[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

说明书

本发明公开了一种光定位辅助的位置使能无线通信系统及方法，主要通过光定位子系统实时获取用户位置信息和用户周围环境信息，对射频信号的波束成形进行优化，从而将能量更加精确地集中于用户。同时在信道估计的间隙中利用光定位子系统监测用户所在环境和信道状态的变化情况，进一步辅助提升信道估计的准确度和实时性。基站发射在自由空间内周期性扫描的光定位信号，并在原有信号上叠加与偏转角严格相关的时变信号。用户接收到光定位信号后，读取方向信息并沿光信号路径发送反馈信号。反馈信号为原光定位信号叠加用户信息。

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，特别是涉及一种光定位辅助的位置使能无线通信系统及方法。

背景技术

随着大规模MIMO技术的发展和通信频段的提高，信号波束的能量更加集中且指向性更强。然而，这就需要基站精确地获取用户的位置。如果用户偏离波束到达位置，会造成波束能量的大量损失。基于该问题，通信定位一体化等技术概念被提出，通过对信道状态信息的处理，从中提取用户的到达角和距离。但是信道状态信息的获取，即信道估计，需要较长的时间和大量的运算。对于移动用户，该信道状态信息可能缺乏实时性并且包含多径分量，从中提取的位置信息也会不准确。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种光定位辅助的位置使能无线通信系统及方法，用于改善现有多输入多输出射频通信中功率分配和波束成形精度，同时实时地监测信道状态的变化和环境信息，从而提高系统的性能和鲁棒性。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种光定位辅助的位置使能无线通信系统，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。

进一步的，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。

进一步的，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。

进一步的，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。

进一步的，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。

一种光定位辅助的位置使能无线通信方法，包括如下步骤：