CN117480737A - 用于oam mimo通信的径向模式 - Google Patents

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Abstract

一种示例方面包括：由传送方选择用于OAM MIMO传输的方位角模式，该传送方包括第一数目的环，每个环包括第二数目的天线振子，其中该方位角模式定义大小小于或等于第二数目的DFT向量；从与该方位角模式相关联的多个径向模式中选择用于该传输的径向模式，其中这些径向模式至少包括定义第一波束成形向量的第一径向模式和定义第二波束成形向量的第二径向模式，其中第一和第二波束成形向量中的每一者都包括经加权并重复小于或等于第一数目的次数的DFT向量，其中第一和第二波束成形向量彼此正交；以及使用根据该径向模式配置的波束来传送信号。

Description

用于OAM MIMO通信的径向模式
背景技术
本公开一般涉及通信系统，并且尤其涉及多输入多输出(MIMO)通信。
无线通信系统被广泛部署以提供诸如电话、视频、数据、消息接发、和广播等各种电信服务。典型的无线通信系统可采用能够通过共享可用系统资源来支持与多个用户通信的多址技术。此类多址技术的示例包括码分多址(CDMA)系统、时分多址(TDMA)系统、频分多址(FDMA)系统、正交频分多址(OFDMA)系统、单载波频分多址(SC-FDMA)系统、以及时分同步码分多址(TD-SCDMA)系统。
这些多址技术已经在各种电信标准中被采纳以提供使不同的无线设备能够在城市、国家、地区、以及甚至全球级别上进行通信的共同协议。示例电信标准是5G新无线电(NR)。5G NR是由第三代伙伴项目(3GPP)为满足与等待时间、可靠性、安全性、可缩放性(例如，与物联网(IoT))相关联的新要求以及其他要求所颁布的连续移动宽带演进的部分。5GNR包括与增强型移动宽带(eMBB)、大规模机器类型通信(mMTC)和超可靠低等待时间通信(URLLC)相关联的服务。5G NR的一些方面可以基于4G长期演进(LTE)标准。存在对5G NR技术的进一步改进的需求。这些改进还可适用于其他多址技术以及采用这些技术的电信标准。
例如，对MIMO通信中的波束成形的改进是合需的。
概述
以下给出了一个或多个方面的简要概述以提供对此类方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在标识出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一目的是以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以作为稍后给出的更详细描述之序言。
根据一示例，一种在传送方处进行轨道角动量“OAM”多输入多输出“MIMO”通信的方法，包括：从多个方位角模式中选择用于从该传送方到接收方的OAM MIMO传输的方位角模式，其中该传送方包括第一数目的天线环，每个天线环包括第二数目的天线振子，其中该方位角模式定义第一大小的离散傅里叶变换“DFT”向量，该第一大小小于或等于该第二数目。该方法进一步包括：从与该方位角模式相关联的多个径向模式中选择用于该OAM MIMO传输的径向模式，其中该多个径向模式至少包括定义第一波束成形向量的第一径向模式和定义第二波束成形向量的第二径向模式，其中第一波束成形向量和第二波束成形向量中的每一者都包括经加权并重复小于或等于第一数目的次数的DFT向量，其中第一波束成形向量和第二波束成形向量彼此正交。该方法进一步包括：由该传送方使用根据该径向模式配置的OAM MIMO波束向该接收方传送信号。
在其他方面，用于OAM MIMO通信的传送方装置包括存储器和与该存储器耦合的处理器。该处理器被配置成从多个方位角模式中选择用于从该传送方装置到接收方装置的OAM MIMO传输的方位角模式，其中该传送方装置包括第一数目的天线环，每个天线环包括第二数目的天线振子，其中该方位角模式定义第一大小的DFT向量，该第一大小小于或等于该第二数目。该处理器被进一步配置成：从与该方位角模式相关联的多个径向模式中选择用于该OAM MIMO传输的径向模式，其中该多个径向模式至少包括定义第一波束成形向量的第一径向模式和定义第二波束成形向量的第二径向模式，其中第一波束成形向量和第二波束成形向量中的每一者都包括经加权并重复小于或等于第一数目的次数的DFT向量，其中第一波束成形向量和第二波束成形向量彼此正交。该处理器被进一步配置成：由该传送方装置使用根据该径向模式配置的OAM MIMO波束向该接收方装置传送信号。
在其他方面，一种设备包括：用于从多个方位角模式中选择用于从传送方到接收方的OAM MIMO传输的方位角模式的装置，其中该传送方包括第一数目的天线环，每个天线环包括第二数目的天线振子，其中该方位角模式定义第一大小的DFT向量，该第一大小小于或等于该第二数目。该设备进一步包括：用于从与该方位角模式相关联的多个径向模式中选择用于该OAM MIMO传输的径向模式的装置，其中该多个径向模式至少包括定义第一波束成形向量的第一径向模式和定义第二波束成形向量的第二径向模式，其中第一波束成形向量和第二波束成形向量中的每一者都包括经加权并重复小于或等于第一数目的次数的DFT向量，其中第一波束成形向量和第二波束成形向量彼此正交。该设备进一步包括：用于由该传送方使用根据该径向模式配置的OAM MIMO波束向该接收方传送信号的装置。
在其他方面，一种存储代码的计算机可读介质，该代码在由处理器执行时使得该处理器：从多个方位角模式中选择用于从传送方到接收方的OAM MIMO传输的方位角模式，其中该传送方包括第一数目的天线环，每个天线环包括第二数目的天线振子，其中该方位角模式定义第一大小的DFT向量，该第一大小小于或等于该第二数目。该代码在由该处理器执行时进一步使得该处理器：从与该方位角模式相关联的多个径向模式中选择用于该OAMMIMO传输的径向模式，其中该多个径向模式至少包括定义第一波束成形向量的第一径向模式和定义第二波束成形向量的第二径向模式，其中第一波束成形向量和第二波束成形向量中的每一者都包括经加权并重复小于或等于第一数目的次数的DFT向量，其中第一波束成形向量和第二波束成形向量彼此正交。该代码在由该处理器执行时进一步使得该处理器：由该传送方使用根据该径向模式配置的OAM MIMO波束向该接收方传送信号。
根据另外的示例，一种在接收方处进行OAM MIMO通信的方法，包括：从多个方位角模式中选择用于从传送方到该接收方的OAM MIMO传输的方位角模式，其中该接收方包括第一数目的天线环，每个天线环包括第二数目的天线振子，其中该方位角模式定义第一大小的DFT向量，该第一大小小于或等于该第二数目。该方法进一步包括：从与该方位角模式相关联的多个径向模式中选择用于接收该OAM MIMO传输的径向模式，其中该多个径向模式至少包括定义第一波束成形向量的第一径向模式和定义第二波束成形向量的第二径向模式，其中第一波束成形向量和第二波束成形向量中的每一者都包括经加权并重复小于或等于第一数目的次数的DFT向量，其中第一波束成形向量和第二波束成形向量彼此正交。该方法进一步包括：由该接收方使用根据该径向模式配置的OAM MIMO波束从该传送方接收信号。
在其他方面，用于OAM MIMO通信的接收方装置包括存储器和与该存储器耦合的处理器。该处理器被配置成从多个方位角模式中选择用于从传送方装置到该接收方装置的OAM MIMO传输的方位角模式，其中该接收方装置包括第一数目的天线环，每个天线环包括第二数目的天线振子，其中该方位角模式定义第一大小的DFT向量，该第一大小小于或等于该第二数目。该处理器被进一步配置成：从与该方位角模式相关联的多个径向模式中选择用于接收该OAM MIMO传输的径向模式，其中该多个径向模式至少包括定义第一波束成形向量的第一径向模式和定义第二波束成形向量的第二径向模式，其中第一波束成形向量和第二波束成形向量中的每一者都包括经加权并重复小于或等于第一数目的次数的DFT向量，其中第一波束成形向量和第二波束成形向量彼此正交。该处理器被进一步配置成：由该接收方装置使用根据该径向模式配置的OAM MIMO波束从该传送方装置接收信号。
在其他方面，一种设备包括：用于从多个方位角模式中选择用于接收从传送方到接收方的OAM MIMO传输的方位角模式的装置，其中该接收方包括第一数目的天线环，每个天线环包括第二数目的天线振子，其中该方位角模式定义第一大小的离散傅里叶变换“DFT”向量，该第一大小小于或等于该第二数目。该设备进一步包括：用于从与该方位角模式相关联的多个径向模式中选择用于接收该OAM MIMO传输的径向模式的装置，其中该多个径向模式至少包括定义第一波束成形向量的第一径向模式和定义第二波束成形向量的第二径向模式，其中第一波束成形向量和第二波束成形向量中的每一者都包括经加权并重复小于或等于第一数目的次数的DFT向量，其中第一波束成形向量和第二波束成形向量彼此正交。该设备进一步包括：用于由该接收方使用根据该径向模式配置的OAM MIMO波束从该传送方接收信号的装置。
在其他方面，一种存储代码的计算机可读介质，该代码在由处理器执行时使得该处理器：从多个方位角模式中选择用于接收从传送方到接收方的OAM MIMO传输的方位角模式，其中该接收方包括第一数目的天线环，每个天线环包括第二数目的天线振子，其中该方位角模式定义第一大小的DFT向量，该第一大小小于或等于该第二数目。该代码在由该处理器执行时进一步使得该处理器：从与该方位角模式相关联的多个径向模式中选择用于接收该OAM MIMO传输的径向模式，其中该多个径向模式至少包括定义第一波束成形向量的第一径向模式和定义第二波束成形向量的第二径向模式，其中第一波束成形向量和第二波束成形向量中的每一者都包括经加权并重复小于或等于第一数目的次数的DFT向量，其中第一波束成形向量和第二波束成形向量彼此正交。该代码在由该处理器执行时进一步使得该处理器：由该接收方使用根据该径向模式配置的OAM MIMO波束从该传送方接收信号。
为了达成前述及相关目的，这一个或多个方面包括在下文充分描述并在权利要求中特别指出的特征。以下描述和附图详细阐述了这一个或多个方面的某些解说性特征。但是，这些特征仅仅是指示了可采用各种方面的原理的各种方式中的若干种，并且本描述旨在涵盖所有此类方面及其等效方案。
附图简述
图1是根据本公开的一些方面的包括用于轨道角动量(OAM)多输入多输出(MIMO)通信的各组件的无线通信系统和接入网的示例的示意图。
图2A是解说根据本公开的一些方面的供在由图1中的基站和/或UE进行的通信中使用的第一5G/NR帧的示例的示图。
图2B是解说根据本公开的一些方面的供在由图1中的基站和/或UE进行的通信中使用的5G/NR子帧内的DL信道的示例的示图。
图2C是解说根据本公开的一些方面的供在由图1中的基站和/或UE进行的通信中使用的第二5G/NR帧的示例的示图。
图2D是解说根据本公开的一些方面的供在由图1中的基站和/或UE进行的通信中使用的5G/NR子帧内的UL信道的示例的示图。
图3是根据本公开的一些方面的图1的系统中的两个通信节点的硬件组件的示例的示意图。
图4是根据本公开的一些方面的示例OAM波形/模式及其相位和强度分布的示意图。
图5是根据本公开的一些方面的包括OAM传送方和OAM接收方的示例OAM通信系统的示意图。
图6是根据本公开的一些方面的可被包括在OAM传送方或OAM接收方中的多个同心均匀环形阵列(UCA)天线环的示例的示意图。
图7是根据本公开的一些方面的示例拉盖尔多项式的曲线图。
图8是根据本公开的一些方面的OAM传送方和接收方中的发射－接收天线对的示例极坐标的示意图。
图9是根据本公开的一些方面的由可在图1的系统中操作的UE或基站进行OAMMIMO通信的第一示例方法的流程图。
图10是根据本公开的一些方面的由可在图1的系统中操作的UE或基站进行OAMMIMO通信的第二示例方法的流程图。
图11是根据本公开的一些方面的示例UE的框图。
图12是根据本公开的一些方面的示例基站的框图。
详细描述
以下结合附图阐述的详细描述旨在作为各种配置的描述而无意表示可实践本文中所描述的概念的仅有配置。本详细描述包括具体细节以提供对各种概念的透彻理解。然而，对于本领域技术人员将显而易见的是，没有这些具体细节也可实践这些概念。在一些实例中，以框图形式示出众所周知的结构和组件以便避免淡化此类概念。
本发明方面一般涉及轨道角动量(OAM)多输入多输出(MIMO)通信。本公开提供了通过在传送方和/或接收方处为一个或多个同轴/同心均匀环形阵列(UCA)天线环选择方位角模式和对应的径向模式来配置OAM MIMO波束的装置和方法。因此，本发明方面为MIMO传输提供了多自由度。本公开的这些和其他特征在下文关于图1-12详细讨论。
现在将参考各种装置和方法给出电信系统的若干方面。这些装置和方法将在以下详细描述中进行描述并在附图中由各种框、组件、电路、过程、算法等(统称为“元素”)来解说。这些元素可使用电子硬件、计算机软件、或其任何组合来实现。此类元素是实现成硬件还是软件取决于具体应用和加诸于整体系统上的设计约束。
作为示例，元素、或元素的任何部分、或者元素的任何组合可被实现为包括一个或多个处理器的“处理系统”。处理器的示例包括：微处理器、微控制器、图形处理单元(GPU)、中央处理单元(CPU)、应用处理器、数字信号处理器(DSP)、精简指令集计算(RISC)处理器、片上系统(SoC)、基带处理器、现场可编程门阵列(FPGA)、可编程逻辑器件(PLD)、状态机、门控逻辑、分立的硬件电路以及其他配置成执行本公开中通篇描述的各种功能性的合适硬件。处理系统中的一个或多个处理器可以执行软件。软件可被宽泛地解释成意为指令、指令集、代码、代码段、程序代码、程序、子程序、软件组件、应用、软件应用、软件包、例程、子例程、对象、可执行件、执行的线程、规程、函数等，无论其是用软件、固件、中间件、微代码、硬件描述语言、还是其他术语来述及皆是如此。
相应地，在一个或多个示例方面，所描述的功能可被实现在硬件、软件、或其任何组合中。如果被实现在软件中，那么这些功能可作为一条或多条指令或代码被存储或编码在计算机可读介质上。计算机可读介质包括计算机存储介质。存储介质可以是能由计算机访问的任何可用介质。作为示例而非限制，此类计算机可读介质可包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)、光盘存储、磁盘存储、其他磁性存储设备、上述类型的计算机可读介质的组合、或者可被用来存储可由计算机访问的指令或数据结构形式的计算机可执行代码的任何其他介质。
图1是解说包括配置用于OAM MIMO波束成形的一个或多个UE 104和/或基站102(例如，gNB)的无线通信系统和接入网100的示例的示图。更具体地，例如，基站102可包括一个或多个同轴/同心UCA天线环126和OAM MIMO波束成形组件127，该OAM MIMO波束成形组件127可操作用于选择多个方位角模式121中的一者以及多个径向模式124中的对应一者以用于OAM MIMO波束成形，其中该方位角模式和该径向模式定义多个波束成形向量125中用于配置OAM MIMO波束(例如，182)以供经由基站102的同轴/同心UCA天线环126的无线通信(例如，接收或传送信号)的一个波束成形向量。一个或多个UE 104还可包括提供类似功能性的OAM MIMO波束成形组件127。以下更详细地讨论由UE 104和/或基站102中的OAM MIMO波束成形组件127执行的操作的进一步细节。
无线通信系统(亦称为无线广域网(WWAN))包括基站102、UE 104、演进型分组核心(EPC)160和另一核心网190(例如，5G核心(5GC))。
基站102可包括宏蜂窝小区(高功率蜂窝基站)和/或小型蜂窝小区(低功率蜂窝基站)。宏蜂窝小区包括基站。小型蜂窝小区包括毫微微蜂窝小区、微微蜂窝小区、和微蜂窝小区。
配置成用于4G LTE的基站102(统称为演进型通用移动电信系统(UMTS)地面无线电接入网(E-UTRAN))可通过第一回程链路132(例如，S1接口)与EPC 160对接。配置成用于5G NR的基站102(统称为下一代RAN(NG-RAN))可通过第二回程链路184与核心网190对接。除了其他功能，基站102还可执行以下功能中的一者或多者：用户数据的传递、无线电信道暗码化和暗码解译、完整性保护、报头压缩、移动性控制功能(例如，切换、双连通性)、蜂窝小区间干扰协调、连接建立和释放、负载平衡、非接入阶层(NAS)消息的分发、NAS节点选择、同步、无线电接入网(RAN)共享、多媒体广播多播服务(MBMS)、订户和装备追踪、RAN信息管理(RIM)、寻呼、定位、以及警报消息的递送。基站102可直接或间接地(例如，通过EPC 160或核心网190)在第三回程链路134(例如，X2接口)上彼此通信。回程链路132、134和184可以是有线的或无线的。
基站102可与UE 104进行无线通信。每个基站102可为相应的地理覆盖区域110提供通信覆盖。可能存在交叠的地理覆盖区域110。例如，小型蜂窝小区102'可具有与一个或多个宏基站102的覆盖区域110交叠的覆盖区域110'。包括小型蜂窝小区和宏蜂窝小区两者的网络可被称为异构网络。异构网络还可包括归属演进型B节点(eNB)(HeNB)，该HeNB可向被称为封闭订户群(CSG)的受限群提供服务。基站102与UE 104之间的通信链路120可包括从UE 104到基站102的上行链路(UL)(也称为反向链路)传输和/或从基站102到UE 104的下行链路(DL)(也称为前向链路)传输。通信链路120可使用多输入多输出(MIMO)天线技术，包括空间复用、波束成形和/或发射分集。这些通信链路可通过一个或多个载波。对于在每个方向上用于传输的总共至多达Yx MHz(x个分量载波)的载波聚集中分配的每个载波，基站102/UE 104可使用至多达Y MHz(例如，5、10、15、20、100、400MHz等)带宽的频谱。这些载波可以或者可以不彼此毗邻。载波的分配可以关于DL和UL是非对称的(例如，与UL相比可将更多或更少载波分配给DL)。分量载波可包括主分量载波以及一个或多个副分量载波。主分量载波可被称为主蜂窝小区(PCell)，并且副分量载波可被称为副蜂窝小区(SCell)。
某些UE 104可使用设备到设备(D2D)通信链路158(例如，包括同步信号)来彼此通信。D2D通信链路158可使用DL/UL WWAN频谱。D2D通信链路158可使用一个或多个侧链路信道，诸如物理侧链路广播信道(PSBCH)、物理侧链路发现信道(PSDCH)、物理侧链路共享信道(PSSCH)、以及物理侧链路控制信道(PSCCH)。D2D通信可通过各种各样的无线D2D通信系统，诸如举例而言，FlashLinQ、WiMedia、蓝牙、ZigBee、以IEEE 802.11标准为基础的Wi-Fi、LTE、或NR。
无线通信系统可进一步包括例如在5GHz无执照频谱等中经由通信链路154与Wi-Fi站(STA)152处于通信的Wi-Fi接入点(AP)150。当在无执照频谱中通信时，STA 152/AP150可在通信之前执行畅通信道评估(CCA)以确定该信道是否可用。
小型蜂窝小区102'可在有执照和/或无执照频谱中操作。当在无执照频谱中操作时，小型蜂窝小区102'可采用NR并且使用与可由Wi-Fi AP 150所使用的相同的无执照频谱(例如，5GHz等)。在无执照频谱中采用NR的小型蜂窝小区102'可推升接入网的覆盖和/或增加接入网的容量。
电磁频谱常常基于频率/波长被细分为各种类别、频带、信道等。在5G NR中，两个初始操作频带已被标识为频率范围指定FR1(410MHz–7.125GHz)和FR2(24.25GHz–52.6GHz)。FR1与FR2之间的频率通常被称为中频带频率。尽管FR1的一部分大于6GHz，但在各种文档和文章中，FR1通常(可互换地)被称为“亚6GHz”频带。关于FR2有时会出现类似的命名问题，尽管不同于由国际电信联盟(ITU)标识为“毫米波”频带的极高频率(EHF)频带(30GHz–300GHz)，但是FR2在各文档和文章中通常(可互换地)被称为“毫米波”频带。
考虑到以上各方面，除非特别另外声明，否则应理解，如果在本文中使用，术语“亚6GHz”等可广义地表示可小于6GHz、可在FR1内、或可包括中频带频率的频率。此外，除非特别另外声明，否则应理解，如果在本文中使用，术语“毫米波”等可广义地表示可包括中频带频率、可在FR2内、或可在EHF频带内的频率。
无论是小型蜂窝小区102'还是大型蜂窝小区(例如，宏基站)，基站102可包括eNB、gNodeB(gNB)、或另一种类型的基站。一些基站(诸如gNB 180)可在传统亚6GHz频谱中、在毫米波频率、和/或近毫米波频率中操作以与UE 104通信。当gNB 180在毫米波频率或近毫米波频率中操作时，gNB 180可被称为毫米波基站。毫米波基站180可利用与UE 104的波束成形182来补偿路径损耗和短射程。基站180和UE 104可各自包括多个天线，诸如天线振子、天线面板和/或天线阵列以促成波束成形。
基站180可在一个或多个传送方向182'上向UE 104传送经波束成形信号。UE 104可在一个或多个接收方向182”上从基站180接收经波束成形信号。UE 104也可在一个或多个传送方向上向基站180传送经波束成形信号。基站180可在一个或多个接收方向上从UE104接收经波束成形信号。基站180/UE 104可执行波束训练以确定基站180/UE 104中的每一者的最佳接收方向和传送方向。基站180的传送方向和接收方向可以相同或可以不同。UE104的传送方向和接收方向可以相同或可以不同。
EPC 160可包括移动性管理实体(MME)162、其他MME 164、服务网关166、多媒体广播多播服务(MBMS)网关168、广播多播服务中心(BM-SC)170和分组数据网络(PDN)网关172。MME 162可与归属订户服务器(HSS)174处于通信。MME 162是处理UE 104与EPC 160之间的信令的控制节点。一般地，MME 162提供承载和连接管理。所有用户网际协议(IP)分组通过服务网关166来传递，服务网关166自身连接到PDN网关172。PDN网关172提供UE IP地址分配以及其他功能。PDN网关172和BM-SC 170连接到IP服务176。IP服务176可包括因特网、内联网、IP多媒体子系统(IMS)、PS流送服务、和/或其他IP服务。BM-SC 170可提供用于MBMS用户服务置备和递送的功能。BM-SC 170可用作内容提供商MBMS传输的进入点、可用来授权和发起公共陆地移动网(PLMN)内的MBMS承载服务、并且可用来调度MBMS传输。MBMS网关168可被用来向属于广播特定服务的多播广播单频网(MBSFN)区域的基站102分发MBMS话务，并且可负责会话管理(开始/停止)并负责收集eMBMS相关的收费信息。
核心网190可包括接入和移动性管理功能(AMF)192、其他AMF 193、会话管理功能(SMF)194和用户面功能(UPF)195。AMF 192可与统一数据管理(UDM)196处于通信。AMF 192是处理UE 104与核心网190之间的信令的控制节点。一般地，AMF 192提供QoS流和会话管理。所有用户网际协议(IP)分组通过UPF 195来传递。UPF 195提供UE IP地址分配以及其他功能。UPF 195连接到IP服务197。IP服务197可包括因特网、内联网、IP多媒体子系统(IMS)、PS流送服务、和/或其他IP服务。
基站102还可包括和/或被称为gNB、B节点、演进型B节点(eNB)、接入点、基收发机站、无线电基站、无线电收发机、收发机功能、基本服务集(BSS)、扩展服务集(ESS)、传送接收点(TRP)、或某个其他合适术语。基站102为UE 104提供去往EPC 160或核心网190的接入点。UE 104的示例包括蜂窝电话、智能电话、会话发起协议(SIP)电话、膝上型设备、个人数字助理(PDA)、卫星无线电、全球定位系统、多媒体设备、视频设备、数字音频播放器(例如，MP3播放器)、相机、游戏控制台、平板设备、智能设备、可穿戴设备、交通工具、电表、气泵、大型或小型厨房电器、健康护理设备、植入物、传感器/致动器、显示器、或任何其他类似的功能设备。一些UE 104可被称为IoT设备(例如，停车计时器、油泵、烤箱、交通工具、心脏监视器等)。UE 104也可被称为站、移动站、订户站、移动单元、订户单元、无线单元、远程单元、移动设备、无线设备、无线通信设备、远程设备、移动订户站、接入终端、移动终端、无线终端、远程终端、手持机、用户代理、移动客户端、客户端、或某种其他合适的术语。
参考图2A-2D，一个或多个示例帧结构、信道和资源可用于图1的基站102与UE 104之间的通信。图2A是解说5G/NR帧结构内的第一子帧的示例的示图200。图2B是解说5G/NR子帧内的DL信道的示例的示图230。图2C是解说5G/NR帧结构内的第二子帧的示例的示图250。图2D是解说5G/NR子帧内的UL信道的示例的示图280。5G/NR帧结构可以是FDD，其中对于特定副载波集(载波系统带宽)，该副载波集内的子帧专用于DL或UL；或者可以是TDD，其中对于特定副载波集(载波系统带宽)，该副载波集内的子帧专用于DL和UL两者。在由图2A、2C提供的示例中，5G/NR帧结构被假定为TDD，其中子帧4配置有时隙格式28(大部分是DL)且子帧3配置有时隙格式34(大部分是UL)，其中D是DL，U是UL，并且X是供在DL/UL之间灵活使用的。虽然子帧3、4分别被示为具有时隙格式34、28，但是任何特定子帧可被配置有各种可用时隙格式0-61中的任一者。时隙格式0、1分别是全DL、全UL。其他时隙格式2-61包括DL、UL、和灵活码元的混合。UE通过所接收到的时隙格式指示符(SFI)而被配置成具有时隙格式(通过DL控制信息(DCI)来动态地配置，或者通过无线电资源控制(RRC)信令来半静态地/静态地配置)。注意，以下描述也适用于为TDD的5G/NR帧结构。
其他无线通信技术可具有不同的帧结构和/或不同的信道。一帧(10ms)可被划分成10个相等大小的子帧(1ms)。每个子帧可包括一个或多个时隙。子帧还可包括迷你时隙，其可包括7、4或2个码元。每个时隙可包括7或14个码元，这取决于时隙配置。对于时隙配置0，每个时隙可包括14个码元，而对于时隙配置1，每个时隙可包括7个码元。DL上的码元可以是循环前缀(CP)OFDM(CP-OFDM)码元。UL上的码元可以是CP-OFDM码元(对于高吞吐量场景)或离散傅里叶变换(DFT)扩展OFDM(DFT-s-OFDM)码元(也称为单载波频分多址(SC-FDMA)码元)(对于功率受限的场景；限于单流传输)。子帧内的时隙数目基于时隙配置和参数设计。对于时隙配置0，不同参数设计μ为0到5分别允许每子帧1、2、4、8、16和32个时隙。对于时隙配置1，不同参数设计0到2分别允许每子帧2、4和8个时隙。相应地，对于时隙配置0和参数设计μ，存在每时隙14个码元和每子帧2μ个时隙。副载波间隔和码元长度/历时因变于参数设计。副载波间隔可等于2μ*15kHz，其中μ为参数设计0到5。如此，参数设计μ＝0具有15kHz的副载波间隔，而参数设计μ＝5具有480kHz的副载波间隔。码元长度/历时与副载波间隔逆相关。图2A-图2D提供了每时隙具有每时隙14个码元的时隙配置0和参数设计μ＝0且每子帧具有1个时隙的示例。副载波间隔为15kHz并且码元历时为约66.7μs。
资源网格可被用于表示帧结构。每个时隙包括延伸12个连贯副载波的资源块(RB)(也称为物理RB(PRB))。资源网格被划分成多个资源元素(RE)。由每个RE携带的比特数取决于调制方案。
如图2A中解说的，一些RE携带用于UE的参考(导频)信号(RS)。RS可包括用于UE处的信道估计的解调RS(DM-RS)(对于一个特定配置指示为Rx，其中100x是端口号，但其他DM-RS配置是可能的)和信道状态信息参考信号(CSI-RS)。RS还可包括波束测量RS(BRS)、波束精化RS(BRRS)和相位跟踪RS(PT-RS)。
图2B解说了帧的子帧内的各种DL信道的示例。物理下行链路控制信道(PDCCH)在一个或多个控制信道元素(CCE)内携带DCI，每个CCE包括9个RE群(REG)，每个REG包括OFDM码元中的4个连贯RE。主同步信号(PSS)可在帧的特定子帧的码元2内。PSS由UE 104用于确定子帧/码元定时和物理层身份。副同步信号(SSS)可在帧的特定子帧的码元4内。SSS由UE用于确定物理层蜂窝小区身份群号和无线电帧定时。基于物理层身份和物理层蜂窝小区身份群号，UE可确定物理蜂窝小区标识符(PCI)。基于PCI，UE可确定前述DM-RS的位置。携带主信息块(MIB)的物理广播信道(PBCH)可以在逻辑上与PSS和SSS编群在一起以形成同步信号(SS)/PBCH块。MIB提供系统带宽中的RB数目、以及系统帧号(SFN)。物理下行链路共享信道(PDSCH)携带用户数据、不通过PBCH传送的广播系统信息(诸如系统信息块(SIB))、以及寻呼消息。
如图2C中所解说的，一些RE携带用于基站处的信道估计的DM-RS(对于一个特定配置指示为R，但其他DM-RS配置是可能的)。UE可传送用于物理上行链路控制信道(PUCCH)的DM-RS和用于物理上行链路共享信道(PUSCH)的DM-RS。PUSCH DM-RS可在PUSCH的前一个或前两个码元中被传送。PUCCH DM-RS可取决于传送短PUCCH还是传送长PUCCH并取决于所使用的特定PUCCH格式而在不同配置中被传送。UE可传送探通参考信号(SRS)。SRS可在子帧的最后码元中被传送。SRS可具有梳齿结构，并且UE可在梳齿之一上传送SRS。SRS可由基站用于信道质量估计以在UL上启用取决于频率的调度。
图2D解说了帧的子帧内的各种UL信道的示例。PUCCH可位于如在一种配置中指示的位置。PUCCH携带上行链路控制信息(UCI)，诸如调度请求、信道质量指示符(CQI)、预编码矩阵指示符(PMI)、秩指示符(RI)、以及HARQ ACK/NACK反馈。PUSCH携带数据，并且可附加地用于携带缓冲器状态报告(BSR)、功率净空报告(PHR)、和/或UCI。
图3是示例传送方和/或接收方(tx/rx)节点310和350的硬件组件的示图。在一个具体示例中，tx/rx节点310可以是基站102的示例实现，而tx/rx节点350可以是UE 104的示例实现。
例如，在DL中，来自EPC 160或5G核心190的IP分组可被提供给tx/rx节点310(例如，基站102)的控制器/处理器375。控制器/处理器375实现层3和层2功能性。层3包括无线电资源控制(RRC)层，并且层2包括服务数据适配协议(SDAP)层、分组数据汇聚协议(PDCP)层、无线电链路控制(RLC)层、以及媒体接入控制(MAC)层。控制器/处理器375提供与系统信息(例如，MIB、SIB)的广播、RRC连接控制(例如，RRC连接寻呼、RRC连接建立、RRC连接修改、以及RRC连接释放)、无线电接入技术(RAT)间移动性、以及UE测量报告的测量配置相关联的RRC层功能性；与报头压缩/解压缩、安全性(暗码化、暗码解译、完整性保护、完整性验证)、以及切换支持功能相关联的PDCP层功能性；与上层分组数据单元(PDU)的传递、通过ARQ的纠错、RLC服务数据单元(SDU)的级联、分段和重组、RLC数据PDU的重新分段、以及RLC数据PDU的重新排序相关联的RLC层功能性；以及与逻辑信道和传输信道之间的映射、将MAC SDU复用到传输块(TB)上、从TB解复用MAC SDU、调度信息报告、通过HARQ的纠错、优先级处置、以及逻辑信道优先级区分相关联的MAC层功能性。
发射(TX)处理器316和接收(RX)处理器370实现与各种信号处理功能相关联的层1功能性。包括物理(PHY)层的层1可包括传输信道上的检错、传输信道的前向纠错(FEC)编码/解码、交织、速率匹配、映射到物理信道上、物理信道的调制/解调、以及MIMO天线处理。TX处理器316基于各种调制方案(例如，二进制相移键控(BPSK)、正交相移键控(QPSK)、M相移键控(M-PSK)、M正交调幅(M-QAM))来处置至信号星座的映射。经译码和经调制的码元可随后被拆分成并行流。每个流可随后被映射到OFDM副载波、在时域和/或频域中与参考信号(例如，导频)复用、并且随后使用快速傅里叶逆变换(IFFT)组合到一起以产生携带时域OFDM码元流的物理信道。OFDM流被空间预编码以产生多个空间流。来自信道估计器374的信道估计可被用来确定编码和调制方案以及用于空间处理。信道估计可从由tx/rx节点350传送的参考信号和/或信道状况反馈推导出。每个空间流随后可经由分开的发射机318TX被提供给一不同的天线320。每个发射机318TX可用相应空间流来调制RF载波以供传输。
在tx/rx节点350(例如，UE 104)处，每个接收机354RX通过其相应的天线352来接收信号。每个接收机354RX恢复出调制到RF载波上的信息并将该信息提供给接收(RX)处理器356。TX处理器368和RX处理器356实现与各种信号处理功能相关联的层1功能性。RX处理器356可对信息执行空间处理以恢复出以tx/rx节点350为目的地的任何空间流。如果有多个空间流以tx/rx节点350为目的地，则它们可由RX处理器356组合成单个OFDM码元流。RX处理器356随后使用快速傅里叶变换(FFT)将该OFDM码元流从时域变换到频域。频域信号对OFDM信号的每个副载波包括单独的OFDM码元流。通过确定最有可能由tx/rx节点310传送了的信号星座点来恢复和解调每个副载波上的码元、以及参考信号。这些软判决可基于由信道估计器358计算出的信道估计。这些软判决随后被解码和解交织以恢复出原始由tx/rx节点310在物理信道上传送的数据和控制信号。这些数据和控制信号随后被提供给实现层3和层2功能性的控制器/处理器359。
控制器/处理器359可与存储程序代码和数据的存储器360相关联。存储器360可被称为计算机可读介质。在UL中，控制器/处理器359提供传输信道与逻辑信道之间的解复用、分组重组、暗码解译、报头解压缩以及控制信号处理以恢复出来自EPC 160的IP分组。控制器/处理器359还负责使用ACK和/或NACK协议进行检错以支持HARQ操作。
类似于结合由tx/rx节点310进行的DL传输所描述的功能性，控制器/处理器359提供与系统信息(例如，MIB、SIB)捕获、RRC连接、以及测量报告相关联的RRC层功能性；与报头压缩/解压缩、以及安全性(暗码化、暗码解译、完整性保护、完整性验证)相关联的PDCP层功能性；与上层PDU的传递、通过ARQ的纠错、RLC SDU的级联、分段、以及重组、RLC数据PDU的重新分段、以及RLC数据PDU的重新排序相关联的RLC层功能性；以及与逻辑信道和传输信道之间的映射、将MAC SDU复用到TB上、从TB解复用MAC SDU、调度信息报告、通过HARQ的纠错、优先级处置、以及逻辑信道优先级区分相关联的MAC层功能性。
由信道估计器358从由tx/rx节点310所传送的参考信号或者反馈推导出的信道估计可由TX处理器368用来选择恰适的编码和调制方案，以及促成空间处理。由TX处理器368生成的空间流可经由分开的发射机354TX被提供给不同的天线352。每个发射机354TX可用相应空间流来调制RF载波以供传输。
在tx/rx节点310处以与结合tx/rx节点350处的接收机功能所描述的方式相类似的方式来处理UL传输。每个接收机318RX通过其相应的天线320来接收信号。每个接收机318RX恢复出调制到RF载波上的信息并将该信息提供给RX处理器370。
控制器/处理器375可与存储程序代码和数据的存储器376相关联。存储器376可被称为计算机可读介质。在UL中，控制器/处理器375提供传输信道与逻辑信道之间的解复用、分组重组、暗码解译、报头解压缩、控制信号处理以恢复出来自tx/rx节点350的IP分组。来自控制器/处理器375的IP分组可被提供给EPC 160。控制器/处理器375还负责使用ACK和/或NACK协议进行检错以支持HARQ操作。
在一实现中，TX处理器368、RX处理器356和控制器/处理器359中的至少一者可被配置成执行与图1的OAM MIMO波束成形组件127结合的各方面。
在一实现中，TX处理器316、RX处理器370和控制器/处理器375中的至少一者可被配置成执行与图1的OAM MIMO波束成形组件127结合的各方面。
在OAM通信中，传送方辐射多个同轴传播的空间上交叠的波(称为OAM模式l＝…,-2,-1,0,1,2,…)，每个波通过多个孔径或通过多个同轴均匀环形阵列(UCA)天线环携带数据流。具有形式的螺旋横向相位的电磁波携带OAM模式波形，其中/>是方位角并且l是可称为OAM阶的无界整数。常规电磁波束(诸如高斯波束)是l＝0的OAM波束。理论上，这些波/模式可以以相同的无线电资源(例如，在时频域中)被正交接收，因此使用OAM复用可以在低接收机处理复杂度的情况下显著提高通信频谱效率。可以将偏振添加到每个OAM模式，以使正交流的数目加倍。
图4包括OAM模式-3、-2、-1、0、+1、+2和+3的OAM波形400及其相应的轨道相位分布430和强度分布450的一个非限制性示例。如图4中解说的，OAM波形400具有螺旋结构410。
参考图5，在一个非限制性方面，例如，基于OAM的通信系统500可以通过在OAM传送方504处的第一组UCA天线环502和在OAM接收方508处的第二组UCA天线环506来实现(尽管在OAM传送方504和OAM接收方508中的每一者中仅视觉上表示一个非零半径的环，但是本发明方面并不如此限制，并且OAM传送方504和OAM接收方508中的每一者可包括不止一个非零半径的环，例如，参考以下图6中的示例方面)。发射天线振子510在OAM传送方504处的每个环中均匀地间隔开(等距离地径向间隔开)。通过将相应的OAM形成的权重w1＝[w1,1,w1,2,…,w1,8]T乘以环中的每个天线振子，生成信号端口。如果环中的每个天线振子的权重等于其中/>是环中天线的角度，并且l是OAM模式索引，则该OAM形成的端口等效于OAM模式l。通过使用不同的OAM形成的权重/>其中l′≠l，生成多个OAM模式。OAM传送方504中的所有环的中心天线512可以单独用于生成OAM模式0。OAM接收方508处的接收天线振子514也在每个环中均匀地间隔开(等距离地径向间隔开)，并且OAM接收方508中所有环的中心天线516可以单独用于OAM模式0。
通过将从OAM传送方504处的所有发射天线到OAM接收方508处的所有接收天线的信道矩阵标示为H，在OAM形成的信道矩阵中，/>的任何两列是正交的。这意味着OAM信道没有串扰，因此基于OAM的通信可以高效地实现高水平的空间复用度。
参考图6，在一些非限制性方面，OAM传送方可包括多个同轴UCA天线环600和处于同轴UCA天线环600的共享中心的中心天线602。同轴UCA天线环600中的每一者包括数个均匀间隔的天线振子604。在一方面，环内流是正交的，并且具有不同OAM模式的环间流也是正交的。具有相同OAM模式的环间流是非正交的。对于每种OAM模式，都存在环间干扰。即，当从一个环传送的流与从另一个环传送的流具有相同的OAM模式时，这两个流相互干扰。类似地，如上所述，OAM接收方还可以包括多个同轴UCA环和处于同轴UCA天线环的共享中心的中心天线。
在一些方面，OAM通信在短距离/中距离无线通信(例如，回程/接入)中、尤其是在高频频谱(例如，亚THz、THz等)处表现良好。在一些方面，OAM传送方可以是UE 104、基站102等，并且OAM接收方也可以是UE 104、基站102等。例如，对于无线回程传输，OAM适用于基站与中继节点之间的通信。作为另一示例，对于固定无线接入，OAM适用于基站与固定UE(例如，客户端装备(CPE))之间的通信。作为另一示例，对于设备间传输，OAM适用于两个固定UE之间的通信，例如，数据中心中的服务器间连接。
在一些方面，在关于收发机阵列的波长、距离和大小的适当条件下，OAM为视距信道中的MIMO传输提供了多个自由度。用于OAM MIMO的多个模式可以在方位角和径向两个方向上获得。本发明的一些方面通过标识麦克斯韦方程的解和有限矩阵的奇异值分解(SVD)中的结构来为OAM波形提供OAM径向模式，这导致低复杂性计算和减少的反馈开销。
作为自由空间中没有任何自由电荷的向量方程的麦克斯韦方程可以通过标量形式，即亥姆霍兹方程来求解：
其中是拉普拉斯算子，k2是特征值，并且v是特征函数。假设以下近轴波：/>
vueikz
并且假设振幅u在z方向上的变化是缓慢的，并且代入以下项：
亥姆霍兹方程变成：
上述偏微分方程(PDE)可以通过求微分解或求积分解来求解。积分解可以基于格林函数和惠更斯－菲涅耳原理。
圆柱极坐标(ρ,z)中的拉盖尔－高斯模式/波形可以描述为：
其中以下项：
是相关联的拉盖尔多项式，并且瑞利范围(焦点紧密度的度量)是：
zR＝kw2(0)/2
并且波束宽度为：
方位角相位项为：
其提供了从经典电磁波理论和量子力学到名为“轨道角动量”的链接。
对于传送方处的z＝0，拉盖尔－高斯模式/波形可被估计为：
其中相关联的拉盖尔多项式为：
如例如图7中的模式700(L0、L1、L2、L3、L4和L5)所解说的。
与上述方位角相位项相关的多个方位角模式是OAM波形的基本特征。附加地，根据本公开的一些方面，可以通过拉盖尔多项式来定义多个径向模式，其涉及以下项：
/>
其中拉盖尔多项式由高斯轮廓调制，其涉及以下项：
exp(-ρ2)
并且信号波形自然地被约束为有效的有限宽度。
在一些方面，方位角和径向方向之间存在部分可分性。方位角模式是独立的，而径向模式取决于每个方位角模式。这是由于拉盖尔多项式中的l的依赖性。此外，在瑞利范围内可能存在缩放因子。
在一些方面，基于格林函数(来自单点源的具有相同边界条件的波形)的理论，以下方程：
以积分形式求解，这等效于惠更斯－菲涅耳原理。接收方平面v处的信号因变于传送方信号u可以写为：
其中ψ是：
ψ＝cosθ
或者传播角的另一函数接近于：
cosθ.
例如，在一个方面，
ψ≈1.
在本发明的一些方面，当收发机是离散单元时，为上述积分形式提供了解。在一方面，为了提供上述积分形式的解，可以通过执行信道传递矩阵的SVD来找到特征模式，并且可以做出高斯项存在于特征向量中的推测。
参考图8，假设N个发射天线和N个接收天线，并且忽略惠更斯－菲涅耳公式中振幅的余弦因子，与发射天线振子m 800和接收天线振子n 802相对应的信道传递矩阵H可以基于发射天线振子m 800和接收天线振子n 802的极坐标来估计为：
其中Hm,n是信道传递矩阵H中与发射天线振子m 800和接收天线振子n 802相对应的元素。
信道传递矩阵H是循环的，并且H的特征向量是离散傅里叶变换(DFT)向量，其可以被写为：
其中μ是DFT向量的向量索引，并且ν是每个DFT向量中的振子索引。在一方面，DFT向量与OAM模式之间的对应关系是第μ个DFT向量为第μ个OAM波形。在具有N个发射天线和N个接收天线的各方面，如果传送了所有OAM模式0、1、…、N-1中的任一者，则它们在接收方处是正交的，而不管传送方和接收方之间的距离z以及传送方和接收方天线环的半径。
因此，根据本公开的一方面，可以提供每环对的信道估计和反馈，而不是每天线对的信道估计和反馈。在一些方面，传送方和接收方平面需要垂直于z轴，但是传送方和接收方天线可具有角度偏移。
在一方面，假设传送方和接收方各自包括M个环，每个环具有N个振子，则全信道传递矩阵H的大小为(MN)*(MN)。在每对传送方/接收方环m1和m2之间，N*N信道传递子矩阵是循环的。因此，全信道矩阵H可以写为：
其中，Hm1m2是发射环m1与接收环m2之间的信道增益的N*N循环矩阵，并且(Hm1m2)n1n2是发射－接收天线对n1n2之间的复信道增益。
由于DFT向量是循环矩阵的特征向量，
其中ep是以下第p个DFT向量：
并且其中以下项：
是第p个复特征值，其是Hm1m2中行向量的DFT中的第p个值。
H的特征向量具有以下形式：
{x1ep，x2ep，...xmep}T，p＝0，1，...(N-1)
其中在每环的基础上应用权重xi(x1应用于环1，x2应用于环2，等等)。上述特征向量应满足以下条件：
其可以用矩阵形式写为：
/>
其中以下项：
λμ，p，μ＝0，1，2，...，(M-1)，p＝0，1，2，...(N-1).
是以下矩阵的特征值：
并且其中以下项：
是块矩阵Hm1m2的第p个特征值：
以下全信道传递矩阵的特征向量：
具有以下形式：
其中标示克罗内克积(例如，外积)，并且以下项：
ρμ，p
是以下矩阵的第μ个特征向量：
在一个非限制性方面，例如，在具有两个OAM模式1和2(2阶径向维度)的OAM通信中，
h11+h12(x2/x1)＝h21(x1/x2)+h22
并且假设x1＝1，则：
h11+h12x2＝h21/x2+h22
/>
当传送方和接收方中的每一者包括M个天线环，每个天线环包括N个天线振子，并且对每个环的半径没有特定的要求/约束时，一些方面提供了完整的波束成形解。在一个非限制性方面，例如，在传送方和接收方中的每一者中，中心(例如，图6中的中心天线602)是半径为零的环，并且其他环(例如，图6中的UCA天线环600)可以被最佳地放置。在一方面，每个环包括均匀放置在环上的N个天线振子(例如，图6中的天线振子604)。传送方天线和接收方天线之间的对齐是同轴和平行的，但是环中的天线振子可能具有偏移。
全信道传递矩阵H可以逐振子描述，或者可以使用如下的中间矩阵Hm1m2逐环描述：
其中，中间矩阵Hm1m2是N*N循环矩阵，其元素(Hm1m2)n1n2是发射-接收天线对n1n2之间的复信道增益。
在这些方面，对于N个振子的M个环的完整波束成形解中的MIMO模式是：
方位角模式0至(N-1)
针对每个方位角模式的径向模式0至(M-1)。
具体而言，对于相位差如下的方位角模式0至(N-1)：
2πp/N
p＝0,1,…(N-1)
波束成形向量是作为DFT向量的特征向量，并且第p个DFT向量是：
对于以上波束成形向量，波束强度(部分)是Hm1m2中行向量的第p个DFT的特征值。
本公开的一方面进一步定义了针对以上方位角模式中的每一者的径向模式0至(M-1)。如上所述，可以使用以下矩阵获得针对这些径向模式的波束成形向量(其为特征向量)和完整波束强度(其为特征值)：
其中以下项：
是块矩阵Hm1m2的第p个特征值：
在以上波束成形解中，对于每个方位角模式，径向模式可以是不同的。波束成形解是部分可分的，因为(MN)*(MN)信道传递矩阵H退化为M*M个逐环信道传递矩阵Hm1m2。波束成形解是顺序可分的，因为方位角模式是不变的，而径向模式取决于方位角模式。每个方向(方位角和径向)上的模式数目是独立的。径向方向上的模式数目取决于环数，而径向方向上的模式数目取决于环中的振子数目。这是环对称性的结果，并且可能对应于求解PDE的可分性。
当传送方和接收方不具有相同数目的环和/或不具有每环相同数目的天线振子时，本发明的一些方面提供了完整的波束成形解。在一方面，例如，传送方可以具有M1个环，每个环具有N1个天线振子，并且接收方可以具有M2个环，每个环具有N2个天线振子。传送方天线和接收方天线之间的对齐是同轴和平行的，但是环中的振子可能具有偏移。
全信道传递矩阵H可以逐振子描述，或者可以如下逐环描述：
其中，中间矩阵Hm1m2是N1*N2循环矩阵，其元素(Hm1m2)n1n2是发射－接收天线对n1n2之间的复信道增益。
在这些方面，完整波束成形解中的MIMO模式是：
方位角模式0至(N-1)
N＝min(N1,N2)
针对每个方位角模式的径向模式0至(M-1)
M＝min(M1,M2).
具体而言，对于方位角模式0至(N-1)，N＝min(N1,N2)，波束成形向量是奇异向量。在传送方处，第p个波束成形向量是第p个DFT向量，其为：
ep＝{exp(j2πpq/N1)}
p＝0,1,…,(N-1)
q＝0,1,…,(N1-1)
N＝min(N1,N2)
在接收方处，第p’个波束成形向量是第p’个DFT向量，其为：
ep’＝{exp(j2πp’q’/N2)}
p’＝0,1,…,(N-1)
q’＝0,1,…,(N2-1)
N＝min(N1,N2)
对于以上波束成形向量，波束强度(部分)是Hm1m2中行向量(或列向量，取决于维度)的第p个DFT的奇异值。
本公开的一方面定义了针对以上方位角模式中的每一者的径向模式0至(M-1)，M＝min(M1,M2)。在这些径向模式中，传送方处的波束成形向量可以使用以下矩阵的奇异向量来获得：
其中以下项：
是块矩阵Hm1m2的第p个奇异值：
接收方处的对应波束成形向量可以使用以下矩阵的奇异向量来获得：
其中以下项：
是块矩阵Hm1m2的第p个奇异值：
针对以上波束成形向量的完整波束强度可以使用以下矩阵的奇异值获得：
在以上波束成形解中，对于每个方位角模式，径向模式可以是不同的。波束成形解是部分可分的，因为完整信道传递矩阵H退化为M1*M2个逐环信道传递矩阵Hm1m2。波束成形解是顺序可分的，因为方位角模式是不变的，而径向模式取决于方位角模式。每个方向上的模式数目是独立的。每个方向上的模式数目取决于环数和环中振子的数目。这是环对称性的结果，并且可能对应于求解PDE的可分性。
参考图9和10，OAM MIMO通信的示例方法900和1000中的每一者可以由UE 104和/或基站102执行，UE 104和/或基站102可包括如图1-8中所讨论的一个或多个组件，并且可操作用于执行如上文参考图1-8所讨论的OAM MIMO波束成形。
尽管以下对方法900和1000的描述是参考基站102和/或基站102的各组件(诸如天线1265、RF前端1288、收发机1202、处理器1212、存储器1216、调制解调器1240和/或OAMMIMO波束成形组件127)提供的，但是方法900和1000中的每一者都类似地适用于UE 104和/或UE 104的相同/相似组件(诸如天线1165、RF前端1188、收发机1102、处理器1112、存储器1116、调制解调器1140和/或OAM MIMO波束成形组件127)并可由其执行。在一些另外的替换方面，方法900和1000中的每一者都适用于任何其他类型的tx/rx节点310、350并且可以由其执行。在一些非限制性方面，例如，OAM传送方可以是UE 104、基站102等，并且OAM接收方也可以是UE 104、基站102等。例如，对于无线回程传输，OAM适用于基站与中继节点之间的通信。作为另一示例，对于固定无线接入，OAM适用于基站与固定UE(例如，CPE)之间的通信。作为另一示例，对于设备间传输，OAM适用于两个固定UE之间的通信，例如，数据中心中的服务器间连接。
在902，在传送方处的OAM MIMO通信的方法900包括：从多个方位角模式中选择用于从传送方到接收方的OAM MIMO传输的方位角模式，其中该传送方包括第一数目的天线环，每个天线环包括第二数目的天线振子，其中该方位角模式定义第一大小的DFT向量，该第一大小小于或等于第二数目。例如，在一方面，基站102可以操作天线1265、RF前端1288、收发机1202、处理器1212、存储器1216、调制解调器1240或OAM MIMO波束成形组件127的一者或任何组合，以从多个方位角模式中选择用于从传送方到接收方的OAM MIMO传输的方位角模式，其中该传送方包括第一数目的天线环，每个天线环包括第二数目的天线振子，其中该方位角模式定义第一大小的DFT向量，该第一大小小于或等于第二数目。因此，在一方面，基站102、天线1265、RF前端1288、收发机1202、处理器1212、存储器1216、调制解调器1240和/或OAM MIMO波束成形组件127可以提供用于从多个方位角模式中选择用于从传送方到接收方的OAM MIMO传输的方位角模式的装置，其中该传送方包括第一数目的天线环，每个天线环包括第二数目的天线振子，其中该方位角模式定义第一大小的DFT向量，该第一大小小于或等于第二数目。
例如，在一方面，在902处的选择可包括基站102作为OAM传送方504操作并执行OAMMIMO波束成形组件127以从多个方位角模式121中选择用于从OAM传送方504到OAM接收方508的OAM MIMO传输的方位角模式。基站102(例如，OAM传送方504)包括第一数目(例如，M1)的天线环(例如，UCA天线环600)，每个天线环包括第二数目(例如，N1)的天线振子604。在902处选择的方位角模式定义大小(例如，N)小于或等于第二数目(例如，小于或等于N1，其是OAM传送方504处的每个环中的天线振子的数目)的DFT向量。以下参考各种示例方面提供了DFT向量的进一步细节，其中在一些方面，OAM传送方504和OAM接收方508具有相同数目的环和每环相同数目的天线振子(在该情形中，N＝N1)，并且在一些其他方面，OAM传送方504和OAM接收方508在环数和/或每环天线振子数目上不同(在该情形中，N是传送方处每环的振子数目和接收方处每环的振子数目中的较小者)。
在904，方法900包括：从与该方位角模式相关联的多个径向模式中选择用于该OAMMIMO传输的径向模式，其中该多个径向模式至少包括定义第一波束成形向量的第一径向模式和定义第二波束成形向量的第二径向模式，其中第一波束成形向量和第二波束成形向量中的每一者都包括经加权并重复小于或等于第一数目的次数的DFT向量，其中第一波束成形向量和第二波束成形向量彼此正交。例如，在一方面，基站102可以操作天线1265、RF前端1288、收发机1202、处理器1212、存储器1216、调制解调器1240或OAM MIMO波束成形组件127的一者或任何组合，以从与该方位角模式相关联的多个径向模式中选择用于该OAM MIMO传输的径向模式，其中该多个径向模式至少包括定义第一波束成形向量的第一径向模式和定义第二波束成形向量的第二径向模式，其中第一波束成形向量和第二波束成形向量中的每一者都包括经加权并重复小于或等于第一数目的次数的DFT向量，其中第一波束成形向量和第二波束成形向量彼此正交。因此，在一方面，基站102、天线1265、RF前端1288、收发机1202、处理器1212、存储器1216、调制解调器1240和/或OAM MIMO波束成形组件127可以提供用于从与该方位角模式相关联的多个径向模式中选择用于该OAM MIMO传输的径向模式的装置，其中该多个径向模式至少包括定义第一波束成形向量的第一径向模式和定义第二波束成形向量的第二径向模式，其中第一波束成形向量和第二波束成形向量中的每一者都包括经加权并重复小于或等于第一数目的次数的DFT向量，其中第一波束成形向量和第二波束成形向量彼此正交。
例如，在一方面，在904处的选择可包括基站102作为OAM传送方504操作并且执行OAM MIMO波束成形组件127以从与在902处从多个方位角模式121中选择的方位角模式相关联的多个径向模式124中选择用于OAM MIMO传输的径向模式。该多个径向模式124定义了多个相应的波束成形向量125，并且至少包括定义第一波束成形向量的第一径向模式和定义第二波束成形向量的第二径向模式。第一波束成形向量和第二波束成形向量中的每一者都包括经加权并重复小于或等于第一数目(例如，M1，其是OAM传送方504处的环数)的次数(例如，M)的DFT向量(其由在902处选择的方位角模式定义)。第一波束成形向量和第二波束成形向量彼此正交。
在一些方面，第一波束成形向量和第二波束成形向量中的每一者都是权重向量和DFT向量的克罗内克积，其中权重向量具有小于或等于第一数目(例如，M1，其是OAM传送方504处的环数)的大小。以下参考各种示例方面提供了波束成形向量的进一步细节，其中在一些方面，OAM传送方504和OAM接收方508具有相同数目的环和每环相同数目的天线振子(在该情形中，M＝M1，并且波束成形向量是特征向量)，并且在一些其他方面，OAM传送方504和OAM接收方508在环数和/或每环天线振子数目上不同(在该情形中，M是传送方处的环数与接收方处的环数中的较小者，并且波束成形向量是奇异向量)。
在906，方法900包括：由该传送方使用根据该径向模式配置的OAM MIMO波束向该接收方传送信号。例如，在一方面，基站102可以操作天线1265、RF前端1288、收发机1202、处理器1212、存储器1216、调制解调器1240或OAM MIMO波束成形组件127中的一者或任何组合以由该传送方使用根据该径向模式配置的OAM MIMO波束向该接收方传送信号。因此，在一方面，基站102、天线1265、RF前端1288、收发机1202、处理器1212、存储器1216、调制解调器1240和/或OAM MIMO波束成形组件127可以提供用于由该传送方使用根据该径向模式配置的OAM MIMO波束向该接收方传送信号的装置。
例如，在一方面，在906处的传送可包括基站102作为OAM传送方504操作，以使用根据在904处选择的径向模式配置的OAM MIMO波束(例如，182)经由多个UCA天线环600向OAM接收方508传送信号。
在一些方面，OAM传送方504处的第一数目的天线环是同心的，并且第一数目的天线环中的每个环包括UCA天线环(例如，UCA天线环600)。
在一些方面，OAM接收方508还可以包括第三数目(例如，M2)的天线环600，每个天线环600包括第四数目(例如，N2)的天线振子604，并且OAM传送方504处的天线环和OAM接收方508处的天线环是同轴的。在这些方面，由在902处选择的方位角模式定义的DFT向量的大小是N＝min(N1,N2)。
具体而言，一些方面定义了方位角模式0到(N-1)，N＝min(N1,N2)。在OAM传送方504处，第p个方位角模式定义了第p个DFT向量，其可以被写为：
ep＝{exp(j2πpq/N1)}
p＝0,1,…,(N-1)
q＝0,1,…,(N1-1)
N＝min(N1,N2).
一方面定义了针对这些方位角模式中的每一者的径向模式0至(M-1)，M＝min(M1,M2)。对于在902处选择的方位角模式，在904处用于获得径向模式的权重向量是矩阵的奇异向量，其中该矩阵的每个元素包括传送方和接收方的一对发射－接收天线环之间的信道增益矩阵的奇异值，其中，对于该奇异值，DFT向量是该信道增益矩阵的对应奇异向量。具体而言，径向模式定义了用于OAM传送方504的波束成形向量，并且用于(例如，通过权重向量和由方位角模式定义的DFT向量的克罗内克积)获得波束成形向量的权重向量是以下矩阵的奇异向量：
其中以下项：
是块矩阵Hm1m2的第p个奇异值：
并且其中中间矩阵Hm1m2是N1*N2循环矩阵，其元素(Hm1m2)n1n2是发射－接收天线对n1n2之间(在OAM传送方504处的天线环n1和OAM接收方508处的天线环n2之间)的复信道增益。
此外，在N1等于N2且M1等于M2的各方面(在OAM传送方504和OAM接收方508具有相同数目M的天线环和每环相同数目N的天线振子的各方面)，由在902处选择的方位角模式定义的DFT向量的大小是N＝N1＝N2，并且与相应的径向模式相关联的第一波束成形向量和第二波束成形向量中的每一者都包括经加权并重复了等于M1和M2的次数M的DFT向量。对于相位差如下的方位角模式0至(N-1)：
2πp/N
p＝0,1,…(N-1),
波束成形向量是作为DFT向量的特征向量，并且第p个DFT向量是：
一些方面定义了针对这些方位角模式的径向模式0至(M-1)。在一些方面，径向模式包括定义第一波束成形向量的第一径向模式和定义第二波束成形向量的第二径向模式。第一波束成形向量和第二波束成形向量中的每一者都是权重向量和DFT向量的克罗内克积，其中权重向量具有等于M的大小，其中权重向量中的每个权重与OAM传送方504处的M个天线环中的环相关联。例如，在一方面，由相应的径向模式定义的第一波束成形向量和第二波束成形向量中的每一者可以写为以下克罗内克积：
{x1ep,x2ep，…xmep}T,p＝0,1,...(N-1)
其中在每环的基础上应用权重xi(例如，x1应用于环1，x2应用于环2，等等)。因此，第一波束成形向量和第二波束成形向量中的每一者都包括经加权(例如，通过权重xi)并重复一定次数(例如，M次)的DFT向量(其由在902处选择的方位角模式定义)。
在N1等于N2的各方面(在OAM传送方504和OAM接收方508具有相同数目的天线环的各方面)，以上权重向量是矩阵的特征向量，其中该矩阵的每个元素包括传送方和接收方的一对发射－接收天线环之间的信道增益矩阵的特征值，其中，对于该特征值，DFT向量是该信道增益矩阵的对应特征向量。具体而言，一些方面定义了针对每个方位角模式的径向模式0至(M-1)。可以使用以下矩阵获得针对这些径向模式的波束成形向量(其为特征向量)和完整波束强度(其为特征值)：
其中以下项：
是块矩阵Hm1m2的第p个特征值：
具体而言，用于(例如，通过权重向量和由方位角模式定义的DFT向量的克罗内克积)获得波束成形向量的权重向量{x1,x2,…,xm}是以下矩阵的特征向量：
作为结果，波束成形向量是以下全信道传递矩阵的特征向量：
并且可被写为：
其中标示克罗内克积(例如，外积)，并且以下项：
ρμ,p
是以下矩阵的第μ个特征向量：
参考图10，在1002处，在传送方处进行OAM MIMO通信的方法1000包括：从多个方位角模式中选择用于接收从传送方到接收方的OAM MIMO传输的方位角模式，其中该接收方包括第一数目的天线环，每个天线环包括第二数目的天线振子，其中该方位角模式定义第一大小的DFT向量，该第一大小小于或等于第二数目。例如，在一方面，基站102可以操作天线1265、RF前端1288、收发机1202、处理器1212、存储器1216、调制解调器1240或OAM MIMO波束成形组件127的一者或任何组合，以从多个方位角模式中选择用于接收从传送方到接收方的OAM MIMO传输的方位角模式，其中该接收方包括第一数目的天线环，每个天线环包括第二数目的天线振子，其中该方位角模式定义第一大小的DFT向量，该第一大小小于或等于第二数目。因此，在一方面，基站102、天线1265、RF前端1288、收发机1202、处理器1212、存储器1216、调制解调器1240和/或OAM MIMO波束成形组件127可以提供用于从多个方位角模式中选择用于接收从传送方到接收方的OAM MIMO传输的方位角模式的装置，其中该接收方包括第一数目的天线环，每个天线环包括第二数目的天线振子，其中该方位角模式定义第一大小的DFT向量，该第一大小小于或等于第二数目。
例如，在一方面，在1002处的选择可包括基站102作为OAM接收方508操作并执行OAM MIMO波束成形组件127以从多个方位角模式121中选择用于从OAM传送方504接收OAMMIMO传输的方位角模式。基站102(例如，OAM接收方508)包括第一数目(例如，M2)的天线环(例如，UCA天线环600)，每个天线环包括第二数目(例如，N2)的天线振子604。在1002处选择的方位角模式定义大小(例如，N)小于或等于第二数目(例如，小于或等于N1，其是OAM接收方508处的每个环中的天线振子的数目)的DFT向量。以下参考各种示例方面提供了DFT向量的进一步细节，其中在一些方面，OAM传送方504和OAM接收方508具有相同数目的环和每环相同数目的天线振子(在该情形中，N＝N2)，并且在一些其他方面，OAM传送方504和OAM接收方508在环数和/或每环天线振子数目上不同(在该情形中，N是传送方处每环的振子数目与接收方处每环的振子数目中的较小者)。
在1004，方法1000包括：从与该方位角模式相关联的多个径向模式中选择用于接收该OAM MIMO传输的径向模式，其中该多个径向模式至少包括定义第一波束成形向量的第一径向模式和定义第二波束成形向量的第二径向模式，其中第一波束成形向量和第二波束成形向量中的每一者都包括经加权并重复小于或等于第一数目的次数的DFT向量，其中第一波束成形向量和第二波束成形向量彼此正交。例如，在一方面，基站102可以操作天线1265、RF前端1288、收发机1202、处理器1212、存储器1216、调制解调器1240或OAM MIMO波束成形组件127的一者或任何组合，以从与该方位角模式相关联的多个径向模式中选择用于接收该OAM MIMO传输的径向模式，其中该多个径向模式至少包括定义第一波束成形向量的第一径向模式和定义第二波束成形向量的第二径向模式，其中第一波束成形向量和第二波束成形向量中的每一者都包括经加权并重复小于或等于第一数目的次数的DFT向量，其中第一波束成形向量和第二波束成形向量彼此正交。因此，在一方面，基站102、天线1265、RF前端1288、收发机1202、处理器1212、存储器1216、调制解调器1240和/或OAM MIMO波束成形组件127可以提供用于从与该方位角模式相关联的多个径向模式中选择用于接收该OAMMIMO传输的径向模式的装置，其中该多个径向模式至少包括定义第一波束成形向量的第一径向模式和定义第二波束成形向量的第二径向模式，其中第一波束成形向量和第二波束成形向量中的每一者都包括经加权并重复小于或等于第一数目的次数的DFT向量，其中第一波束成形向量和第二波束成形向量彼此正交。
例如，在一方面，在1004处的选择可包括基站102作为OAM接收方508操作并且执行OAM MIMO波束成形组件127以从与在1002处从多个方位角模式121中选择的方位角模式相关联的多个径向模式124中选择用于接收该OAM MIMO传输的径向模式。该多个径向模式124定义了多个相应的波束成形向量125，并且至少包括定义第一波束成形向量的第一径向模式和定义第二波束成形向量的第二径向模式。第一波束成形向量和第二波束成形向量中的每一者都包括经加权并重复小于或等于第一数目(例如，M2，其是OAM接收方508处的环数)的次数(例如，M)的DFT向量(其由在1002处选择的方位角模式定义)。第一波束成形向量和第二波束成形向量彼此正交。
在一些方面，第一波束成形向量和第二波束成形向量中的每一者都是权重向量和DFT向量的克罗内克积，其中权重向量具有小于或等于第一数目(例如，M2，其是OAM接收方508处的环数)的大小。以下参考各种示例方面提供了波束成形向量的进一步细节，其中在一些方面，OAM传送方504和OAM接收方508具有相同数目的环和每环相同数目的天线振子(在该情形中，M＝M2，并且波束成形向量是特征向量)，并且在一些其他方面，OAM传送方504和OAM接收方508在环数和/或每环天线振子数目上不同(在该情形中，M是传送方处的环数与接收方处的环数中的较小者，并且波束成形向量是奇异向量)。
在1006，方法1000包括：由该接收方使用根据该径向模式配置的OAM MIMO波束从该传送方接收信号。例如，在一方面，基站102可以操作天线1265、RF前端1288、收发机1202、处理器1212、存储器1216、调制解调器1240或OAM MIMO波束成形组件127中的一者或任何组合以由该接收方使用根据该径向模式配置的OAM MIMO波束从该传送方接收信号。因此，在一方面，基站102、天线1265、RF前端1288、收发机1202、处理器1212、存储器1216、调制解调器1240和/或OAM MIMO波束成形组件127可以提供用于由该接收方使用根据该径向模式配置的OAM MIMO波束从该传送方接收信号的装置。
例如，在一方面，在1006处的接收可包括基站102作为OAM接收方508操作，以使用根据在1004处选择的径向模式配置的OAM MIMO波束(例如，182)经由多个UCA天线环600从OAM传送方504接收信号。
在一些方面，OAM接收方508处的第一数目的天线环是同心的，并且第一数目的天线环中的每个环包括UCA天线环(例如，UCA天线环600)。
在一些方面，OAM传送方504还可以包括第三数目(例如，M1)的天线环600，每个天线环600包括第四数目(例如，N1)的天线振子604，并且OAM传送方504处的天线环和OAM接收方508处的天线环是同轴的。在这些方面，由在1002处选择的方位角模式定义的DFT向量的大小是N＝min(N1,N2)。
具体而言，一些方面定义了方位角模式0到(N-1)，N＝min(N1,N2)。在OAM接收方508处，第p’个方位角模式定义了第p’个DFT向量，其可以被写为：
ep’＝{exp(j2πp’q’/N2)}
p’＝0,1,…,(N-1)
q’＝0,1,…,(N2-1)
N＝min(N1,N2).
一方面定义了针对这些方位角模式中的每一者的径向模式0至(M-1)，M＝min(M1,M2)。对于在1002处选择的方位角模式，在1004处用于获得径向模式的权重向量是矩阵的奇异向量，其中该矩阵的每个元素包括传送方和接收方的一对发射－接收天线环之间的信道增益矩阵的奇异值，其中，对于该奇异值，DFT向量是该信道增益矩阵的对应奇异向量。具体而言，径向模式定义了用于OAM接收方508的波束成形向量，并且用于(例如，通过权重向量和由方位角模式定义的DFT向量的克罗内克积)获得波束成形向量的权重向量是以下矩阵的奇异向量：
其中以下项：
是块矩阵Hm1m2的第p个奇异值：
并且其中中间矩阵Hm1m2是N1*N2循环矩阵，其元素(Hm1m2)n1n2是发射－接收天线对n1n2之间(在OAM传送方504处的天线环n1和OAM接收方508处的天线环n2之间)的复信道增益。
此外，在N1等于N2且M1等于M2的各方面(在OAM传送方504和OAM接收方508具有相同数目M的天线环和每环相同数目N的天线振子的各方面)，由在1002处选择的方位角模式定义的DFT向量的大小是N＝N1＝N2，并且与相应的径向模式相关联的第一波束成形向量和第二波束成形向量中的每一者都包括加权并重复了等于M1和M2的次数M的DFT向量。对于相位差如下的方位角模式0至(N-1)：
2πp/N
p＝0,1,…(N-1),
波束成形向量是作为DFT向量的特征向量，并且第p个DFT向量是：
一些方面定义了针对这些方位角模式的径向模式0至(M-1)。在一些方面，径向模式包括定义第一波束成形向量的第一径向模式和定义第二波束成形向量的第二径向模式。第一波束成形向量和第二波束成形向量中的每一者都是权重向量和DFT向量的克罗内克积，其中权重向量具有等于M的大小，其中权重向量中的每个权重与OAM接收方508处的M个天线环中的环相关联。例如，在一方面，由相应的径向模式定义的第一波束成形向量和第二波束成形向量中的每一者可以写为以下克罗内克积：
{x1ep,2ep,…xmep}T，p＝0,1,...(N-1)
其中在每环的基础上应用权重xi(例如，x1应用于环1，x2应用于环2，等等)。因此，第一波束成形向量和第二波束成形向量中的每一者都包括经加权(例如，通过权重xi)并重复一定次数(例如，M次)的DFT向量(其由在1002处选择的方位角模式定义)。
在N1等于N2的各方面(在OAM传送方504和OAM接收方508具有相同数目的天线环的各方面)，以上权重向量是矩阵的特征向量，其中该矩阵的每个元素包括传送方和接收方的一对发射－接收天线环之间的信道增益矩阵的特征值，其中，对于该特征值，DFT向量是该信道增益矩阵的对应特征向量。具体而言，一些方面定义了针对每个方位角模式的径向模式0至(M-1)。可以使用以下矩阵获得针对这些径向模式的波束成形向量(其为特征向量)和完整波束强度(其为特征值)：
其中以下项：
是块矩阵Hm1m2的第p个特征值：
具体而言，用于(例如，通过权重向量和由方位角模式定义的DFT向量的克罗内克积)获得波束成形向量的权重向量{x1,x2,…,xm}是以下矩阵的特征向量：
作为结果，波束成形向量是以下全信道传递矩阵的特征向量：
并且可被写为：
其中标示克罗内克积(例如，外积)，并且以下项：
ρμ,p
是以下矩阵的第μ个特征向量：
参考图11，UE 104的实现的一个示例可以包括各种组件，其中的一些组件已经在上文作了描述并且在本文作进一步描述，包括诸如经由一条或多条总线1144处于通信的一个或多个处理器1112和存储器1116以及收发机1102之类的组件，其可结合调制解调器1140和/或OAM MIMO波束成形组件127来操作以用于执行OAM MIMO波束成形，如本文中所描述的。
在一方面，一个或多个处理器1112可包括调制解调器1140和/或可以是使用一个或多个调制解调器处理器的调制解调器1140的一部分。由此，与OAM MIMO波束成形组件127相关的各种功能可被包括在调制解调器1140和/或处理器1112中，并且在一方面，可由单个处理器执行，而在其他方面，这些功能中的不同功能可由两个或更多个不同处理器的组合执行。例如，在一方面，该一个或多个处理器1112可包括以下任何一者或任何组合：调制解调器处理器、或基带处理器、或数字信号处理器、或发射处理器、或接收机处理器、或关联于收发机1102的收发机处理器。在其他方面，与OAM MIMO波束成形组件127相关联的一个或多个处理器1112和/或调制解调器1140的特征中的一些特征可由收发机1102执行。
此外，存储器1116可被配置成存储本文中所使用的数据和/或应用1175的本地版本、或者由至少一个处理器1112执行的OAM MIMO波束成形组件127和/或其一个或多个子组件。存储器1116可包括计算机或至少一个处理器1112能使用的任何类型的计算机可读介质，诸如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、带、磁碟、光碟、易失性存储器、非易失性存储器、以及其任何组合。在一方面，例如，在UE 104正操作至少一个处理器1112以执行OAMMIMO波束成形组件127和/或其一个或多个子组件时，存储器1116可以是存储定义OAM MIMO波束成形组件127和/或其一个或多个子组件的一个或多个计算机可执行代码和/或与其相关联的数据的非瞬态计算机可读存储介质。
收发机1102可包括至少一个接收机1106和至少一个发射机1108。接收机1106可包括用于接收数据的硬件、和/或可由处理器执行的软件，代码包括指令且被存储在存储器(例如，计算机可读介质)中。接收机1106可以是例如射频(RF)接收机。在一方面，接收机1106可接收由至少一个基站102传送的信号。另外，接收器1106可以处理此类收到信号，并且还可以获得信号的测量，诸如但不限于Ec/Io、信噪比(SNR)、参考信号收到功率(RSRP)、收到信号强度指示符(RSSI)，等等。发射机1108可以包括用于传送数据的硬件和/或可由处理器执行的软件，代码包括指令并存储在存储器(例如，计算机可读介质)中。发射机1108的合适示例可包括但不限于RF发射机。
而且，在一方面，UE 104可包括RF前端1188，其可与一个或多个天线1165和收发机1102通信地操作以用于接收和传送无线电传输，例如由至少一个基站102传送的无线通信或由UE 104传送的无线传输。该一个或多个天线1165可包括一个或多个天线面板和/或子阵列，诸如可被用于波束成形。RF前端1188可被连接到一个或多个天线1165并且可包括一个或多个低噪声放大器(LNA)1190、一个或多个开关1192、一个或多个功率放大器(PA)1198和一个或多个滤波器1196以用于传送和接收RF信号。
在一方面，LNA 1190可将收到信号放大至期望的输出电平。在一方面，每个LNA1190可具有指定的最小和最大增益值。在一方面，RF前端1188可基于针对特定应用的期望增益值而使用一个或多个开关1192来选择特定LNA 1190及其指定增益值。
此外，例如，一个或多个PA 1198可由RF前端1188用来放大信号以获得期望输出功率电平处的RF输出。在一方面，每个PA 1198可具有指定的最小和最大增益值。在一方面，RF前端1188可基于针对特定应用的期望增益值而使用一个或多个开关1192来选择特定PA1198及其指定增益值。
另外，例如，一个或多个滤波器1196可由RF前端1188用来对收到信号进行滤波以获得输入RF信号。类似地，在一方面，例如，相应滤波器1196可以被用于对来自相应PA 1198的输出进行滤波以产生输出信号以供传输。在一方面，每个滤波器1196可被连接到特定的LNA 1190和/或PA 1198。在一方面，RF前端1188可基于如由收发机1102和/或处理器1112指定的配置而使用一个或多个开关1192来选择使用指定滤波器1196、LNA 1190、和/或PA1198的传送或接收路径。
如此，收发机1102可被配置成经由RF前端1188通过一个或多个天线1165来传送和接收无线信号。在一方面，收发机可被调谐以在指定频率操作，以使得UE 104可例如与一个或多个基站102或关联于一个或多个基站102的一个或多个蜂窝小区通信。在一方面，例如，调制解调器1140可基于UE 104的UE配置以及由调制解调器1140使用的通信协议来将收发机1102配置成以指定频率和功率电平操作。
在一方面，调制解调器1140可以是多频带-多模式调制解调器，其可以处理数字数据并与收发机1102通信，以使得使用收发机1102来发送和接收数字数据。在一方面，调制解调器1140可以是多频带的且被配置成支持用于特定通信协议的多个频带。在一方面，调制解调器1140可以是多模式的且被配置成支持多个运营网络和通信协议。在一方面，调制解调器1140可控制UE 104的一个或多个组件(例如，RF前端1188、收发机1102)以基于指定的调制解调器配置来实现对来自网络的信号的传送和/或接收。在一方面，调制解调器配置可以基于调制解调器的模式和所使用的频带。在另一方面，调制解调器配置可基于与UE 104相关联的UE配置信息，如在蜂窝小区选择和/或蜂窝小区重选期间由网络提供的。
在一方面，(诸)处理器1112可对应于结合图3中的UE所描述的诸处理器中的一者或多者。类似地，存储器1116可对应于结合图3中的UE所描述的存储器。
参考图12，基站102的实现的一个示例可以包括各种组件，其中的一些组件已经在上文作了描述，但包括诸如经由一条或多条总线1244处于通信的一个或多个处理器1212和存储器1216以及收发机1202之类的组件，其可结合调制解调器1240和/或OAM MIMO波束成形组件127来操作以用于执行OAM MIMO波束成形，如本文中所描述的。
收发机1202、接收机1206、发射机1208、一个或多个处理器1212、存储器1216、应用1275、总线1244、RF前端1288、LNA 1290、开关1292、滤波器1296、PA 1298和一个或多个天线1265可与如上所述的UE 104的对应组件相同或类似，但被配置成或以其他方式编程成用于基站操作而不是UE操作。
在一方面，(诸)处理器1212可对应于结合图3中的基站所描述的诸处理器中的一者或多者。类似地，存储器1216可对应于结合图3中的基站所描述的存储器。
以下提供了一些进一步的方面。
1.一种在传送方处进行轨道角动量“OAM”多输入多输出“MIMO”通信的方法，包括：
从多个方位角模式中选择用于从该传送方到接收方的OAM MIMO传输的方位角模式，其中该传送方包括第一数目的天线环，每个天线环包括第二数目的天线振子，其中该方位角模式定义第一大小的离散傅里叶变换“DFT”向量，该第一大小小于或等于该第二数目；
从与该方位角模式相关联的多个径向模式中选择用于该OAM MIMO传输的径向模式，其中该多个径向模式至少包括定义第一波束成形向量的第一径向模式和定义第二波束成形向量的第二径向模式，其中第一波束成形向量和第二波束成形向量中的每一者都包括经加权并重复小于或等于第一数目的次数的DFT向量，其中第一波束成形向量和第二波束成形向量彼此正交；以及
由该传送方使用根据该径向模式配置的OAM MIMO波束向该接收方传送信号。
2.如条款1的方法，其中第一数目的天线环是同心的，其中第一数目的天线环中的每个环包括均匀的环形阵列“UCA”天线环。
3.如以上条款中的任一者的方法，其中第一波束成形向量和第二波束成形向量中的每一者都是权重向量和DFT向量的克罗内克积，其中该权重向量具有小于或等于第一数目的第二大小，其中该权重向量中的每个权重与第一数目的天线环中的环相关联。
4.如以上条款中的任一者的方法，其中该接收方包括第三数目的天线环，每个天线环包括第四数目的天线振子。
5.如以上条款中的任一者的方法，其中第一数目的天线环和第三数目的天线环是同轴的。
6.如以上条款中的任一者的方法，其中该权重向量是矩阵的奇异向量，其中该矩阵的每个元素包括该传送方和该接收方的一对发射－接收天线环之间的信道增益矩阵的奇异值，其中，对于该奇异值，该DFT向量是该信道增益矩阵的对应奇异向量。
7.如以上条款中的任一者的方法，其中第一数目等于第三数目，其中第二数目等于第四数目。
8.如以上条款中的任一者的方法，其中该权重向量是矩阵的特征向量，其中该矩阵的每个元素包括该传送方和该接收方的一对发射－接收天线环之间的信道增益矩阵的特征值，其中，对于该特征值，该DFT向量是该信道增益矩阵的对应特征向量。
9.一种在接收方处进行轨道角动量“OAM”多输入多输出“MIMO”通信的方法，包括：
从多个方位角模式中选择用于接收从传送方到该接收方的OAM MIMO传输的方位角模式，其中该接收方包括第一数目的天线环，每个天线环包括第二数目的天线振子，其中该方位角模式定义第一大小的离散傅里叶变换“DFT”向量，该第一大小小于或等于该第二数目；
从与该方位角模式相关联的多个径向模式中选择用于接收该OAM MIMO传输的径向模式，其中该多个径向模式至少包括定义第一波束成形向量的第一径向模式和定义第二波束成形向量的第二径向模式，其中第一波束成形向量和第二波束成形向量中的每一者都包括经加权并重复小于或等于第一数目的次数的DFT向量，其中第一波束成形向量和第二波束成形向量彼此正交；以及
由该接收方使用根据该径向模式配置的OAM MIMO波束从该传送方接收信号。
10.如条款9的方法，其中第一数目的天线环是同心的，其中第一数目的天线环中的每个环包括均匀的环形阵列“UCA”天线环。
11.如条款9至10中的任一者的方法，其中第一波束成形向量和第二波束成形向量中的每一者都是权重向量和DFT向量的克罗内克积，其中该权重向量具有小于或等于第一数目的第二大小，其中该权重向量中的每个权重与第一数目的天线环中的环相关联。
12.如条款9至11中的任一者的方法，其中该传送方包括第三数目的天线环，每个天线环包括第四数目的天线振子。
13.如条款9至12中的任一者的方法，其中第一数目的天线环和第三数目的天线环是同轴的。
14.如条款9至13中的任一者的方法，其中该权重向量是矩阵的奇异向量，其中该矩阵的每个元素包括该传送方和该接收方的一对发射－接收天线环之间的信道增益矩阵的奇异值，其中，对于该奇异值，该DFT向量是该信道增益矩阵的对应奇异向量。
15.如条款9至14中的任一者的方法，其中第一数目等于第三数目，其中第二数目等于第四数目。
16.如条款9至15中的任一者的方法，其中该权重向量是矩阵的特征向量，其中该矩阵的每个元素包括该传送方和该接收方的一对发射－接收天线环之间的信道增益矩阵的特征值，其中，对于该特征值，该DFT向量是该信道增益矩阵的对应特征向量。
一种装置，包括：
存储器；以及
处理器，该处理器与该存储器耦合并且被配置成执行如以上条款中的任一者的方法。
一种包括用于执行如以上条款中的任一者的方法的装置的设备。
一种存储代码的计算机可读介质，该代码在由处理器执行时使该处理器执行如以上条款中的任一者的方法。
应理解，所公开的过程/流程图中的各个框的具体次序或层次是示例办法的解说。应理解，基于设计偏好，可以重新编排这些过程/流程图中的各个框的具体次序或层次。此外，一些框可被组合或被略去。所附方法权利要求以范例次序呈现各种框的要素，且并不意味着被限定于所呈现的具体次序或层次。
提供先前描述是为了使本领域任何技术人员均能够实践本文中所描述的各个方面。对这些方面的各种修改将容易为本领域技术人员所明白，并且在本文中所定义的普适原理可被应用于其他方面。由此，权利要求并非旨在被限定于本文中所示的方面，而是应被授予与语言上的权利要求相一致的全部范围，其中对要素的单数形式的引述除非特别声明，否则并非旨在表示“有且仅有一个”，而是“一个或多个”。本文使用措辞“示例性”意指“用作示例、实例或解说”。本文中描述为“示例性”的任何方面不必被解释成优于或胜过其他方面。除非特别另外声明，否则术语“一些/某个”指的是一个或多个。诸如“A、B或C中的至少一者”、“A、B或C中的一者或多者”、“A、B和C中的至少一者”、“A、B和C中的一者或多者”、以及“A、B、C或其任何组合”之类的组合包括A、B和/或C的任何组合，并且可包括多个A、多个B或者多个C。具体而言，诸如“A、B或C中的至少一者”、“A、B或C中的一者或多者”、“A、B和C中的至少一者”、“A、B和C中的一者或多者”以及“A、B、C或其任何组合”之类的组合可以是仅A、仅B、仅C、A和B、A和C、B和C、或者A和B和C，其中任何此类组合可包含A、B或C中的一个或多个成员。本公开通篇描述的各个方面的要素为本领域普通技术人员当前或今后所知的所有结构上和功能上的等效方案通过引述被明确纳入于此，且旨在被权利要求所涵盖。此外，本文所公开的任何内容都不旨在捐献于公众，无论此类公开内容是否明确记载在权利要求书中。措辞“模块”、“机制”、“元素”、“设备”等可以不是措辞“装置”的代替。如此，没有任何权利要求元素应被解释为装置加功能，除非该元素是使用短语“用于……的装置”来明确叙述的。

Claims (30)

1.一种在传送方处进行轨道角动量“OAM”多输入多输出“MIMO”通信的方法，包括：
从多个方位角模式中选择用于从所述传送方到接收方的OAM MIMO传输的方位角模式，其中所述传送方包括第一数目的天线环，每个天线环包括第二数目的天线振子，其中所述方位角模式定义第一大小的离散傅里叶变换“DFT”向量，所述第一大小小于或等于所述第二数目；
从与所述方位角模式相关联的多个径向模式中选择用于所述OAM MIMO传输的径向模式，其中所述多个径向模式至少包括定义第一波束成形向量的第一径向模式和定义第二波束成形向量的第二径向模式，其中所述第一波束成形向量和所述第二波束成形向量中的每一者都包括经加权并重复小于或等于所述第一数目的次数的所述DFT向量，其中所述第一波束成形向量和所述第二波束成形向量彼此正交；以及
由所述传送方使用根据所述径向模式配置的OAM MIMO波束向所述接收方传送信号。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述第一数目的天线环是同心的，其中所述第一数目的天线环中的每个环包括均匀的环形阵列“UCA”天线环。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述第一波束成形向量和所述第二波束成形向量中的每一者都是权重向量和所述DFT向量的克罗内克积，其中所述权重向量具有小于或等于所述第一数目的第二大小，其中所述权重向量中的每个权重与所述第一数目的天线环中的环相关联。
4.如权利要求3所述的方法，其中所述接收方包括第三数目的天线环，每个天线环包括第四数目的天线振子。
5.如权利要求4所述的方法，其中所述第一数目的天线环和所述第三数目的天线环是同轴的。
6.如权利要求4所述的方法，其中所述权重向量是矩阵的奇异向量，其中所述矩阵的每个元素包括所述传送方和所述接收方的一对发射－接收天线环之间的信道增益矩阵的奇异值，其中，对于所述奇异值，所述DFT向量是所述信道增益矩阵的对应奇异向量。
7.如权利要求4所述的方法，其中所述第一数目等于所述第三数目，其中所述第二数目等于所述第四数目，其中所述第一大小等于所述第二数目，其中所述次数等于所述第一数目。
8.如权利要求7所述的方法，其中所述权重向量是矩阵的特征向量，其中所述矩阵的每个元素包括所述传送方和所述接收方的一对发射－接收天线环之间的信道增益矩阵的特征值，其中，对于所述特征值，所述DFT向量是所述信道增益矩阵的对应特征向量。
9.一种在接收方处进行轨道角动量“OAM”多输入多输出“MIMO”通信的方法，包括：
从多个方位角模式中选择用于接收从传送方到所述接收方的OAM MIMO传输的方位角模式，其中所述接收方包括第一数目的天线环，每个天线环包括第二数目的天线振子，其中所述方位角模式定义第一大小的离散傅里叶变换“DFT”向量，所述第一大小小于或等于所述第二数目；
从与所述方位角模式相关联的多个径向模式中选择用于接收所述OAM MIMO传输的径向模式，其中所述多个径向模式至少包括定义第一波束成形向量的第一径向模式和定义第二波束成形向量的第二径向模式，其中所述第一波束成形向量和所述第二波束成形向量中的每一者都包括经加权并重复小于或等于所述第一数目的次数的所述DFT向量，其中所述第一波束成形向量和所述第二波束成形向量彼此正交；以及
由所述接收方使用根据所述径向模式配置的OAM MIMO波束从所述传送方接收信号。
10.如权利要求9所述的方法，其中所述第一数目的天线环是同心的，其中所述第一数目的天线环中的每个环包括均匀的环形阵列“UCA”天线环。
11.如权利要求9所述的方法，其中所述第一波束成形向量和所述第二波束成形向量中的每一者都是权重向量和所述DFT向量的克罗内克积，其中所述权重向量具有小于或等于所述第一数目的第二大小，其中所述权重向量中的每个权重与所述第一数目的天线环中的环相关联。
12.如权利要求11所述的方法，其中所述传送方包括第三数目的天线环，每个天线环包括第四数目的天线振子。
13.如权利要求12所述的方法，其中所述第一数目的天线环和所述第三数目的天线环是同轴的。
14.如权利要求12所述的方法，其中所述权重向量是矩阵的奇异向量，其中所述矩阵的每个元素包括所述传送方和所述接收方的一对发射－接收天线环之间的信道增益矩阵的奇异值，其中，对于所述奇异值，所述DFT向量是所述信道增益矩阵的对应奇异向量。
15.如权利要求12所述的方法，其中所述第一数目等于所述第三数目，其中所述第二数目等于所述第四数目，其中所述第一大小等于所述第二数目，其中所述次数等于所述第一数目。
16.如权利要求15所述的方法，其中所述权重向量是矩阵的特征向量，其中所述矩阵的每个元素包括所述传送方和所述接收方的一对发射－接收天线环之间的信道增益矩阵的特征值，其中，对于所述特征值，所述DFT向量是所述信道增益矩阵的对应特征向量。
17.一种用于轨道角动量“OAM”多输入多输出“MIMO”通信的传送方装置，包括：
存储器；以及
处理器，所述处理器与所述存储器耦合并且被配置成：
从多个方位角模式中选择用于从所述传送方装置到接收方装置的OAMMIMO传输的方位角模式，其中所述传送方装置包括第一数目的天线环，每个天线环包括第二数目的天线振子，其中所述方位角模式定义第一大小的离散傅里叶变换“DFT”向量，所述第一大小小于或等于所述第二数目；
从与所述方位角模式相关联的多个径向模式中选择用于所述OAMMIMO传输的径向模式，其中所述多个径向模式至少包括定义第一波束成形向量的第一径向模式和定义第二波束成形向量的第二径向模式，其中所述第一波束成形向量和所述第二波束成形向量中的每一者都包括经加权并重复小于或等于所述第一数目的次数的所述DFT向量，其中所述第一波束成形向量和所述第二波束成形向量彼此正交；以及
由所述传送方装置使用根据所述径向模式配置的OAM MIMO波束向所述接收方装置传送信号。
18.如权利要求17所述的传送方装置，其中所述第一数目的天线环是同心的，其中所述第一数目的天线环中的每个环包括均匀的环形阵列“UCA”天线环。
19.如权利要求17所述的传送方装置，其中所述第一波束成形向量和所述第二波束成形向量中的每一者都是权重向量和所述DFT向量的克罗内克积，其中所述权重向量具有小于或等于所述第一数目的第二大小，其中所述权重向量中的每个权重与所述第一数目的天线环中的环相关联。
20.如权利要求19所述的传送方装置，其中所述接收方装置包括第三数目的天线环，每个天线环包括第四数目的天线振子。
21.如权利要求20所述的传送方装置，其中所述第一数目的天线环和所述第三数目的天线环是同轴的。
22.如权利要求20所述的传送方装置，其中所述权重向量是矩阵的奇异向量，其中所述矩阵的每个元素包括所述传送方装置和所述接收方装置的一对发射－接收天线环之间的信道增益矩阵的奇异值，其中，对于所述奇异值，所述DFT向量是所述信道增益矩阵的对应奇异向量。
23.如权利要求20所述的传送方装置，其中所述第一数目等于所述第三数目，其中所述第二数目等于所述第四数目，其中所述第一大小等于所述第二数目，其中所述次数等于所述第一数目，其中所述权重向量是矩阵的特征向量，其中所述矩阵的每个元素包括所述传送方装置和所述接收方装置的一对发射－接收天线环之间的信道增益矩阵的特征值，其中，对于所述特征值，所述DFT向量是所述信道增益矩阵的对应特征向量。
24.一种用于轨道角动量“OAM”多输入多输出“MIMO”通信的接收方装置，包括：
存储器；以及
处理器，所述处理器与所述存储器耦合并且被配置成：
从多个方位角模式中选择用于接收从传送方装置到所述接收方装置的OAM MIMO传输的方位角模式，其中所述接收方装置包括第一数目的天线环，每个天线环包括第二数目的天线振子，其中所述方位角模式定义第一大小的离散傅里叶变换“DFT”向量，所述第一大小小于或等于所述第二数目；
从与所述方位角模式相关联的多个径向模式中选择用于接收所述OAMMIMO传输的径向模式，其中所述多个径向模式至少包括定义第一波束成形向量的第一径向模式和定义第二波束成形向量的第二径向模式，其中所述第一波束成形向量和所述第二波束成形向量中的每一者都包括经加权并重复小于或等于所述第一数目的次数的所述DFT向量，其中所述第一波束成形向量和所述第二波束成形向量彼此正交；以及
由所述接收方装置使用根据所述径向模式配置的OAM MIMO波束从所述传送方装置接收信号。
25.如权利要求24所述的接收方装置，其中所述第一数目的天线环是同心的，其中所述第一数目的天线环中的每个环包括均匀的环形阵列“UCA”天线环。
26.如权利要求24所述的接收方装置，其中所述第一波束成形向量和所述第二波束成形向量中的每一者都是权重向量和所述DFT向量的克罗内克积，其中所述权重向量具有小于或等于所述第一数目的第二大小，其中所述权重向量中的每个权重与所述第一数目的天线环中的环相关联。
27.如权利要求26所述的接收方装置，其中所述传送方装置包括第三数目的天线环，每个天线环包括第四数目的天线振子。
28.如权利要求27所述的接收方装置，其中所述第一数目的天线环和所述第三数目的天线环是同轴的。
29.如权利要求27所述的接收方装置，其中所述权重向量是矩阵的奇异向量，其中所述矩阵的每个元素包括所述传送方装置和所述接收方装置的一对发射－接收天线环之间的信道增益矩阵的奇异值，其中，对于所述奇异值，所述DFT向量是所述信道增益矩阵的对应奇异向量。
30.如权利要求27所述的接收方装置，其中所述第一数目等于所述第三数目，其中所述第二数目等于所述第四数目，其中所述第一大小等于所述第二数目，其中所述次数等于所述第一数目，其中所述权重向量是矩阵的特征向量，其中所述矩阵的每个元素包括所述传送方装置和所述接收方装置的一对发射－接收天线环之间的信道增益矩阵的特征值，其中，对于所述特征值，所述DFT向量是所述信道增益矩阵的对应特征向量。
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