具体实施方式

以下陈述了特定细节，诸如特定实施例或者示例，以用于解释而非限制的目的。本领域技术人员将理解，除了这些特定细节之外，可以采用其他示例。在一些实例中，众所周知的方法、节点、接口、电路、和设备的详细描述被省略，以便不用不必要的细节来模糊该描述。本领域技术人员将理解，所描述的功能可以在使用硬件电路(例如，被相互连接以执行专用功能的模拟和/或离散逻辑门、ASIC、PLA等)和/或使用软件程序和数据并结合一个或多个数字微处理器或通用计算机的一个或多个节点中实现。使用空中接口进行通信的节点还具有适合的无线电通信电路。而且，在适当的情况下，技术可以被附加地认为是被完全体现在包含会使得处理器执行本文所描述的技术的适当计算机指令集的任何形式的计算机可读存储器内，诸如固态存储器、磁盘、或光盘。

硬件实现可以包括或者涵盖但不限于数字信号处理器(DSP)硬件、精简指令集处理器、硬件(例如，数字或者模拟)电路(包括但不限于(一个或多个)专用集成电路(ASIC)和/或(一个或多个)现场可编程门阵列(FPGA))、以及(在适当的情况下)能够执行这样的功能的状态机。

本公开的示例提供了一种通信系统，其中从多个天线使用多个载波发送数据。然而，特定子载波仅从一个天线发送。因此，在一些示例中，从不同天线发送的信号可以被认为是正交的，其中使用正交子载波。在一些情况下，通信系统可以被认为是多个单输入单输出(SISO)或单输入多输出(SIMO)系统，与MIMO系统相比，该通信系统可以减少开销和/或处理复杂度。此外，在一些示例中，由于并非所有子载波都从单个天线发送，因此，从单个天线发送的信号可以被增加功率而不增加从单个天线使用所有可用子载波发送的总功率。

图1是发送信号的方法的示例100的流程图。该方法100包括，在步骤102中，仅从第一天线使用一个或多个第一子载波发送信号，其中，从第一天线发送的信号包括基于数据的第一信号。该方法的步骤104包括仅从第二天线使用与一个或多个第一子载波不同的一个或多个第二子载波发送信号，其中，从第二天线发送的信号包括基于数据的第二信号。从第二天线发送的信号可以例如与从第一天线发送的信号同时被发送。

因此，例如，在发射机或者发射系统包括多个天线的情况下，信号仅从这些天线中的一个天线而不是从任何其他天线被发送(例如，方法100包括：抑制从第一天线使用一个或多个第二子载波发送信号，和/或抑制从第二天线使用一个或多个第一子载波发送信号)。在一些示例中，从特定天线发送的信号可以包括不从任何其他天线发送的多个子载波。

来自每个天线的信号是基于数据的。即，例如，相同的数据可被用于形成从每个天线发送的信号。然而，在一些示例中，不同的调制方案、编码方案、交织方案、加扰方案、加密方案和/或任何其他数据操作方案可被用于不同的天线，尽管在其他示例中，相同方案中的一个或多个可以跨天线地使用。

图2示出了从包括四个天线的发射系统同时发送的信号的示例。信号202从第一天线TX1发送。信号204从第二天线TX2发送。信号206从第三天线TX3发送。信号208从第四天线TX4发送。每个块表示特定的子载波，而块表示相同子载波的多个块被垂直设置。阴影块指示没有信号从该天线从该子载波被发送。从每个天线发送的信号是基于包括具有一个或多个比特d0、d1、d2和d3的组的数据。在图2中，包含这些比特之一的块指示基于该组一个或多个比特的信号从该天线从该子载波发送。

例如，基于比特d0的信号仅从天线TX1从第一子载波发送。在与第一子载波相邻的下一个子载波上的信号基于比特d1而仅从TX2发送。在下一个子载波上的信号基于比特d2而仅从TX3发送。在下一个子载波上的信号基于比特d3而仅从TX4发送。在下一个子载波上的信号基于比特d1而仅从TX1发送，等等。在所示的示例中，从不同的天线发送基于相同数据的信号可以提供空间分集，然而，从不同的子载波(其在不同的天线上被发送)发送基于同一组比特的信号可以提供频率和/或空间分集。在所示的示例中，在相邻子载波上的信号并不是基于同一组一个或多个比特，这可以提供进一步的频率分集。在所示的示例中，从每个天线，基于数据的信号在十六个可用子载波中的四个子载波上被发送，而没有信号从该天线在剩余的十二个子载波上被发送。因此，与其中从天线在所有子载波上发送信号的发射系统相比较，从每个天线发送的信号可以在功率方面被增加四倍而不增加总发射功率。

在其他示例中，可以是两个或更多个发射天线中的任意数量的发射天线，可以是任意数量的子载波，并且来自每个天线的信号可以在任意子载波上并且可基于数据的任何比特。在一些示例中，子载波可以是正交的。

在一些示例中，数据包括一个或多个数据部分(例如，具有一个或多个比特的一个或多个组)，并且从第一天线和第二天线发送信号包括，对于每个数据部分，从第一天线使用一个或多个第一子载波中的相应第一子载波发送至少一个第一符号，以及从第二天线使用一个或多个第二子载波中的相应第二子载波发送至少一个第二符号。因此，例如，每个数据部分可以被从每个发射天线映射到相应的子载波。在一些示例中，对于每个数据部分，一个或多个第一子载波中的相应第一子载波与一个或多个第二子载波中的相应第二子载波是非相邻的。这可以提供频率分集，因为影响相邻子载波的干扰可能不影响基于相同数据部分的信号。在一些示例中，至少一个第一符号和至少一个第二符号是相同的，然而在其他示例中，它们可以是不同的(例如，如果在不同的天线之间存在数据部分到符号的不同映射)。

在一些示例中，方法100包括：从一个或多个其它天线发送信号，其中，对于每个其它天线，从其它天线发送信号包括仅从其它天线使用相应的一个或多个其它子载波发送信号，其中，从其它天线发送的信号包括基于数据的第二信号，并且其中，相应的一个或多个其它子载波与一个或多个第一子载波和一个或多个第二子载波不同。因此，可以有两个、三个、四个或更多个发射天线，每个发射天线使用对于该天线独特的子载波来发送信号。

在一些示例中，方法100包括对数据进行编码，以及根据第一调制方案将编码数据的部分映射到第一符号。方法100还包括：对第一符号执行离散傅里叶逆变换以形成第一信号，根据第二调制方案将编码数据的部分映射到第二符号，以及对第二符号执行离散傅里叶逆变换以形成第二信号。在这样的示例中，相同的编码方案可以用于从每个天线发送基于数据的信号，而调制方案可以在天线之间不同或者可以是相同的。在一些示例中，该方法包括对数据或者符号进行交织。这可以提供频率和/或时间分集。

在一些示例中，该方法包括通过以下操作来形成第一信号：根据第一编码方案对数据的部分进行编码以形成第一编码数据，根据第一调制方案将第一编码数据映射到第一符号，以及对第一符号执行离散傅里叶逆变换并乘以复合波形以形成第一信号。该方法100还包括通过以下操作来形成第二信号：根据第二编码方案对数据的部分进行编码以形成第二编码数据，根据第二调制方案将第二编码数据映射到第二符号，以及对第二符号执行离散傅里叶逆变换并乘以复合波形以形成第二信号。因此，从不同的天线发送的信号可以使用各自的调制和编码方案来形成，该调制和编码方案可以与被用于形成从其他天线发送的信号的调制和编码方案相同或者不同。

在一些示例中，第一调制方案与第二调制方案不同，尽管在其他示例中，调制方案可以是相同的。

在一些示例中，数据包括训练字段(例如，长训练字段LTF)和数据字段。训练字段可以例如由接收机用于测量特定发射天线与接收机之间的信道的特性。在一些示例中，由于每个子载波仅从单个天线被发送，因此，只有一个训练字段可以在每个周期中被发送。从多个天线同时使用相同子载波发送的其它传输方案(诸如MIMO或MISO)可以例如要求更多的训练字段以被发送(例如，每个发射天线一个训练字段、非同时地)，或者可以使用正交覆盖码来扩展LTF。

图3示出了接收信号的方法300的示例。例如，信号可以根据上文参考图1和2所描述的方法100来被发送。方法300包括在步骤302中，在第一接收天线处接收仅从第一发射天线使用一个或多个第一子载波发送的信号，其中，从第一发射天线发送的信号包括基于数据的第一信号。方法300还包括在步骤304中，在第一接收天线处接收仅从第二发射天线使用与一个或多个第一子载波不同的一个或多个第二子载波发送的信号，其中，从第二发射天线发送的信号包括基于数据的第二信号。

因此，例如，在特定子载波上在第一天线处接收到的信号仅从一个发射天线接收。因此，方法300可以包括例如在一个或多个第二子载波上接收不到从第一发射天线发送的信号，和/或在一个或多个第一子载波上接收不到从第二发射天线发送的信号。

在一些示例中，在第一接收天线处接收到的信号可以被认为是多个单输入单输出(SISO)信号并相应地被处理(例如，信道估计和/或均衡)。在一些示例中，在存在多个接收天线的情况下，在多个接收天线处接收到的信号可以被认为是多个单输入多输出(SIMO)并相应地被处理。

所接收的信号可以从两个或更多个天线中的任意数量的天线发送。因此，在一些示例中，方法300包括接收从一个或多个其它发射天线发送的信号，其中，对于每个其它发射天线，接收从其它发射天线发送的信号包括接收仅从其它发射天线使用相应的一个或多个其它子载波发送的信号。从其它发射天线发送的信号包括基于数据的第二信号，并且其中，相应的一个或多个其它子载波与一个或多个第一子载波和一个或多个第二子载波不同。

因此，在每个子载波上接收的信号可以被解调和/或解码。解调和/或解码方案在子载波之间可以不同(例如，如果子载波从不同天线被发送)或者在子载波之间可以相同。

下面将描述特定示例和实施例。

本公开的示例可以提供仅从特定天线发送子载波的空间多载波调制(SMCM)，其可以在发射机和接收机二者具有多个天线时提供分集增益。传统地，好的链路预算和多个天线可以用于增加通信速度。相反，SMCM利用好的链路预算和多个天线来增加分集(其可以进而被用于提供高可靠性)。它在若干方面都与例如多输入多输出双载波调制(MIMO-DCM)不同。

第一，由于不管空间流的数量如何，只有一个长训练字段(LTF)可被使用，因此，SMCM可以要求较少的开销。采用可以具有由仅仅一个OFDM数据符号构成的短分组的URLLC，该不同可对可支持的总用户数具有相当大的影响。

第二，接收机算法可以具有比用于MIMO-DCM的对应算法更低的复杂度。这尤其在具有有限处理能力的低端设备中是优势。

第三，在MIMO-DCM中，数据被复制，而星座阶数也被增加。然而，每个子载波中的功率保持恒定。在本文所描述的实施例中，数据可以被复制，并且星座阶数也可以被增加，但是，数据的复制可伴随有非零子载波数量的减半，进而可允许每个非零子载波的功率的3dB提升而不增加总发射功率。

图4示出了包括N个发射天线的SMCM发射机400的示例。数据比特被提供给对数据比特进行编码和交织的编码器/交织器块402。编码和交织数据被提供给正交星座映射器404、406、408，每个映射器与相应的发射天线相关联。映射器404、406、408可以将正交子载波分配给相应的将要从每个天线被发送的空间流。即，例如，在任意给定空间流中的已使用子载波集合与在任何其他流中使用的已使用子载波集合正交。频域符号也可被移位或交织以便利用频率分集。每个映射器404、406、408的输出被提供给相应的离散傅里叶逆变换(IDFT)块410、412、414，并且每个IDFT块的输出被提供给相应的发射天线。

图5示出了包括N个发射天线的另一个SMCM发射机500的示例。数据被提供给复制器502，该复制器对数据进行复制并将数据提供给相应的调制和编码(MCS编码)块504、506、508，每个MCS编码块与相应的发射天线相关联。MCS编码块504、506、508的输出可以各自通过交织器510被交织。交织器的输出被提供给相应的IDFT块512、514、516，每个IDFT块与相应发射天线相关联。每个IDFT块512、514、516的输出被提供给相应的乘法器518、520、522并与复合波形相乘，在该示例中，复合波形是乘法器518、520、522的输出被提供给相应的发射天线。

与图4的发射机400相比，图5的发射机500有两个特定不同。第一个不同在于，编码现在是对来自复制器502的数据的每个副本单独地执行，这允许其中不同的编码速率(和/或调制阶数)可被用在不同的子载波上的方案。第二个不同在于，IDFT可以不在全频带上被执行，而是仅针对频带的有效部分被执行。例如，如果存在64个子载波和四个天线端口，则可以使用四个大小为16的IDFT。所产生的信号然后通过在乘法器518、520、522处乘以复合波形来被转换为频带的适当部分。

作为示例，OFDM系统可以具有十六个有效/可用子载波和每OFDM符号32个码比特。有效载荷可以被映射到十六个QPSK星座符号，其调制每个有效子载波的相位。空间扩展可用于将OFDM符号映射到四个发射机。根据本公开的示例，通过将有效载荷映射到四个256-QAM符号(例如在图2中被标记为d0至d3，如果多个组的比特d0、d1、d2和d3是例如256-QAM符号)，可以增加分集。由于在每个发射机链中有四个已使用子载波和十二个静音子载波，因此，频域符号的功率可以从每个天线被提升四倍(6dB)，同时保持总发射功率等于OFDM系统的总发射功率。另外，由于符号d0至d3被重复四次，因此，在接收机处的相干组合可导致6dB处理增益。总之，当与现有技术系统相比较时，功率提升和处理增益的组合效应可导致在接收机处的SNR的增加，但可能不导致分组差错率(PER)降低，因为星座阶数也被增加了。这归因于高阶星座以比低阶星座更高的SNR操作的事实。在该示例中，功率提升产生6dB SNR增益，而重复在处理增益中产生另一个6dB，导致总共12dB的SNR增益。然而，在许多无线系统中，通常256-QAM的工作SNR比QPSK的工作SNR高大约18dB，因此，由于SNR而可能在PER中没有显著差异。相反，当与现有技术系统相比较时，本公开的示例的主要优点可以包括分集中的增益和/或低开销、和/或低TX/RX复杂度。在该示例中，使用空间扩展的SISO系统可以展现比本公开的示例更小的分集，因为它可以不利用所有可用的空间自由度。具有更大的分集增益的本公开的示例可产生更小的中断概率，其是在例如URLLC中的期望特性。另一方面，MIMO系统可以利用所有可用的空间自由度，但会需要相当多的训练或导频开销。另外，这种MIMO系统可要求更高级的接收机。虽然在一些无线宽带应用中开销可以是可忽略的，但是当数据有效载荷小时，它在URLLC或工业IoT应用中是有意义的。在这种情况下，本公开的实施例可导致更低的延迟和/或更高的系统容量。

在接收机处也可以使用SIMO接收机算法(SIMO信道估计、SIMO均衡)。这是空间流在频率域中正交的结果。作为示例性示例，发射机可以从四个天线发射信号，类似于图2所示，并且接收机可以具有两个接收天线。对应于子载波号n的接收信号是y₁(n)和y₂(n)。发射天线m与接收天线k之间的信道是h_km(n)，并且w_k(n)是噪声样本。假设期望估计所发送的符号d0(其中，d0、d1、d2和d3表示所发送的符号)。d0在子载波号1、8、11和14中被发送。因此，以下模型描述包含符号d0的接收信号。

这相当于4个并行的1×2SIMO系统。定义

Y＝[y₁(1)，y₂(1)，y₁(8)，y₂(8)，y₁(11)，y₂(11)，y₁(14)，y₂(14)]^T

并且

H＝[h₁₁(1)，h₁₁(1)，h₁₄(8)，h₂₄(8)，h₁₃(11)，h₂₃(11)，h₁₂(14)，h₂₂(14)]^T，

则该模型可以按以下形式重写：

Y＝H·d0+W，

其中，W是噪声矢量。d0的估计可使用例如最大比合并(MRC)处理来获得：

如在图4所示的示例中所示，SMCM生成编码数据比特的多个副本。在SMCM的示例中，分集增益可以通过改变调制阶数、频域交织、码速率、和天线端口映射中的一个或多个来调谐。

示例SIMO系统可以包括四个发射天线和接收天线，采用具有空间扩展的单层传输。假设数据分组仅包括两个OFDM符号，第一是用于信道估计的长训练字段(LTF)，第二是数据符号。进一步地，假设有效载荷包括120个信息比特，并且码速率是1/2。采用例如240个有效/可用子载波，可以使用被标记为s(0)、…、s(239)的BPSK频域符号来将码比特映射到一个OFDM数据符号。由于只有一个空间流，因此，它可被映射到四个发射天线端口，例如通过空间扩展。

根据本公开的示例，可以使用相同的分组格式，包括一个LTF后面跟随有一个数据符号。在一些示例中，LTF可以与在上文所描述的SISO系统中使用的LTF相同，包括240个频域符号t(0)、…、t(239)。在一些示例中，星座、频域和空间映射可以如下。

1.天线端口Tx1和Tx2：

a.对于LTF，偶数频域符号t(0)、t(2)、…、t(236)、t(238)被映射到子载波1、3、5、…、239(例如，仅每隔一个子载波使用)，并且所有其他子载波被静音。将频域符号的功率提升两倍(例如，与同时使用所有载波的系统相比)。利用空间扩展，该层被映射到两个发射天线端口Tx1和Tx2。

b.对于数据符号，使用子载波1、3、5、…、239(例如，仅每隔一个子载波使用)，并使所有其他子载波静音。码比特被映射到被标记为d(0)、…、d(119)的120个QPSK星座符号。进一步地，利用空间扩展，该层被映射到两个发射天线端口Tx1和Tx2。而且，频域符号的功率被提升2倍。

2.天线端口Tx3和Tx4：

a.对于LTF，奇数频域符号t(1)、t(3)、…、t(237)、t(239)被映射到子载波2、4、6、…、240(例如，仅每隔一个子载波使用)，并且所有其他子载波被静音。将频域符号的功率提升两倍。利用空间扩展，该层被映射到两个发射天线端口Tx3和Tx4。

b.对于数据符号，使用子载波2、4、6、…、238、240(例如，仅使用每隔一个子载波)，并且使所有其他子载波静音。码比特被映射到被标记为d(60)、d(61)、…、d(119)、d(0)、…、d(59)的120个QPSK星座符号，相同的符号通过天线端口Tx1和Tx2被发送但被循环移位60个步长。进一步地，利用空间扩展，该层被映射到两个发射天线端口Tx3和Tx4。而且，频域符号的功率被提升两倍。

当与SISO系统相比较时，功率提升2倍并不增加总发射功率，因为在每层中每第二个子载波被静音。

根据本公开的其它示例，可以使用相同的分组格式，包括一个LTF后面跟随有一个数据符号。在一些示例中，LTF可以与在SISO系统中使用的LTF相同。在一些示例中，星座、频域和空间映射可以如下。

1.天线端口Tx1：

a.对于LTF，频域符号t(0)、t(4)、…、t(232)、t(236)被映射到子载波1、5、…、237(例如，仅每隔三个子载波使用)，并且所有其他子载波被静音。将频域符号的功率提升四倍。该层被映射到发射天线端口Tx1。

b.对于数据符号，使用子载波1、5、…、237(例如，仅每隔三个子载波使用)，并且使所有其他子载波静音。码比特被映射到被标记为d(0)、…、d(59)的60个16-QAM星座符号。进一步地，该层被映射到发射天线端口Tx1。而且，频域符号的功率被提升四倍。

2.天线端口Tx2：

a.对于LTF，频域符号t(1)、t(5)、…、t(233)、t(237)被映射到子载波2、6、…、238(例如，仅每隔三个子载波使用)，并且所有其他子载波被静音。将频域符号的功率提升四倍。该层被映射到发射天线端口Tx2。

b.对于数据符号，使用子载波2、6、…、238(例如，仅每隔三个子载波使用)，使所有其他子载波静音。码比特被映射到被标记为d(45)、…、d(59)、d(0)、…、d(44)的60个16-QAM星座符号，相同的符号通过发射天线端口Tx1被发送但被循环移位15个步长。进一步地，该层被映射到发射天线端口Tx2。而且，频域符号的功率被提升四倍。

3.天线端口Tx3：

a.对于LTF，频域符号t(2)、t(6)、…、t(234)、t(238)被映射到子载波3、7、…、239(例如，仅每隔三个子载波使用)，并且所有其他子载波被静音。将频域符号的功率提升四倍。该层被映射到发射天线端口Tx3。

b.对于数据符号，使用子载波3、7、…、239(例如，仅每隔三个子载波使用)，并且使所有其他子载波静音。码比特被映射到被标记为d(30)、…、d(59)、d(0)、…、d(29)的60个16-QAM星座符号，相同的符号通过发射天线端口Tx1被发送但被循环移位30个步长。进一步地，该层被映射到发射天线端口Tx3。而且，频域符号的功率被提升四倍。

4.天线端口Tx4：

a.对于LTF，频域符号t(3)、t(7)、…、t(235)、t(239)被映射到子载波4、8、…、240(仅每隔三个子载波使用)，并且所有其他子载波被静音。将频域符号的功率提升四倍。该层被映射到发射天线端口Tx4。

b.对于数据符号，使用子载波4、8、…、240(例如，仅每隔三个子载波使用)，使所有其他子载波静音。码比特被映射到被标记为d(15)、…、d(59)、d(0)、…、d(14)的60个16-QAM星座符号，相同的符号通过发射天线端口Tx1被发送但被循环移位45个步长。进一步地，该层被映射到发射天线端口Tx4。而且，频域符号的功率被提升四倍。

当与SISO系统相比较时，功率提升四倍并不增加总发射功率，因为在每层中每第四个子载波被静音。

图6示出用于发送信号的装置600的示例。装置600包括处理器602和存储器604。存储器604包含可由处理器602执行的指令，以使得装置600可操作以仅从第一天线使用一个或多个第一子载波发送信号，其中，从第一天线发送的信号包括基于数据的第一信号，仅从第二天线使用与一个或多个第一子载波不同的一个或多个第二子载波发送信号，其中，从第二天线发送的信号包括基于数据的第二信号。在一些示例中，装置600可以执行图1所示的方法100。

图7示出用于接收信号的装置700的示例。装置700包括处理器702和存储器704。存储器704包含可由处理器702执行的指令，以使得装置700可操作以在第一接收天线处接收仅从第一发射天线使用一个或多个第一子载波发送的信号，其中，从第一发射天线发送的信号包括基于数据的第一信号，并且在第一接收天线处接收仅从第二发射天线使用与一个或多个第一子载波不同的一个或多个第二子载波发送的信号，其中，从第二发射天线发送的信号包括基于数据的第二信号。在一些示例中，装置700可以执行图3所示的方法300。

图8示出了用于发送信号的装置800的示例。装置800包括第一发射模块802，其被配置为从仅第一天线使用一个或多个第一子载波发送信号，其中，从第一天线发送的信号包括基于数据的第一信号。装置800还包括第二发射模块804，其被配置为仅从第二天线使用与一个或多个第一子载波不同的一个或多个第二子载波发送信号，其中，从第二天线发送的信号包括基于数据的第二信号。

图9示出用于接收信号的装置900的示例。装置900包括第一接收模块902，其被配置为在第一接收天线处接收仅从第一发射天线使用一个或多个第一子载波发送的信号，其中，从第一发射天线发送的信号包括基于数据的第一信号。装置900还包括第二接收模块904，其被配置为在第一接收天线处接收仅从第二发射天线使用与一个或多个第一子载波不同的一个或多个第二子载波发送的信号，其中，从第二发射天线发送的信号包括基于数据的第二信号。

应当注意，上文所提到的示例说明而非限制本发明，并且本领域的技术人员将能够在不脱离所附权利要求的范围的情况下设计许多可替代的示例。词语“包括”不排除除了在权利要求中列出的元件或步骤之外的元件或步骤的存在，“一”不排除多个，并且单个处理器或其他单元可以实现在以下声明中记载的若干单元的功能。在使用术语“第一”、“第二”等的情况下，它们仅应被理解为为了方便标识特定特征的标签。特别地，除非另外明确说明，否则它们不应被解释为描述多个这样的特征中的第一或第二个特征(即，在时间或空间中出现的这样的特征中的第一或第二个特征)。除非另外明确说明，否则本文所公开的方法中的步骤可以按任何顺序执行。权利要求中的任何附图标记不应当被解释为对其范围的限制。