[发明专利]叠加编码的波束成形

说明书

一种用于在发送节点与多个接收节点之间进行无线电通信的方法，包括：获得(S1)从发送节点至接收节点的方向和每个方向所需要的天线增益。获得(S2)沿一组接收节点的方向具有高增益且具有适于链路的需要的天线增益的波束成形方案。获得(S3)要被发送给接收节点的用户数据。单独地针对每个相应接收节点，通过码域叠加码和/或频域叠加码，对用户数据进行叠加编码(S4)。将经叠加编码的用户数据组合(S5)成至少一个组合信号流。根据所述波束成形方案，对所述组合信号流执行(S6)模拟波束成形、混合波束成形或受限波束成形。将经波束成形的数据从发送节点发送给接收节点(S7)。

技术领域

所提出的技术总体上涉及发送节点与多个接收节点之间的无线电通信，并且具体涉及使用波束成形技术来进行这种无线电通信的方法及装置。

背景技术

在标准化中的第5代(5G)无线系统中，波束成形和多输入多输出(MIMO)传输将是中心技术。增加的容量需求正在驱动在现有频段中引入增加的MIMO传输量的这种发展。然而，这将很快变得不够，因此需要迁移到更高载频的频谱，从3.5-5GHz开始，持续到在不久之后就可用的28GHz和39GHz频段及以上，直至60-100GHz。对于这些更高频段，将需要具有大规模天线阵列(最终具有数百个单元)的波束成形来补偿由单偶极子天线单元的面积减小所引起的恶化的无线电传播条件。在这些更高频率处，成本、尺寸、功率和接口限制都可能阻碍向各个天线单元使用各个数字数据流，因此最可能将方案限于在时间和频率上的所谓的模拟波束成形，或者可能限于具有能够被用于多用户接入的几个信号层的混合波束成形或受限波束成形。

同时，用于5G的主导多用户接入技术预期会变为正交频分多址接入(OFDM)的某种变形。这种接入涉及在时间和频率上划分的资源网格。在频率上的划分由子载波定义，而在时间上的划分由OFDM符号定义。当使用多层(MIMO)传输时，每层都有一个叠加的资源网格，通过空间预编码来分离。

需要注意的是，在使用模拟、混合或数字受限的波束成形时，每个端口只有一个数字信号链能够使用预编码。优点是，至更多天线单元的信号此时被分割并由其他模拟或数字信号分配至天线单元，即，执行端口扩展。因此，最小化了对模数/数模(AD/DA)转换的需求，以免其将限制模拟波束成形产品。同样，也最小化了执行MIMO预编码的基带与无线电专用集成电路(ASIC)之间的接口需求。这一点很重要，因为接口容量可能会成为产品的瓶颈。结果就是，纯粹的高增益模拟波束成形或接口受限的数字波束成形被限制为每符号时间调度单个或非常少的几个UE。

这是个问题，因为在涉及传输速率时，不同的应用具有非常不同的需求。例如，语音业务需要＜1k比特/20ms，而视频下载则具有或多或少不受限制的比特率需求。因此，为了避免浪费容量，子载波的数目和符号时间在组合时允许关于总比特数具有足够精细的粒度是至关重要的。

不幸的是，第三代合作伙伴计划(3GPP)5G标准化似乎变得部分地基于第4代(4G)长期演进(LTE)的资源网格的重新缩放，4G LTE的资源网格具有每个OFDM符号大约100000比特的最大比特率，这是语音所需要的比特率的大约100倍。随后，标准发展在时间上引入了时隙和短时隙(mini-slot)，但是粒度仍然过于粗略。在利用资源网格的纯粹的缩放的情况下，在应用模拟、混合或数字受限的波束成形时，远多于90％的可用资源将被浪费。

因此，3GPP 5G时频粒度适用于数字波束成形，但是在高载频处使用模拟、混合或受限波束成形时，其过于粗略而不能以具有良好的频谱效率支持低数据速率的用户。这不能将该粒度与向例如WIFI的当前标准化构思相匹配。

发明内容

目的在于提供允许在模拟、混合或受限波束成形的情沉下在单一符号上同时传输不同用户的大量数据的方法及装置。

通过所提出的技术的实施例来满足该目的以及其他目的。