本發(fā)明涉及無線通信，尤其涉及一種方法和裝置，用于使用發(fā)射角選擇技術(shù)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，以及將待發(fā)送數(shù)據(jù)映射到這些角上，隨后在具有多個天線的多輸入多輸出(mimo)系統(tǒng)中將數(shù)據(jù)變換成發(fā)射天線上的待發(fā)送信號。

背景技術(shù)：

大規(guī)模mimo或者超大規(guī)模mimo天線系統(tǒng)是一種能夠在多用戶場景中提供大網(wǎng)絡(luò)容量的技術(shù)，其中，基站裝配有大量同時服務(wù)多個單天線用戶的天線元件。附加的天線元件通常比較便宜，附加的數(shù)字信號處理也就變得更加便宜。然而，當(dāng)存在許多天線時，基帶單元和遠(yuǎn)程天線單元之間的鏈路卻成為當(dāng)需要在這個鏈路上將i-o(或是同相和正交)天線數(shù)據(jù)(每個發(fā)射天線元件一個流)發(fā)送到大量天線上時的速率的瓶頸。針對這個問題，一種低成本、低復(fù)雜度的解決方案是從總數(shù)量的天線元件中選出天線元件的子集。通過一定數(shù)量的rf鏈和比這更多的天線元件，天線元件選擇能夠利用空間選擇性提升系統(tǒng)性能，并且可以選擇天線元件的子集并將其切換到rf鏈。然而，選擇天線的子集并不允許系統(tǒng)從在大規(guī)模mimo系統(tǒng)中同時使用超大量天線元件進(jìn)行發(fā)送(或接收)的公知益處中獲益。當(dāng)在基站處例如在大規(guī)模mimo天線系統(tǒng)中的大量天線元件上進(jìn)行發(fā)送和接收時，傳播信道可能會提供更多空間選擇性，且由于發(fā)射的能量更集中于預(yù)期接收方，因此減少了對非預(yù)期用戶的干擾，由此系統(tǒng)性能可以因增加的能量效率而提升。由于更高的數(shù)據(jù)速率可由大規(guī)模mimo支持，頻譜效率也得到了提高，這是因為隨著天線的數(shù)量變得很大，小區(qū)內(nèi)干擾和熱噪聲可以忽略不計。

因此，需要在將用于進(jìn)行下行傳輸?shù)膍imo或大規(guī)模mimo天線系統(tǒng)中提供一種用于降低對遠(yuǎn)程天線單元和基帶單元之間的鏈路的回程要求的裝置和方法。此外，當(dāng)天線元件的數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過待發(fā)送至預(yù)期用戶的用戶數(shù)據(jù)流的數(shù)量時，還需要降低計算復(fù)雜度。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目標(biāo)是提供一種裝置或系統(tǒng)，以及一種方法，用于在用戶數(shù)據(jù)流的數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于天線的數(shù)量時降低大規(guī)模mimo系統(tǒng)的計算復(fù)雜度和回程要求。本發(fā)明中的方法基于在一個或多個mimo天線陣列的天線元件處接收的上行信號確定支撐角的子集。所確定的支撐角可用于將下行數(shù)據(jù)流映射到mimo天線陣列的天線元件的子集上。

上述目標(biāo)以及其他目標(biāo)是由獨(dú)立權(quán)利要求的特征實現(xiàn)的。根據(jù)從屬權(quán)利要求、說明書和附圖，顯然可以得到其他實現(xiàn)形式。

根據(jù)第一方面，提供一種多輸入多輸出(mimo)下行(dl)數(shù)據(jù)流控制裝置，包括至少一個處理器，其被配置為：獲取在一個或多個mimo天線陣列的天線元件處接收的上行信號(ul)，該mimo陣列的該元件被排列成一個或多個行或列；針對選定數(shù)量的行的每一行，將該數(shù)量的行信號從空間域變換成角度域中的多個第一支撐信號，其中給定行的每個第一支撐信號為相應(yīng)的第一支撐角的函數(shù)；針對選定數(shù)量的列的每一列，將該數(shù)量的列信號從空間域變換成角度域中的多個第二支撐信號，其中給定列的每個第二支撐信號為相應(yīng)的第二支撐角的函數(shù)；通過確定該第一支撐信號和該第二支撐信號的每一個或至少部分信號的幅值，確定支撐信號幅值的第一集合和第二集合；基于作為相同的該第一支撐角的函數(shù)而確定的第一支撐信號的幅值，計算該第一支撐角的每一個或至少部分角的第一平均幅值，并基于作為相同的該第二支撐角的函數(shù)而確定的第二支撐信號的幅值，計算該第二支撐角的每一個或至少部分角的第二平均幅值；將該第一平均幅值與預(yù)定的第一門限幅值進(jìn)行比較，并將該第二平均幅值與預(yù)定的第二門限幅值進(jìn)行比較；以及確定第一支撐角的子集和第二支撐角的子集，第一角的該子集的每個角具有相應(yīng)的超過該第一門限幅值的第一平均幅值，第二角的該子集的每個角具有相應(yīng)的超過該第二門限幅值的第二平均幅值。

在根據(jù)第一方面的控制裝置的第一種可能的實現(xiàn)形式中，該至少一個處理器被配置為使用離散傅里葉變換(dft)或離散空間傅里葉變換(dsft)將該數(shù)量的行信號從空間域變換成該角度域中的該多個第一支撐信號，并將該數(shù)量的列信號從空間域變換成該角度域中的該多個第二支撐信號。

在同樣根據(jù)第一方面或根據(jù)第一方面的第一種實現(xiàn)形式的控制裝置的第二種可能的實現(xiàn)形式中，該至少一個處理器還被配置為通過組合第一支撐角的該子集的每個角和第二支撐角的該子集的每個角，確定支撐角對或支撐角坐標(biāo)對的第一子集。

在根據(jù)第一方面的第二種實現(xiàn)形式的控制裝置的第三種可能的實現(xiàn)形式中，該至少一個處理器還被配置為：通過把由支撐角對的該第一子集所代表的該第一支撐角和該第二支撐角用作離散變量，對選定行和選定列的信號執(zhí)行從空間域到角度域的二維變換；針對支撐角對的該第一子集的每一個或至少部分角，確定相應(yīng)的該二維變換的幅值；將所確定的二維變換幅值與第三預(yù)定門限幅值進(jìn)行比較；以及確定支撐角對或支撐角坐標(biāo)對的第二子集，支撐角對的該第二子集的每個角具有相應(yīng)的超過該第三門限幅值的二維變換幅值。

在根據(jù)第一方面的第二種或第三種實現(xiàn)形式的控制裝置的第四種可能的實現(xiàn)形式中，該至少一個處理器還被配置為將多個下行(dl)數(shù)據(jù)流分配給相應(yīng)數(shù)量的支撐角對以進(jìn)行下行傳輸，其中，每個支撐角對是從支撐角對的該第一子集或該第二子集中選擇的。

在根據(jù)第一方面的第四種實現(xiàn)形式的控制裝置的第五種可能的實現(xiàn)形式中，該至少一個處理器還被配置為使用離散傅里葉逆變換(idft)將分配給該支撐角的該下行數(shù)據(jù)流從該角度域變換到該空間域。

在同樣根據(jù)第一方面或根據(jù)前述第一方面的實現(xiàn)形式中的任一種的控制裝置的第六種可能的實現(xiàn)形式中，該至少一個處理器還被配置為：基于對應(yīng)于多個后續(xù)接收的上行信號的第一支撐信號幅值的多個所確定的集合，估計第一支撐信號幅值的新集合，第一支撐信號幅值的該新集合對應(yīng)于用于接收上行信號的未來時間點(diǎn)；基于對應(yīng)于該多個后續(xù)接收的上行信號的第二支撐信號幅值的多個所確定的集合，估計第二支撐信號幅值的新集合，第二支撐信號幅值的該新集合對應(yīng)于用于接收上行信號的該未來時間點(diǎn)；以及基于所估計的新的第一支撐信號幅值和第二支撐信號幅值，計算第一平均幅值和第二平均幅值。

在根據(jù)第一方面的第五種實現(xiàn)形式的控制裝置的第七種可能的實現(xiàn)形式中，該至少一個處理器被配置為基于支撐信號幅值的該多個所確定的集合中的該確定的幅值，通過使用時間線性估計來估計支撐信號幅值的新集合。

在根據(jù)第一方面的第六種或第七種實現(xiàn)形式的控制裝置的第八種可能的實現(xiàn)形式中，該至少一個處理器被配置為基于支撐信號幅值的該多個所確定的集合中的該確定的幅值，通過使用移動時間平均或加權(quán)移動時間平均來估計支撐信號幅值的新集合。

在同樣根據(jù)第一方面或根據(jù)前述第一方面的實現(xiàn)形式中的任一種的控制裝置的第九種可能的實現(xiàn)形式中，針對行信號從空間域到角度域的變換和列信號從空間域到角度域的變換，該至少一個處理器被配置為：形成代表該選定行和該選定列中的該天線元件所接收的信號值的時間信號矩陣，該信號矩陣的行和列對應(yīng)于接收元件的該選定行和該選定列；通過將該時間信號矩陣從空間時間域變換到空間頻率域，形成頻率信號矩陣；將該頻率信號矩陣的每行的信號從該空間頻率域變換到角度頻率域，該頻率信號矩陣的每一行對應(yīng)于接收元件的選定行；以及將該頻率信號矩陣的每列的信號從該空間頻率域變換到角度頻率域，該頻率信號矩陣的每一列對應(yīng)于接收元件的選定列。該時間信號矩陣從空間時間域到空間頻率域的變換可以通過傅里葉變換(ft)或快速傅里葉變換(fft)或傅里葉變換的其他任何快速實現(xiàn)形式執(zhí)行，且其從空間頻率域到角度頻率域的變換可以通過離散傅里葉變換(dft)或離散空間傅里葉變換(dsft)執(zhí)行。

根據(jù)第二方面，提供一種確定支撐信號的子集的方法，用于傳輸來自一個或多個多輸入多輸出(mimo)天線陣列的多個天線元件的下行(dl)數(shù)據(jù)流，該方法包括：在一個或多個mimo天線陣列的天線元件處接收一個或多個上行信號(ul)，該mimo陣列的元件被排列成一個或多個行和列；針對選定數(shù)量的行的每一行，將該數(shù)量的行信號從空間域變換成角度域中的多個第一支撐信號，其中給定行的每個第一支撐信號為相應(yīng)的第一支撐角的函數(shù)；針對選定數(shù)量的列的每一列，將該數(shù)量的列信號從空間域變換成角度域中的多個第二支撐信號，其中給定列的每個第二支撐信號為相應(yīng)的第二支撐角的函數(shù)；通過確定該第一支撐信號和該第二支撐信號的每一個或至少部分信號的幅值，確定支撐信號幅值的第一集合和第二集合；基于作為相同的該第一支撐角的函數(shù)而確定的第一支撐信號的幅值，計算該第一支撐角的每一個或至少部分角的第一平均幅值；基于作為相同的該第二支撐角的函數(shù)而確定的第二支撐信號的幅值，計算該第二支撐角的每一個或至少部分角的第二平均幅值；將該第一平均幅值與預(yù)定的第一門限幅值進(jìn)行比較，并將該第二平均幅值與預(yù)定的第二門限幅值進(jìn)行比較；以及確定第一支撐角的子集和第二支撐角的子集，第一角的該子集的每個角具有相應(yīng)的超過該第一門限幅值的第一平均幅值，第二角的該子集的每個角具有相應(yīng)的超過該第二門限幅值的第二平均幅值。

在根據(jù)第二方面的方法的第一種可能的實現(xiàn)形式中，該數(shù)量的行信號從空間變換域到該角度域中的該多個第一支撐信號，以及該數(shù)量的列信號從空間域變換到該角度域中的該多個第二支撐信號是使用離散傅里葉變換(dft)或離散空間傅里葉變換(dsft)執(zhí)行的。

在同樣根據(jù)第二方面或根據(jù)第二方面的第一種實現(xiàn)形式的方法的第二種可能的實現(xiàn)形式中，該方法還包括通過組合第一支撐角的該子集的每個角和第二支撐角的該子集的每個角，確定支撐角對或支撐角坐標(biāo)對的第一子集。

在根據(jù)第二方面的第二種實現(xiàn)形式的方法的第三種可能的實現(xiàn)形式中，該方法還包括：通過把由支撐角對的該第一子集所代表的該第一支撐角和該第二支撐角用作離散變量，對選定行和選定列的信號執(zhí)行從空間域到角度域的二維變換；針對支撐角對的該第一子集的每一個或至少部分角，確定相應(yīng)的該二維變換的幅值；將所確定的二維變換幅值與第三預(yù)定門限幅值進(jìn)行比較；以及確定支撐角對或支撐角坐標(biāo)對的第二子集，支撐角對的該第二子集的每個角具有相應(yīng)的超過該第三門限幅值的二維變換幅值。

在根據(jù)第二方面的第二種或第三種實現(xiàn)形式的方法的第四種可能的實現(xiàn)形式中，該方法還包括將多個下行(dl)數(shù)據(jù)流分配給相應(yīng)數(shù)量的支撐角對以進(jìn)行下行傳輸，其中，每個支撐角對是從支撐角對的該第一子集或該第二子集中選擇的。

在根據(jù)第二方面的第四種實現(xiàn)形式的方法的第五種可能的實現(xiàn)形式中，該方法還包括使用離散傅里葉逆變換(idft)將映射至該支撐角的該下行數(shù)據(jù)流從該角度域變換到該空間域。

在同樣根據(jù)第二方面或根據(jù)前述第二方面的實現(xiàn)形式中的任一種的方法的第六種可能的實現(xiàn)形式中，確定支撐信號幅值的第一集合和第二集合的步驟還包括：基于對應(yīng)于多個后續(xù)接收的上行信號的第一支撐信號幅值的多個所確定的集合，估計第一支撐信號幅值的新集合，第一支撐信號幅值的該新集合對應(yīng)于用于接收上行信號的未來時間點(diǎn)；以及基于對應(yīng)于該多個后續(xù)接收的上行信號的第二支撐信號幅值的多個所確定的集合，估計第二支撐信號幅值的新集合，第二支撐信號幅值的該新集合對應(yīng)于用于接收上行信號的該未來時間點(diǎn)；計算第一平均幅值和第二平均幅值的步驟是基于所估計的新的第一支撐信號幅值和第二支撐信號幅值進(jìn)行的。

在根據(jù)第二方面的第六種實現(xiàn)形式的方法的第七種可能的實現(xiàn)形式中，對支撐信號幅值的新集合的估計是基于支撐信號幅值的該多個所確定的集合中的該確定的幅值通過使用時間線性估計進(jìn)行的。

在根據(jù)第二方面的第六種或第七種實現(xiàn)形式的方法的第八種可能的實現(xiàn)形式中，對支撐信號幅值的新集合的估計是基于支撐信號幅值的該多個所確定的集合中的該確定的幅值通過使用移動時間平均或加權(quán)移動時間平均進(jìn)行的。

附圖說明

圖1示出了投射到一維均勻線性陣列天線或天線元件的均勻線性陣列上的單一平面波的到達(dá)時間的延遲；

圖2示出了投射到二維均勻矩形陣列天線或天線元件的均勻線性陣列上的單一平面波的到達(dá)時間的延遲；

圖3是示出了根據(jù)本發(fā)明一實施例的從用戶設(shè)備發(fā)送上行信號，在基站處接收上行信號，在基站處確定支撐角，以及使用支撐角發(fā)送下行信號的框圖；

圖4是示出了根據(jù)本發(fā)明一實施例的控制裝置的處理器配置框的框圖；

圖5是根據(jù)本發(fā)明一實施例的控制裝置的處理器配置的框圖，示出了對應(yīng)于圖4的部分配置框的不同處理配置；

圖6是根據(jù)本發(fā)明一實施例的控制裝置的處理器配置的框圖，示出了對應(yīng)于圖3的最后一個框的不同處理配置；

圖7是示出了根據(jù)本發(fā)明一實施例的使用控制裝置的數(shù)據(jù)流的系統(tǒng)圖。

具體實施方式

本發(fā)明的目標(biāo)是使用一個或多個(二維度或多維度的)大規(guī)模mimo天線陣列的大量天線元件在選擇頻譜角以用于下行(dl)數(shù)據(jù)流傳輸時減少延遲并提高準(zhǔn)確性。待發(fā)送的dl數(shù)據(jù)流可以被映射至所選擇的支撐頻譜角，然后可以對映射后的dl信號執(zhí)行從頻譜角度域到空間域的傅里葉逆變換。傅里葉逆變換得到的輸出可以被直接映射至多維天線陣列的天線端口。以下內(nèi)容在本申請的目標(biāo)范圍之內(nèi)：(1)能夠通過空間平均由給定用戶設(shè)備(ue)使用上行(ul)探測參考信號(srs)的單次傳輸來在上行鏈路上得到支撐頻譜角的子集，并將這些支撐角用于下行信號傳輸。(2)在后續(xù)的srs傳輸?shù)慕嵌扔蛑?，使用所獲得的頻譜幅值的時間平均值或加權(quán)時間平均值來確定支撐頻譜角的選定的子集的后續(xù)更新。本發(fā)明的原理可以通過在基于ul信號選擇頻譜角時減少延遲并提高準(zhǔn)確性來使預(yù)編碼器的設(shè)計和實施更簡單，其中，所選擇的頻譜角可以具有最大的頻譜幅值，且所選擇的頻譜角可以被用作在下行鏈路上傳輸數(shù)據(jù)流的頻譜角。

以下內(nèi)容在本發(fā)明實施例范圍之內(nèi)：對于大規(guī)模mimo天線陣列，當(dāng)試圖在另一個正交空間維度(例如，水平)確定具有最大頻譜幅值的支撐頻譜角的子集時，可以在空間維度(例如，垂直)執(zhí)行平均運(yùn)算，而不在多個srs上對隨時間變化的角度域信號強(qiáng)度的幅值執(zhí)行時間平均運(yùn)算。當(dāng)完成對空間維度(垂直)的角度域中的頻譜幅值平均運(yùn)算以后，則可以為具有最大空間(垂直)平均的頻譜幅值的給定的空間維度(水平)選擇支撐頻譜角的子集。

為了在另一個空間維度(垂直)確定具有最大頻譜幅值的支撐頻譜角的子集，可以應(yīng)用與剛描述的過程相似的過程，其中，在另一個(水平)空間維度對角度域(垂直空間維度)中的頻譜幅值進(jìn)行平均運(yùn)算。

請注意，可以對角度域中的頻譜幅值的二維陣列執(zhí)行時間平均或加權(quán)時間平均以更好地選擇與最大頻譜幅值相對應(yīng)的支撐角的子集。

圖1示出了投射到一維均勻線性陣列天線、ula和天線100上的單一平面波的到達(dá)時間的延遲。天線100具有5個排成一條線的天線元件1-5，從信號源發(fā)射的信號波投射到天線100上，并與垂直于天線100的方向成到達(dá)角β。兩個天線元件1和2之間的距離為d。由于存在移動距離dsin(β)，因此信號波從元件1到元件2有到達(dá)時間的延遲。

圖2示出了投射到二維均勻矩形陣列天線200上的單一平面波的到達(dá)時間的延遲。天線200具有5行等間距的天線元件201和5列等間距的天線元件202，其中，行201的元件之間的間距由dh給出，列202的元件之間的間距由dv給出。信號波從信號源203處發(fā)射，該信號波投射到天線200上，并與垂直于行201的方向成到達(dá)角θh，且該信號波從一行中的一個元件到另一個元件的到達(dá)時間的延遲是由移動距離dhsin(θh)造成的。該信號波投射到天線200上，并與垂直于列202的方向成到達(dá)角θv，且該信號波從一列中的一個元件到另一個元件的到達(dá)時間的延遲是由移動距離dvsin(θv)造成的。

以下基于如圖2所示的投射到天線陣列上的單一平面波束對本發(fā)明實施例的原理進(jìn)行具體分析。然而，本發(fā)明的原理為一般原理，且適用于天線陣列上存在多個來自不同方向的入射波的情況。

本發(fā)明涵蓋以下實施例，其中，可以將天線元件的行和列排列成互成角度，也可以將其排列成互相垂直，但該角度不需要是直角，可以使用其他角度，例如60度、45度或30度。另外，對于排列不同行中的元件，給定行的元件可以相對于一個或多個相鄰的行的元件向左或向右交錯排列。不同列中的元件也可以相對于一個或多個相鄰的列的元件交錯排列。當(dāng)從幾個mimo天線陣列接收信號時，該陣列可被優(yōu)選地排列在同一個平面中，即共平面。

因此，本發(fā)明還涵蓋以下實施例，其中，天線元件的行和列不垂直。如果它們不垂直，則可以根據(jù)在行元件處接收的信號預(yù)測和確定第一到達(dá)角(方位角)，并可以根據(jù)在列元件處接收的信號預(yù)測和確定第二到達(dá)角，其中，列可以與行成不同于90度(斜列)的角。此時，可以基于從列元件獲得的第二到達(dá)角以及基于從行元件獲得的第一到達(dá)角(方位角)確定仰角。如果只有元件的行，則可以僅根據(jù)行元件確定到達(dá)角。

針對大規(guī)模mimo天線陣列，以下描述本發(fā)明的一種關(guān)于確定支撐“頻譜角”的子集的過程的實施例，從中確定了頻譜角的更小的子集其中，且該集合中的頻譜角將被用于下行傳輸?？梢酝ㄟ^離散傅里葉逆變換將能夠映射到這些支撐頻譜角的下行數(shù)據(jù)信號流從角度域變換到空間域。然后，可以將離散傅里葉逆變換后的流輸出映射到天線端口以在下行鏈路上發(fā)送。為了簡化符號，假設(shè)矩形天線陣列的大小有(m+1)行和(m2+1)列。為了闡釋這個概念，以下描述了如上述圖1和/或圖2所示的由單一平面波在天線陣列上的投射所產(chǎn)生的過程。請注意，該方法為一般方法，且適用于天線陣列上存在多個來自不同方向的波的投射的情況。以下過程假設(shè)有信道互易，并使用在上行鏈路上接收到的信號來確定將在下行鏈路上使用的支撐信號的子集。

在圖2中，入射信號波與垂直于行201的方向具有到達(dá)角(aoa)θh，且由于移動距離τh的差異，信號波從一行中的一個元件到另一個元件有到達(dá)時間延遲dhsin(θh)。入射信號與垂直于列202的方向具有到達(dá)角θv，且信號波從一列中的一個元件到另一元件有由移動距離dvsin(θv)給出的到達(dá)時間延遲τv。

通過使用行延遲時間τh和列延遲時間τv，來自(m+1)×(m2+1)天線陣列的每個天線元件的上行所接收到的信號由矩陣r(t)中的各項給出，r(t)由下式給出

通過使用傅里葉變換，例如，傅里葉變換(ft)或快速傅里葉變換(fft)，等式(1)表示的空間信號被變換到頻率域，其中，該信號為空間和時間的函數(shù)。在頻率域中，該信號為空間和頻率的函數(shù)，且由下式給出

該過程的步驟1：針對天線元件的每一行r，將所接收到的和檢測到的信號{srn(t),n＝1,…,m2+1}從空間時間域變換到角度頻率域或頻譜角度域，其中，n是等式(1)中的列索引，該信號是頻率和角度的函數(shù)。這可以通過兩步完成，首先將信號從空間時間域(等式(1))變換到頻率域或空間頻率域(等式(2))。然后，下一步是將信號從空間頻率域(等式(2))變換到角度頻率域或頻譜角度域。

對于成給定到達(dá)角(aoa)、以及具有被設(shè)為ωc的給定頻率ω、給定延遲τh和τh的入射波，可以使用離散傅里葉變換(dft)或離散空間傅里葉變換(dsft)，以及一定數(shù)量的離散變量或離散角θk將等式(2)變換到角度頻率域。當(dāng)變換等式(2)的行信號時，該數(shù)量的離散變量θk可被設(shè)置為與一行中的元件的數(shù)量相等，其與列m2+1的數(shù)量相等，其中，θk被設(shè)為k2π/m2，k為0到m2。

在下文中，r是二維天線陣列的行索引，k是離散變量或θk中的角θ的索引，此外，對于每一行r，通過在等式(2)中使用dft或dsfft獲得角度域中的一定數(shù)量的第一支撐信號，其中，每個第一支撐信號是離散第一支撐角θk的函數(shù)：

r＝1,…,(m+1),k＝0,…,m2

等式(3)給出m2+1個值以得出xr(θk)，每個值對應(yīng)一行中的每個天線元件。當(dāng)將等式(3)和圖2進(jìn)行對比時，需要注意的是，離散變量或離散角θk不是實際的到達(dá)角(aoa)，但可以被認(rèn)為是與到達(dá)角相關(guān)有效角。每個值xr(θk)的大小是延遲時間τh的函數(shù)，也是入射信號的到達(dá)角的函數(shù)。因此，根據(jù)θk的不同值和到達(dá)角(aoa)的不同，xr(θk)的大小也會不同。

在等式(3)中，行信號被變換后的選定行擁有相同數(shù)量的等距間隔的元件，且該數(shù)量的行信號被從空間域變換成角度域中同等數(shù)量的θk第一支撐信號，其中，給定行的每個第一支撐信號可為相應(yīng)的第一支撐角的函數(shù)，且該數(shù)量的第一支撐角與該行中的該數(shù)量的元件相等。然而，由于dsft的間隔尺寸可以調(diào)整，因此當(dāng)使用dstf進(jìn)行變換時，行不需要擁有相同數(shù)量的元件，且行元件也不需要等距間隔。然后，所得到的該數(shù)量的變換后的第一支撐信號和相應(yīng)的第一支撐角可由dsft的選定間隔尺寸確定。這同樣適用于選定列。

步驟2：針對天線元件的每個行索引，通過在用于每個離散第一角θk，(k＝0,…,m2)的等式(3)中計算所變換的第一支撐信號的幅值來形成一個由離散第一支撐頻譜角θk索引的幅值的矢量。獲取每個所得行的矢量并組成矩陣：

步驟3：等式(4)的矩陣中的每個元素代表具有給定第一頻譜角的第一支撐信號的幅值。對等式(4)的矩陣的元素執(zhí)行列平均：

選擇第一支撐頻譜角θj的子集，其中，等式(5)的信號強(qiáng)度的大小超過閾值。第一支撐頻譜角的這個子集可被用于例如每個dl數(shù)據(jù)流都被映射到唯一的頻譜角以進(jìn)行dl傳輸?shù)那闆r下。第一支撐頻譜角的該子集由下式給出：

上述步驟1-3，沿著上述矩陣x^(r)的任一給定行確定第一支撐頻譜角的支撐(support)或索引。在下面的步驟(4)中，使用了相似的過程，沿著下文定義的矩陣x^(c)的任一給定列確定第二支撐頻譜角的支撐或索引。

步驟4、5、6：使用與步驟1、2、3相似的過程，沿著天線元件的一列，對信號進(jìn)行傅里葉變換，隨后沿著水平(行)維度進(jìn)行平均計算。

步驟4：令c作為二維天線陣列的列索引，且k是上述θk中的離散角θ的索引，則針對天線元件的每列c，得到角度域中的一定數(shù)量的第二支撐信號，其中，每個第二支撐信號是離散第二支撐角θk的函數(shù)，其中，θk被設(shè)為k2π/m，k為0到m。

c＝1,…,(m2+1),k＝0,…,m

步驟5：針對天線元件的每個列索引，通過為每個離散第二角θk，(k＝0,…,m)計算所變換后的第二支撐信號的幅值來形成一個由離散第二支撐頻譜角索引的幅值的矢量。獲取每個所得列的矢量并組成矩陣：

步驟6：等式(8)的矩陣中的每個元素代表具有給定第二支撐角的第二支撐信號的幅值。對等式(8)的矩陣的元素執(zhí)行行平均：

選擇第二支撐頻譜角θi的子集，其中，信號強(qiáng)度的大小超過閾值：

步驟7(可選的)：針對一定數(shù)量的在后續(xù)時間內(nèi)所接收到的上行探測參考信號，對行和列均執(zhí)行步驟1-2和4-5，從而得到相應(yīng)數(shù)量的第一支撐信號幅值(等式(4)的x^(r))和第二支撐信號幅值(等式(8)的x^(c))，并基于所確定數(shù)量的第一支撐信號幅值估計第一支撐信號幅值的新集合，以及基于所確定數(shù)量的第二支撐信號幅值估計第二支撐信號幅值的新集合。對第一支撐信號幅值和第二支撐信號幅值的新集合的估計可以通過使用時間線性估計和/或使用移動時間平均或加權(quán)移動時間平均進(jìn)行。然后，可以基于第一支撐信號幅值和第二支撐信號幅值的所估計的新集合計算步驟3和6以及等式(5)和(9)中的第一平均幅值和第二平均幅值，并且可以在等式(6)和(10)中分別選擇子集和子集

步驟8：一旦子集和子集被選定，則將用于dl傳輸?shù)念l譜角的集合由集合索引。

所得的集合是支撐角對或支撐角坐標(biāo)對的第一子集，其中，每一對包括子集中的第一支撐角和子集中的第二支撐角。子集的一定數(shù)量的角對是第一支撐角的子集的每個角和第二支撐角的子集的每個角的組合。

支撐角對的第一子集的角對可被用于到下行(dl)數(shù)據(jù)流的映射，其中，一定數(shù)量的dl數(shù)據(jù)流中的每一個被映射至從第一子集中選出的相應(yīng)支撐角對。

為了獲得支撐角對的更優(yōu)的集合，優(yōu)選的是進(jìn)一步減少支撐角對的所獲得的第一子集的大小。

步驟9：從支撐角對的第一子集中選擇角對的第二和最終子集以用于在確定是角度域中的給定角對的幅值還是給定角坐標(biāo)對的幅值超過定義的閾值的基礎(chǔ)上進(jìn)行dl數(shù)據(jù)傳輸，即：

|x(θu,θv)|²>threshold_3(11)

其中，x(θu,θv)是矩陣x的第u行第v列中的元素，矩陣x的元素是由等式(2)給出的矩陣r(ω)從空間域到角度域的二維變換，其中，這些元素由下式給出：

表達(dá)式r(ω)[n,m]表示等式(2)的矩陣r(ω)的第n行第m列的元素。此外，支撐角對或支撐坐標(biāo)對的第二子集由下式給出：

此時，支撐角對的第二子集的角對可被用于到dl數(shù)據(jù)流的映射，其中，一定數(shù)量的dl數(shù)據(jù)流中的每一個被映射到從第二子集中選出的相應(yīng)支撐角對。

步驟10：將下行(dl)數(shù)據(jù)流映射到支撐角對的第二子集的所選擇的坐標(biāo)對。

支撐角的對已經(jīng)在使用離散傅里葉變換(dft)或離散空間傅里葉變換(dsft)所獲得的角度頻率域中被確定。為了在傳輸映射后的dl數(shù)據(jù)流之前返回空間頻率域，就需要傅里葉逆變換(idft)或離散傅里葉逆變換(idsft)。

步驟11：在映射后的dl數(shù)據(jù)流上執(zhí)行傅里葉逆變換(idft)或離散傅里葉逆變換(idsft)。

此時已經(jīng)被變換到空間頻率域的映射后的dl數(shù)據(jù)流需要被變換到空間時間域，這可以使用傅里葉逆變換(ift)完成。

步驟12：在已經(jīng)變換到空間頻率域的映射后的dl數(shù)據(jù)流上執(zhí)行從頻率域到時間域的傅里葉逆變換(ift)。

由此，變換后且經(jīng)支撐角映射后的dl數(shù)據(jù)流可以被映射到一個或多個mimo天線陣列的物理天線端口以進(jìn)行下行傳輸。

步驟13：將變換后且經(jīng)支撐角映射后的dl數(shù)據(jù)流映射到一個或多個mimo天線陣列的物理天線端口以進(jìn)行下行傳輸。

圖3是示出了從用戶設(shè)備301發(fā)送上行信號的框圖，其中，用戶設(shè)備可以是移動電話或移動設(shè)備，上行信號是探測參考信號(srs)。上行信號srs是在基站處被接收的，且基站具有根據(jù)本發(fā)明實施例的控制裝置，因此，基站被配置為對待映射到下行信號302的支撐角進(jìn)行確定。基站的控制裝置被進(jìn)一步配置為將支撐角映射到dl信號，對映射后的dl信號進(jìn)行變換，以及將變換后的dl信號轉(zhuǎn)發(fā)至一個或多個mimo天線陣列303的天線端口。

圖4是示出了根據(jù)本發(fā)明一實施例的控制裝置400的處理器配置框的框圖。在框401中，控制裝置400被配置為獲得在一個或多個mimo天線陣列的天線元件處接收的一個或多個上行(ul)信號。在框402中，裝置400被配置為執(zhí)行處理以對所獲得的ul信號執(zhí)行從時間域到頻率域的變換，這可以包括對ft的使用。在框403中，裝置被配置為執(zhí)行空間處理以對框402的頻率信號執(zhí)行從頻率域到角度域的變換，這可以包括對dft的使用。在框404中，裝置被配置為基于框403的變換后的信號選擇子集支撐角的對。在框405中，裝置被配置為將所選擇的支撐角的對映射到下行(dl)信號或dl數(shù)據(jù)流。在框406中，裝置被配置為將映射后的dl信號從角頻率域變換到空間時間域，這可以包括對idft和ift的使用。在框407中，裝置被配置為將從框406變換后的dl信號映射到物理天線端口。

圖5是根據(jù)本發(fā)明一實施例的控制裝置500的處理器配置的框圖，示出了對應(yīng)于圖4的配置框401-404的不同處理配置。

在框501中，對應(yīng)于圖4的401，控制裝置500被配置為獲得在一個或多個mimo天線陣列的天線元件處接收的一個或多個上行(ul)信號。在框502中，裝置500被配置為對所獲得的ul信號執(zhí)行傅里葉變換(ft)，以獲得等式(2)的結(jié)果，并以此將所接收到的ul信號從空間時間域變換到空間頻率域。在框503中，裝置500被配置為對等式2的傅里葉變換的行和列執(zhí)行離散傅里葉變換(dft)或離散空間傅里葉變換(dsft)，從而將等式(2)的信號從空間頻率域變換到角度頻率域。在框504中，裝置500被配置為選擇框503的變換后的信號的行以獲得一定數(shù)量的第一支撐信號，每個第一支撐信號是相應(yīng)的第一支撐角的函數(shù)，并與上述步驟1中的等式(3)的結(jié)果相對應(yīng)。在框505中，裝置500被配置為選擇框503的變換后的信號的列以獲得一定數(shù)量的第二支撐信號，每個信號是對應(yīng)的第二支撐角的函數(shù)，并與上述步驟4中的等式(7)的結(jié)果相對應(yīng)。在框506中，裝置500被配置為確定或估計與步驟2中的等式(4)和步驟5中的等式(8)的結(jié)果相對應(yīng)的第一支撐信號和第二支撐信號的幅值。

在框507和框508中(均為可選的)，裝置500被配置為針對一定數(shù)量的在后續(xù)時間內(nèi)所接收到的上行探測參考信號(srs)重復(fù)步驟1-2和步驟4-5，從而獲得相應(yīng)數(shù)量的第一支撐信號幅值和第二支撐信號幅值，其對應(yīng)于等式(4)的x^(r)和等式(8)的x^(c)(框507)，以及基于所確定的多個第一支撐信號幅值和第二支撐信號幅值估計第一支撐信號幅值和第二支撐信號幅值的新集合(框508)。在框509中，裝置500被配置為基于從框506或框508獲得的幅值計算第一支撐信號和第二支撐信號的平均幅值，其對應(yīng)于步驟3的等式(5)和步驟6的等式(9)，且裝置500還被配置為將所獲得的平均幅值和預(yù)定的門限幅值進(jìn)行比較，其對應(yīng)于步驟3的等式(6)和步驟6的等式(10)的一部分。在框510中，裝置500被配置為選擇第一支撐角和第二支撐角的對的第一子集，其由第一支撐角和第二支撐角確定的，與其相應(yīng)的第一支撐信號和第二支撐信號的平均幅值大于預(yù)定門限幅值，其對應(yīng)于步驟3的等式(6)和步驟6的等式(10)的支撐角的所選擇的第一子集和第二子集；以及還被配置為索引在支撐角的集合中所選擇的第一支撐角和第二支撐角，這與步驟8相對應(yīng)。在框511中，裝置500被配置為減少第一支撐角和第二支撐角的對的第一子集，從而確定第一支撐角和第二支撐角的對的減少后的第二子集，在步驟9和等式(11)、等式(12)以及等式(13)中對此進(jìn)行了描述。

圖6是根據(jù)本發(fā)明一實施例的控制裝置600的處理器配置的框圖，示出了對應(yīng)于圖3的框303的不同處理配置。在框601接收待發(fā)送的下行信號或下行數(shù)據(jù)流。在框602中，裝置600被配置為將所選擇的支撐角的對映射到下行(dl)信號或下行(dl)數(shù)據(jù)流。在框603中，裝置600被配置為將映射后的dl信號從角度頻率域變換回空間頻率域，這可以包括idft。在框604中，裝置600被配置為將映射至支撐信號的變換后的dl信號轉(zhuǎn)發(fā)和映射到一個或多個mimo天線陣列的天線端口以進(jìn)行下行傳輸。在框605中，裝置被配置為，在映射后的dl信號被最終發(fā)射之前，將映射后的dl信號從空間頻率域變換回空間時間域，這可以包括ift。在框606中，裝置被配置為將從框605變換后的dl信號映射到物理天線端口以進(jìn)行下行傳輸，即在dl中進(jìn)行傳輸(tx)。

圖7是示出了根據(jù)本發(fā)明一實施例的使用控制裝置的數(shù)據(jù)流的系統(tǒng)圖。在圖7中，上行探測參考信號(ulsrs)701被一個或多個mimo天線陣列的天線元件接收，并被轉(zhuǎn)發(fā)至包括根據(jù)本發(fā)明一實施例的控制裝置的基站?？刂蒲b置在702處理所接收到的ulsrs信號，以便于確定具有相應(yīng)的第一支撐角和第二支撐角的第一支撐信號和第二支撐信號。控制裝置在702進(jìn)一步處理所獲得的第一支撐信號和第二支撐信號，以便于確定或選擇第一支撐角和第二支撐角的對的子集，且支撐角704、705的所選擇的子集的對被映射到下行(dl)數(shù)據(jù)流706。使用離散傅里葉逆變換(idft)將被映射到角度域中的支撐角704、705的dl信號或dl數(shù)據(jù)流706從角度頻率域變換回空間頻率域(707)，然后使用傅里葉逆變換(ift)將其從空間頻率域變換到空間時間域(708)，并進(jìn)一步通過基站的控制裝置將其轉(zhuǎn)發(fā)并映射至一個或多個mimo天線陣列的天線端口709、710以進(jìn)行下行傳輸。

本發(fā)明的作用是能夠減少在獲得支撐頻譜角的子集以在大規(guī)模mimo系統(tǒng)中進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程中的延遲。該延遲是從需要接收多個稀疏srs的持續(xù)時間到接收單個srs的持續(xù)時間中被減少的。其他的好處是，大尺寸的大規(guī)模mimo天線陣列可被用來提高選擇具有最大頻譜幅值的支撐頻譜角的子集的準(zhǔn)確性。這種方法有助于使用大規(guī)模mimo在3gpplte高級系統(tǒng)以及其他系統(tǒng)中進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

本發(fā)明的原理可以應(yīng)用于無線網(wǎng)絡(luò)中的使用了大規(guī)模mimo天線的系統(tǒng)，且其在支持信道互易時具有上行信道的信道狀態(tài)信息，或在不支持信道互易時具有下行信道的信道狀態(tài)信息。本發(fā)明的原理可被應(yīng)用于兩個或更多個天線陣列，或被應(yīng)用于天線陣列中的子陣列。

雖然，結(jié)合特定特征和實施例已經(jīng)對本發(fā)明進(jìn)行了描述，但顯然，可以對本申請進(jìn)行各種修改和實施而不脫離本申請的精神和范圍。相應(yīng)地，說明書和附圖被認(rèn)為是解釋所附權(quán)利要求書所限定的發(fā)明，且其被考慮為涵蓋本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)的任何修改、變形、組合或同等做法。

所附權(quán)利要求書中所使用的詞語“包括”不排除其他元素和步驟。所附權(quán)利要求書中所使用的詞“一”不排除復(fù)數(shù)。