[发明专利]一种光定位辅助的位置使能无线通信系统及方法

权利要求书

1.一种光定位辅助的位置使能无线通信系统，其特征在于，所述无线通信系统包括位于基站侧的光定位子系统和射频通信子系统，并且该光定位子系统和射频通信子系统并行工作；

所述光定位子系统包括：

激光源，其产生并发射光定位信号；

机械舵机，其与所述激光源连接，并且根据舵机控制模块发出的控制信号，控制所述激光源偏转，使得所述发射光定位信号在自由空间内进行周期性的扫描；

光接收机，其接收反馈信号；

信号处理模块，其连接所述光接收机以及所述激光源，其根据所述反馈信号以及所述光定位信号，计算出用户侧的位置信息；

所述射频通信子系统，其根据所述用户侧的位置信息，调节天线阵列的辐射方向并修正波束成形加权矩阵，从而改善基站侧的波束成形和功率分配；同时，根据所述用户侧的位置信息，对信道状态进行实时监测。

2.根据权利要求1所述的一种光定位辅助的位置使能无线通信系统，其特征在于，所述反馈信号包括用户侧发送的反馈信号和非用户侧的反射信号，其中，所述用户侧发送的反馈信号为用户侧在所述光定位信号的基础之上添加有其自身用户信息的信号，所述非用户侧的反射信号为非用户侧反射光定位信号形成的信号，所述非用户侧包括非用户的障碍物。

3.根据权利要求2所述的一种光定位辅助的位置使能无线通信系统，其特征在于，所述信号处理模块根据所述用户侧发送的反馈信号，计算出所述用户侧的位置信息，并且根据所述非用户侧的反射信号，绘制信道环境的地图，再通过该地图确定环境中非用户侧的位置，以及非用户侧与用户侧的相对位置。

4.根据权利要求1所述的一种光定位辅助的位置使能无线通信系统，其特征在于，所述用户侧的位置信息具体包括：用户侧的到达角，以及基站侧与用户侧之间的距离。

5.根据权利要求1所述的一种光定位辅助的位置使能无线通信系统，其特征在于，所述射频通信子系统，根据所述用户侧的位置信息，对信道状态进行实时监测具体包括：

所述射频通信子系统构建有实时的模拟信道系数矩阵，该矩阵用于信道状态的实时监测，当所述模拟信道系数矩阵发生达到预设值的变化时，所述射频通信子系统通过执行信道估计，来对所述模拟信道系数矩阵进行校准。

6.一种光定位辅助的位置使能无线通信方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1、激光源发出光定位信号，机械舵机控制所述激光源使得光定位信号在自由空间中进行周期性的扫描，其中，所述光定位信号上加载的信息o(t)与时间和光束偏转角θ(t)严格相关，对应关系为：f:θ(t)→o(t)；

步骤S2、光接收机获取反馈信号，信号处理模块判断该反馈信号为用户侧发送的反馈信号还是非用户侧的反射信号，其中，所述用户侧发送的反馈信号为用户侧在所述光定位信号的基础之上添加有其自身用户信息的信号；所述非用户侧的反射信号为非用户侧反射光定位信号形成的信号；所述用户侧发送的反馈信号的表达式为：

o'(t)＝o(t-τ)+u(t-τ-τ_o)

其中，τ为信号传播延时与用户处理延时的总和，τ_o为用户信息的长度，u(t)表示为用户信息；

步骤S3、若获取到的反馈信号为用户侧发送的反馈信号，则所述信号处理模块，根据所述用户侧发送的反馈信号中包括的所述光定位信号o(t)，以及信号传播延时与用户处理延时的总和τ，计算出用户侧的到达角θ(t)以及基站侧与用户侧之间的距离d；

步骤S4、以现有的信道系数矩阵以及现有的用户侧的位置信息为基础，并且根据理论模型构建实时的模拟信道系数矩阵，再通过该矩阵对信道状态进行实时监测；

步骤S5、若在步骤S2中获取到的反馈信号为非用户侧的反射信号，则根据该反馈信号绘制信道环境的地图，再通过该地图确定环境中非用户侧的位置，以及非用户侧与用户侧的相对位置。

7.根据权利要求6所述的一种光定位辅助的位置使能无线通信方法，其特征在于，所述基站侧与用户侧之间的距离d的表达式为：

公式中，c为光速，t_p为估计的用户处理延时。

8.根据权利要求7所述的一种光定位辅助的位置使能无线通信方法，其特征在于，所述理论模型的表达式为：

公式中，N_T,N_R分别为基站和接收机的天线数，ρ为信道大尺度衰落，与距离负相关，ξ_k为信道功率分配系数，分别为信号的发射角和到达角，D为对角矩阵，其中，

d_α为天线间距，λ为射频信号波长。