备、无人机、设备到设备(device-to-device，D2D)设备、无线摄像机、移动站、接入终端、用户单元、无线通信设备、无线局域网(wireless local access network，WLAN)站、支持无线功能的平板电脑、笔记本电脑嵌入式设备、通用串行总线(universal serial bus，USB)转换器、无线用户驻地设备(customer-premises equipment，CPE)和/或芯片组。在物联网(internet of things，IOT)场景中，客户端设备可以表示与另一无线设备和/或网络设备执行通信的机器或另一设备或芯片组。

UE还可以被称为移动电话、蜂窝电话、具有无线能力的计算机平板电脑或笔记本电脑。在此上下文中，UE可以是例如便携式、口袋存储式、手持式、计算机组成式或车载式移动设备，能够通过无线接入网与另一实体(例如另一个接收器或服务器)发送语音和/或数据。UE可以是台站(station，STA)，它是包括到无线媒体(wireless medium，WM)的、符合IEEE 802.11的媒体接入控制(media access control，MAC)和物理层(physical layer，PHY)接口的任何设备。UE还可以用于在3GPP相关的LTE和LTE-Advanced中、在WiMAX及其演进中，以及在第五代无线技术中(例如NR中)进行通信。

本公开的网络接入节点包括但不限于：宽带码分多址(wideband code divisionmultiple access，WCDMA)系统中的NodeB、LTE系统中的演进节点B(evolutional Node B，eNB)或演进NodeB(evolved NodeB，eNodeB)，或第五代(fifth generation，5G)网络中的中继节点或接入点，或车载设备、可穿戴设备或gNB。

进一步，本文的网络接入节点可以被表示为无线网络接入节点、接入网接入节点、接入点或基站，例如无线基站(radio base station，RBS)，在一些网络中，根据所使用的技术和术语，可以称为发送器、“gNB”、“gNodeB”、“eNB”、“eNodeB”、“NodeB”或“B节点”。根据传输功率和小区大小，无线网络接入节点可以是不同的类别，例如宏eNodeB、家庭eNodeB或微基站。无线网络接入节点可以是一个站台(station，STA)，它是一个包括到无线媒体的、符合IEEE 802.11的MAC和PHY接口的任何设备。无线网络接入节点也可以是对应于5G无线系统的基站。

在实施例中，还采用了功率控制和相移，这在图8的框图中示出。因此，获取第二符号星座包括：在将第一符号星座映射到权重集合上之后，执行功率控制和相移，以获取第二符号星座。因此，第一符号星座的符号星座整形由两个单独的块(即功率控制和权重处理块132和移相块134)实现。这两个块都由处理器108通过从处理器108延伸的虚线控制线配置和控制。功率控制和权重处理块132能够改变符号点与二维平面中原点的距离，并且移相块134(或等效地，延时块)能够在二维平面中旋转符号。这两个操作的组合支持形成有利的第二符号星座。移相块134(或等效地，延时块)可以在模拟域中实现，或者与天线元件联合实现，或者作为天线元件的一部分实现。功率控制和权重处理块132和移相块134可以用于第一通信设备100的所有辐射模式。功率控制器或移相器可以使用量化步骤进行配置。例如，功率控制器或移相器可以根据公式配置，其中，功率和/或相位调整的步长根据符号星座或信道变化而变化。

在实施例中，传统的基于源的调制也用于计算图9的框图中所示的第一符号星座。因此，计算第一符号星座包括：根据信道估计集合中的信道估计和基于源的调制计算第一符号星座。基于源的调制可以理解为在通过RF链124之前根据信息位改变数字信号的传统调制方案。示例包括M进制相移键控(例如BPSK和QPSK)和M进制正交幅度调制(M-aryquadrature amplitude modulation，M-QAM)(例如16QAM和64QAM)。

第一通信设备100包括布置在图9中的串并块122之后的位分离块126。假设基于源的调制的每个符号点可以携带每信号点m₁位。也就是说，对于QPSK和16QAM，m₁分别等于2和4。然后，辐射模式集合

可以实现m₂的每信道使用比特的传输。串并块122将信息位分组为m₁+m₂位。然后，在位分离块126中，分组的位被分成m₁位和m₂位，其中，m₁位确定基于源的调制的符号点，并且m₂位对应于辐射模式集合中的一个辐射模式。权重集合支持对符号进行整形。权重集合可用于改变所有输入的位

的组合。因此，第一实现方式和第二实现方式的权重数分别为

和

因此，通过基于源的调制和辐射模式生成的有效符号星座被扩大，使得可以携带每符号m₁+m₂位，并且提高了频谱效率和链路吞吐量。

图9中的第一通信设备100还可以可选地包括馈电线144。如果第一通信设备100包括馈电线144，则除了通过为天线元件集合106a、106b……106n选择激活模式而获取的辐射模式之外，通过基于源的调制获取的符号的选择也可以改变权重。这种实现方式的优点是：通过基于源的调制获取的混合第二符号星座和天线元件(即不同的辐射模式)可以联合优化。这反过来又实现了具有改进性能的第二符号星座。

如果第一通信设备100不包括馈电线144(图9中未示出)，则减少了仅取决于天线元件的用于优化的权重的数量，因此降低了第二符号星座优化的复杂性，但与具有馈电线144的方案相比，性能较差。

位分离块126还将信息位排列成两个信息位序列，它们可以是二进制位集合。两个信息位序列可以是联合的或不相交的信息集合。第一信息位序列被馈送到基于源的调制器142，第二信息位序列被直接馈送到处理器108，处理器108在接收时根据第二信息位序列调整权重以及天线元件106a。

基于源的调制的示例包括但不限于：源调制，如相移键控(phase-shift keying，PSK)，例如二进制PSK(binary PSK，BPSK)和正交PSK(quadrature PSK，QPSK)；正交幅度调制(quadrature amplitude modulation，QAM)，如16QAM和64QAM。

在实施例中，还使用多输入多输出(multiple-input multiple-output，MIMO)，这在图10的框图中示出。当在第一通信设备100处使用两个或更多个RF链时，传统的MIMO系统可以通过本方案来增强，以进一步提升容量。需要说明的是，为了简单起见，图10中的示例仅示出了两个MIMO分支及其对应的RF链，但需要说明的是，第一通信设备100可以包括任何数量的合适的MIMO分支。

图10示出了第一通信设备100使用联合基于源的调制与MIMO。此外，第一通信设备100包括预编码块152，预编码块152布置在基于源的调制块142与权重处理块132、132'之间，权重处理块132、132'由相应的处理器108、108'通过虚线控制线控制。来自源调制块142的源调制位提供给预编码块152，预编码块152对接收符号进行预编码。预编码可以根据所选择的辐射模式来调整，或者反之亦然，其中，处理器108、108'适合于预编码器的选择。可以使用上述源调制。假设基于源的调制的每个符号点可以携带每个符号点m₁位。也就是说，对于QPSK和16QAM，m₁分别等于2和4。第一通信设备100中的预编码可以像LTE和NR中的预编码那样数字地执行，其中，接收器(即第二通信设备300)还接收秩指示(rank indication，RI)和预编码矩阵索引(precoding matrix index，PMI)。基于通过反馈线进行的RI和PMI的选择的第一通信设备100可以进一步调整其天线元件，以创建增强服务质量(quality ofservice，QoS)的给定度量的辐射模式。

本文给出了MIMO实现方式的非限制性示例，以更好地理解这种实现方式。假设有两个发射元件104、104'，每个发射元件被天线元件集合包围，如图10所示。接下来考虑通过控制信令从第二通信设备300发送到第一通信设备100的两个反馈位，用于通知第一通信设备100选择和激活合适的激活模式。该反馈在图10中示为Feedback_1，并提供给预编码块152。考虑了具有不同PMI的单秩传输，即RI＝1。对于NR，有4个索引，具有4个不同的预编码矩阵。接下来，公开了一种使用这些预编码矩阵以及所提出的方案的设计。为此，在所公开的方案中，两个附加的反馈位通过控制信令从第二通信设备300发送到第一通信设备100，用于选择激活模式。该反馈在图10中示为Feedback_2，并提供给权重处理块132、132'及相应的处理器108、108'。

表1示出了在MIMO中使用这种NR预编码矩阵的设计示例。第一列示出联合索引，总共有4个反馈位，指示16个索引，如第二列所示。前两个位指示激活模式(第3列)，其余两个位选择预编码矩阵(第4列)，通过该矩阵，使用反馈中的指示位对由基于源的调制获取的调制符号进行预编码。

图11示出了以每信道使用比特(bits per channel use，bpcu)为单位的速率作为SNR(以dB为单位)的函数。虚线示出了具有预编码的传统基线MIMO方案，实线示出了所公开的具有预编码的方案。可以观察到，与传统方案相比，所公开的方案提供了多个dB的功率增益。

表1

图12示出了根据本发明的实施例的通信系统500中第一通信设备100与第二通信设备300之间的交互的信令图。

在图12的步骤I中，第一通信设备100向第二通信设备300发送参考信号(reference signal，RS)集合或对应于辐射模式(或激活模式)集合的导频集合。一般来说，第一通信设备100为天线元件集合的辐射模式集合中的每个辐射模式发送至少一个参考信号或导频。参考信号的非限制性示例是探测参考信号(sounding reference signal，SRS)、解调参考信号(demodulation reference signal，DMRS)或信道状态信息参考信号(channel state information reference signal，CSI-RS)。仅用于此特定应用的新参考信号(例如，为此特定应用设计的镜像状态信息参考信号(mirror state informationreference signal，MSI-RS))也可以设想包括在未来的标准中。RS可以使用各种序列发送。一个示例包括除了导频序列的码分之外，在时间或频率上发送的相互正交的序列。也可以考虑使用取决于天线元件的覆盖码。导频可以为激活模式的子集或天线元件的子集发送，以减少导频开销。需要说明的是，RS可以在其它方向上从第二通信设备300发送到第一通信设备100，以执行相同的过程。当在频分双工中具有时分双工或部分互易性时，这种方法更有用，其中，UL和DL的部分互易性适用于角度和信道延迟。

在上述PIN二极管实现的天线元件的情况下，

表示所有辐射模式集合，其中，m是可以独立打开和关闭的PIN二极管的总数，π_i是长度为m的二进制序列，其中，1表示PIN二极管打开，0表示给定镜的PIN二极管关闭的情况。如果假设每个天线元件都有独立打开和关闭的PIN二极管，则m≤M，其中，M是天线元件的总数。因此，对于这种实现方式，可以使用时分复用的2^m个导频信号来实现所有可能的辐射模式的信道估计。第一通信设备100可以决定仅针对辐射模式的子集发送导频，以减少开销，从而使得第二通信设备300通过插值等其它信号处理方法获取完整的符号星座。

在图12的步骤II中，第二通信设备300根据所接收的参考信号集合估计辐射模式集合中的每个辐射模式的无线电信道。每个辐射模式的估计信道表示接收符号星座中的星座符号。

在实施例中，第二通信设备300可以可选地向第一通信设备100发送信道估计610a、610b……610n，用从方框II延伸的虚线箭头示出。在这种情况下，图12中的后续步骤III至V可以不由第二通信设备300执行。信道估计610a、610b……610n的信令可以是信道估计的指示，例如映射到表、由二进制位串索引，或根据发送到第一通信设备100的先前信道估计压缩或差分指示。

在图12的步骤III中，第二通信设备300计算第一符号星座，也称为基线信号空间星座。将所有辐射模式的符号点集表示为

其中，符号点s_i对应于辐射模式π_i，其中，i＝1,2,…,2^m。需要说明的是，使用符号s_i，该符号也表示具有辐射模式π_i的发送信号中的信道，因为该信道实际上也是通过天线元件的特定配置(或激活模式)整形的发送信号。集合

也可以理解为符号空间中的符号星座。

可选地，第二通信设备300可以直接向第一通信设备100发送第一符号星座S1(集合

)，用从方框III延伸的虚线箭头示出。在这种情况下，步骤IV和V可以不由第二通信设备300执行。

在图12的步骤IV中，第二通信设备300使用第一符号星座

的信息来计算服从功率约束的复杂权重集合

图13示出了详细计算权重集合的流程图。计算复权重集合w_i(其中，i＝1,2,…,2^m)之后，第二通信设备300处的符号由表示为

的集合表示。复权重集合的目的是对接收符号星座进行整形，使得符号集合

具有更好的特征，从而能够以更好的服务质量进行传输。

在图12中的步骤V中，在计算了复权重集合之后，第二通信设备300提供反馈信令，以向第一通信设备100指示计算的复权重集合{w_i}，其中，i＝1,2,…,2^m。

在实践中，希望反馈信令开销较低。要实现该目的，可以压缩反馈信令以减少开销。在实施例中，反馈由仅包含几个位的二进制字符串形成和表示。假设最简单形式，即，第二通信设备300为每个天线元件获取一个辐射模式，因此，如果具有带RF链的N_t个天线的系统存在m个总辐射模式，则反馈开销是mN_t位。也就是说，对于具有2个辐射模式的两个发送天线中的每个天线，只需要从第二通信设备300到第一通信设备100的2位反馈来配置第一通信设备100。

在图12的步骤VI中，第一通信设备100根据从第二通信设备300接收的权重集合和第一符号星座获取第二符号星座。

在实施例中，第一通信设备100通过将第一符号星座映射到权重集合上获取第二符号星座。映射可以是线性映射。线性映射的一个简单示例是权重与第一符号星座的逐元素相乘，以生成第二符号星座。

在实施例中，在将第一符号星座映射到权重集合之后，进行功率控制和相移，以获取第二符号星座。

在实施例中，第二符号星座是M-PSK(例如BPSK和QPSK)或M-QAM(例如16-QAM和64QAM)中的任何一个，其中，M是正整数。可以计算权重集合，使得第二符号星座中的符号形成传统符号星座，以使传输可由第二通信设备300的另一传统接收器访问。其它示例是获取的权重，使得新符号星座具有增强的整形增益(这在编码理论中是已知的，并且例如通过优化信号空间中的位置星座点或信号点的概率分布来实现)。还可以获取权重，使得生成新的符号星座，以形成多维晶格，多维晶格具有所需生成矩阵，该生成矩阵具有基本超平行体(fundamental parallelotope)。可以使用使晶格适合于一些信道条件的权重来优化晶格的性质。

在图12的步骤VII中，第一通信设备100将步骤VI中映射到所计算的第二符号星座S2上的信息位集合发送到第二通信设备300。

在图12的步骤VIII中，第二通信设备300接收映射到所计算的第二符号星座S2上的信息位集合。然后，第二通信设备100根据第二符号星座和所使用的位到符号映射对所接收的信息进行解调和解码。

但是，在实施例中，第一通信设备100可以以替代方式获取权重集合，而不是直接从第二通信设备300接收权重集合。

在实施例中，第一通信设备100从第二通信设备300接收信道估计集合610a、610b……610n，这对应于图12步骤II中的可选传输。每个信道估计对应于辐射模式集合600a、600b……600n中的辐射模式600i。第一通信设备100还根据信道估计集合610a、610b……610n中的一个信道估计610n和第一个符号星座计算权重集合。

在实施例中，第一通信设备100从第二通信设备300(图12中未示出)接收与辐射模式集合关联的参考信号集合，并根据所接收的参考信号集合确定信道估计集合610a、610b……610n。每个信道估计对应于辐射模式集合中的辐射模式。然后，第一通信设备100根据信道估计集合中的信道估计计算权重集合。因此，该情况涉及这样的示例，即第二通信设备300(而不是第一通信设备100)发送参考信号，以估计无线电信道，如图12所示。这是有可能的，因为天线元件在RF信号的发送和接收方面是互易的。

此外，第一通信设备100也可以通过不同的方式获取第一符号星座。

在实施例中，第一通信设备100从第二通信设备300接收信道估计集合610a、610b……610n(参见图12的步骤II)。每个信道估计对应于辐射模式集合600a、600b……600n中的辐射模式600i。第一通信设备100根据信道估计集合610a、610b……610n中的信道估计610n计算第一符号星座。

在实施例中，第一通信设备100从第二通信设备300接收与辐射模式集合关联的参考信号集合，并根据所接收的参考信号集合确定信道估计集合。每个信道估计对应于辐射模式集合中的辐射模式。第一通信设备100根据信道估计集合中的信道估计计算第一符号星座。该情况还涉及这样的示例，即第二通信设备300(而不是第一通信设备100)发送参考信号，以估计无线电信道。这是有可能的，因为天线元件集合在RF信号的发送和接收方面是互易的。

在实施例中，第一通信设备100通过控制信令直接从第二通信设备300接收第一符号星座，如图12中方框III处的虚线箭头所示。例如，第一符号星座可以从第一通信设备100和第二通信设备300都知道的预定码本集合中选择。因此，只需要发送码本索引，从而减少控制信令开销。

此外，图13示出了详细计算权重集合的算法的流程图。该算法对给定的设计度量使用随机扰动方法。

在图13的步骤I中，为所有辐射模式形成初始第一符号星座。

在图13的步骤II中，设置对应于辐射模式集合中的所有辐射模式的初始复权重集合。

在图13的步骤III中，计算度量。该算法设置设计度量，并将由集合

形成的初始信号空间作为其输入，并产生服从功率约束的复杂权重集合

作为其输出，该功率约束可以是平均或峰值功率约束。

设计度量在步骤IV中设置，并提供至步骤III。设计度量可以包括最小成对距离，例如，欧几里德距离，或任何其它相关距离度量，如通常用于非相干通信的弦距、香农容量、误符号率、误块率、有限长度容量、位交织容量、中断容量和整形增益。延迟约束和可靠性也可用作设计度量。

在图13的步骤V中，初始权重集合被扰动。在一个示例中，权重以随机方式扰动，使得：

其中，k＝1,2,…

其中，

表示根据给定随机分布选择的扰动变量，α_k表示功率归一化因子。算法首先从单位权重

开始(其中，i＝1,2,…,2^m)。也就是说，对于级(k)，扰动

应用于在与第i信号点关联的较早选定权重

处找到的第i权重。可以使用的一种分布是：首先从整数{1,2,…,2^m}中选择一个索引，然后对于所选索引，设置均匀的循环分布来选择扰动

对均匀分布的支持会随着时间的推移而变化，使得随着算法的运行，扰动可以变得更小。对于其它未选定的索引，不应用扰动。

在步骤VI中，新的信号星座(即符号星座)是使用简单线性映射(采用逐元素乘法)通过集合

形成的。

在步骤VII中，计算度量。例如，将最小成对欧几里德距离视为目标函数。重新计算目标函数。

在步骤VIII中，如果扰动产生更大的最小距离，即d_k>d_k-1，则该扰动被接收，否则，选择新的随机扰动，直到设计度量增强。

在步骤IX中，继续该过程，即图13中的“否”分支，直到度量没有显著变化或为优化选择的试验总次数用完。否则，选择图13中的“是”分支并执行步骤X。

在步骤X中，在找到了复权重w_i(其中，i＝1,2,…,2^m)之后，这些权重(或指示这些权重的信号)被反馈到第一通信设备100。第二通信设备300处的新符号星座由集合

表示，其中，

是权重集合。

图14示出了本文所公开的用于对符号星座进行整形的方案的两个示例。在这些示例中，有四个天线元件(其PIN二极管可以独立地打开和关闭)，即m＝4，这产生具有2^m＝16个点的信号星座。第一符号星座由

表示，第二符号星座由

表示，其中，

是使用算法通过最大化服从功率约束的最小成对距离计算的权重集合。假设从每个天线元件到第二通信设备300的信道遵循具有单位方差的瑞利衰落。从图14中的这些示例可以看出，第一符号星座具有较小的最小成对距离，并且符号点在二维平面上不规则分布。这在上两图中示出，但是，通过引入权重集合所公开的方案可以根据设计标准以有利的方式对第一符号星座进行整形，以获取第二符号星座。由于选择了最小成对距离作为设计度量，所以该算法的工作方式是将第二符号星座中的符号放置在几乎一个三角形网格上，该网格具有更好的最小成对距离，如下两图所示。

图15示出了根据传统方案和所公开的方案的符号星座群体的最小成对距离的分布。在本示例中，有四个天线元件(其二极管可以独立地打开和关闭)，即m＝4，这给出了具有2^m＝16个点的符号星座。假设从每个天线元件到第二通信设备300的无线电信道遵循具有单位方差的瑞利衰落。

图15中的上一图示出了分布：

其中，

表示根据传统方案的符号星座。

另一方面，图15中的下一图示出了分布：

其中，

表示所公开的方案，使得

是权重集合，该权重集合是使用用于最大化服从图13中给出的功率约束的最小成对距离的算法计算的。从图15可知，传统方案具有较小的最小成对距离和显著的概率，而所公开的方案具有较大的最小成对距离。这说明了所公开的方案可以实现具有更好特征的符号星座，从而实现更高的服务质量。

图16示出了三种不同传输方案的符号错误概率(SER)与信噪比(Es/No)的关系。

方案1是根据传统方案的基线开环MBM，其中，有四个天线元件(其二极管独立地打开和关闭)，即m＝4，这给出了具有2^m＝16个点的符号星座。假设从每个天线元件到接收器的信道在接收器处遵循具有单位方差和AWGN噪声的独立瑞利衰落。方案2是根据与方案1的实施例类似的实施例的公开的闭环MBM，其中，有四个天线元件(其二极管可以独立地打开和关闭)，即m＝4，这给出了具有2^m＝16个点的符号星座，但发送器可以为每个信道变化配置权重。假设从每个镜像到接收器的信道遵循具有单位方差的瑞利衰落。方案3是传统的AWGN上的16QAM调制，被认为是基准。

从图16可以得出结论，所公开的方案显著改进了基线MBM方案，该方案在低SER时获取数十dB的功率增益。此外，所公开的方案在AWGN信道附近操作。

此外，在以下公开内容中，考虑使用传统方案传输低密度奇偶校验(low densityparity check，LDPC)编码位。在下文中，假设发送器具有四个天线元件(其PIN二极管可以独立地打开和关闭)，即m＝4。这产生了具有2^m＝16个点的符号星座。根据传统方案的符号星座由

表示，所公开的符号星座由

表示，其中，

是使用算法通过最大化服从功率约束的最小成对距离计算的权重集合。图17a示出了当没有使用权重集合时的符号空间，图17b示出了当权重集合

用于对第一符号星座进行整形时用于所公开的方案的符号空间。第二个符号星座的符号点位于二维三角形网格上，如图17c所示。

为了实现位的传输，还需要设计位到符号的映射。一种方法是使用扰动方法，使得设计度量，即位标签到最近邻居的汉明距离，被最小化。扰动可以从初始随机映射开始，然后执行随机位翻转。也可以应用其它优化方法。图17d示出了通过扰动获取的结果的示例。可以看出，可以描述映射，使得符号被分组，使得符号位于不同的行，然后为每行分配两个位，并分配两个附加的位来区分每行上的符号。也就是说，分配字符串b₀b₁b₂b₃，使得b₀b₁指示四行中的一行，并且b₂b₃确定每行上的四个符号点中的一个符号点。还观察到，使用这种方法获取的符号星座给出了一些边缘点。这些边缘点的旋转可以通过支持找到更好的位到符号映射来提供增强的性能，如图18a和图18b所示。

图18b示出了在应用初始权重之后的第二个符号星座，图18a示出了具有旋转边缘点的相同星座。图18a示出了两个边缘点被包围时的符号星座，其中，可以计算对应符号点的旋转角度，并且可以重新调整对应的权重。需要说明的是，旋转不会改变发送功率。

图19示出了当编码速率为一半时，四种LDPC传输码方案的误码率(BER)作为以dB为单位的SNR的函数，这四种方案为：根据传统方案的基线开环MBM，根据实施例公开的闭环MBM，根据实施例公开的具有旋转边缘点的闭环MBM，以及AWGN上的16QAM并作为基准的传统方案。还示出了香农极限。从图19可以得出结论，所公开的方案显著改进了基线MBM方案，具有多个dB的功率增益，实现了显著的节能。或者，该方案也可以用于扩展覆盖。边缘点的旋转可以进一步提高性能，并使所公开的方案几乎与AWGN信道上的16QAM传输一样工作。

本发明的主要成果之一是，通过使用所公开的方案，衰落信道可以转换为AWGN信道。也就是说，可以看到，本发明通过使用权重来去除有效无线电信道中的随机性，使得衰落用于数据传输，从而有效地实现了信道硬化。因此，该方案可以理解为：通过将衰落信道转换为AWGN信道，同时控制数据传输的衰落，来实现符号整形，从而实现信道硬化。

此外，本发明的实施例提供的任一种方法可以在具有编解码模块的计算机程序中实现，当处理装置运行该计算机程序时，该计算机程序使处理装置执行方法步骤。计算机程序包括在计算机程序产品的计算机可读介质中。计算机可读介质基本上可以包括任何存储器，例如只读存储器(read-only memory，ROM)、可编程只读存储器(programmable read-only memory，PROM)、可擦除PROM(erasable PROM，EPROM)、闪存，电可擦除EPROM(electrically erasable PROM，EEPROM)或硬盘驱动器。

根据实施例，本发明提供了一种芯片，该芯片可以用于第一通信设备和/或第二通信设备。芯片包括至少一个通信接口、至少一个处理器和至少一个存储器，其中，通信接口、处理器和存储器通过电路(在一些情况下是通过总线)互连，处理器调用存储器中存储的指令执行根据本发明的实施例的方法。

根据实施例，本发明提供了一种第一通信设备和/或第二通信设备，包括存储器和处理器。存储器用于存储程序指令，处理器用于调用存储器中的程序指令，以实现根据本发明的实施例的第一通信设备和/或第二通信设备的功能。

根据实施例，本发明提供了一种非易失性存储介质，该非易失性存储介质存储一个或多个程序代码。当第一通信设备和/或第二通信设备执行程序代码时，第一通信设备和/或第二通信设备执行根据本发明的实施例的第一通信设备和/或第二通信设备执行的相关方法步骤。

此外，技术人员可以认识到，第一通信设备100和第二通信设备300的实施例包括用于执行方案的呈功能、模块、单元、元件等形式的必要通信能力。其它此类装置、单元、元件和功能的示例为：处理器、存储器、缓冲器、控制逻辑、编码器、解码器、速率匹配器、解速率匹配器、映射单元、乘法器、判决单元、选择单元、开关、交织器、解交织器、调制器、解调器、输入、输出、天线、放大器、接收器单元、发送器单元、DSP、MSD、TCM编码器、TCM解码器、电源单元、电源馈线、通信接口、通信协议等，它们适当地布置在一起以执行方案。

特别地，例如，第一通信设备100和第二通信设备300的处理器可以包括中央处理单元(central processing unit，CPU)、处理单元、处理电路、处理器、专用集成电路(application specific integrated circuit，ASIC)、微处理器，或其它可以解释和执行指令的处理逻辑中的一个或多个实例。因此，词语“处理器”可以表示包括多个处理电路的处理电路，例如，上述任何、一些或全部处理电路。处理电路还可以执行用于输入、输出以及处理数据的数据处理功能，数据处理功能包括数据缓冲和设备控制功能，例如呼叫处理控制、用户界面控制等。

最后，应理解，本发明不限于以上描述的实施例，而且还涉及并结合了所附独立权利要求范围内的所有实施例。

Claims (15)

1.一种第一通信设备(100)，包括：

天线元件集合(106a、106b……106n)，用于在辐射模式集合(600a、600b……600n)下工作；

处理器(108)，用于：

根据所述辐射模式集合(600a、600b……600n)中的辐射模式(600i)获取第一符号星座；

获取与所述第一符号星座关联的权重集合；

根据所述第一符号星座和所述权重集合，获取第二符号星座；

根据所述辐射模式(600i)控制所述天线元件集合(106a、106b……106n)，以发送映射到所述第二符号星座上的信息位集合。

2.根据权利要求1所述的第一通信设备(100)，其中，所述天线元件集合(106a、106b……106n)中的每个天线元件(106n)用于在多个辐射状态下工作，使得所述天线元件集合(106a、106b……106n)在所述辐射模式集合(600a、600b……600n)下工作。

3.根据权利要求2所述的第一通信设备(100)，其中，所述天线元件集合(106a、106b……106n)布置在用于发射无线电波的发射元件(104)的范围内，所述天线元件集合(106a、106b……106n)是射频镜集合。

4.根据上述权利要求中任一项所述的第一通信设备(100)，其中，获取所述第一符号星座包括：

从第二通信设备(300)接收信道估计集合(610a、610b……610n)，其中，每个信道估计对应于所述辐射模式集合(600a、600b……600n)中的辐射模式(600i)；

根据所述信道估计集合(610a、610b……610n)中的信道估计(610n)计算所述第一符号星座。

5.根据权利要求4所述的第一通信设备(100)，其中，计算所述第一符号星座包括：

根据所述信道估计集合中的信道估计和基于源的调制计算所述第一符号星座。

6.根据上述权利要求中任一项所述的第一通信设备(100)，其中，获取所述权重集合包括：

从第二通信设备(300)接收信道估计集合(610a、610b……610n)，其中，每个信道估计对应于所述辐射模式集合(600a、600b……600n)中的辐射模式(600i)；

根据所述信道估计集合(610a、610b……610n)中的信道估计(610n)和所述第一符号星座计算所述权重集合。

7.根据上述权利要求中任一项所述的第一通信设备(100)，其中，获取所述第二符号星座包括：

将所述第一符号星座映射到所述权重集合上，以获取所述第二符号星座。

8.根据权利要求7所述的第一通信设备(100)，其中，获取所述第二符号星座包括：

在将所述第一符号星座映射到所述权重集合之后，执行功率控制和相移，以获取所述第二符号星座。

9.根据权利要求7或8所述的第一通信设备(100)，其中，所述第二符号星座为M-PSK或M-QAM中的任一种。

10.一种用于通信系统(500)的第二通信设备(300)，所述第二通信设备(300)用于：

从第一通信设备(100)接收参考信号集合，其中，所述参考信号集合与天线元件集合(106a、106b……106n)的辐射模式集合(600a、600b……600n)关联；

根据所接收的参考信号集合确定信道估计集合，其中，每个信道估计对应于所述辐射模式集合(600a、600b……600n)中的辐射模式(600i)；

根据所述信道估计集合中的信道估计计算第一符号星座。

11.根据权利要求10所述的第二通信设备(300)，用于：

向所述第一通信设备(100)发送所述第一符号星座。

12.根据权利要求10或11所述的第二通信设备(300)，用于：

根据所述信道估计集合中的信道估计和所述第一符号星座计算权重集合；

向所述第一通信设备(100)发送所述权重集合。

13.一种用于第一通信设备(100)的方法，所述第一通信设备(100)包括天线元件集合(106a、106b……106n)，所述天线元件集合(106a、106b……106n)用于在辐射模式集合(600a、600b……600n)下工作；所述方法(200)包括：

根据所述辐射模式集合(600a、600b……600n)中的辐射模式(600i)获取(202)第一符号星座；

获取(204)与所述第一符号星座关联的权重集合；

根据所述第一符号星座和所述权重集合，获取(206)第二符号星座；

根据所述辐射模式(600i)控制(208)所述天线元件集合(106a、106b……106n)，以发送映射到所述第二符号星座上的信息位集合。

14.一种用于第二通信设备(300)的方法(400)，所述方法(400)包括：

从第一通信设备(100)接收(402)参考信号集合，其中，所述参考信号集合与天线元件集合(106a、106b……106n)的辐射模式集合(600a、600b……600n)关联；

根据所接收的参考信号集合确定(404)信道估计集合，其中，每个信道估计对应于所述辐射模式集合(600a、600b……600n)中的辐射模式(600i)；

根据所述信道估计集合中的信道估计计算(406)第一符号星座。

15.一种具有程序代码的计算机程序，所述程序代码用于当所述计算机程序在计算机上运行时执行根据权利要求13或14所述的方法。

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