[发明专利]一种毫米波频段联合通信与定位的波束成形方法

说明书

本发明涉及一种毫米波频段联合通信与定位的波束成形方法，包括：基站和用户建立通信，并基于成熟的无线通信系统实现通信功能，同时使系统能获得实时的信道状态信息。在基站根据信道状态信息估计用户位置的同时，可以根据信道状态同时设计当前情况下的上下行波束成形方案，在下一轮传输中实现更高的系统吞吐量和定位精度。本发明的有益效果是：本发明能够在统一频段实现定位与通信两种功能，通过不断迭代优化工作模式，提升实时定位精度与通信速率以满足系统需求。

技术领域

本发明涉及无线毫米波通信技术领域，更确切地说，它涉及一种毫米波频段联合通信与定位的波束成形方法。

背景技术

随着智能导航、自动驾驶技术的发展，车辆定位技术愈发关键。对于车辆的智能导航系统而言，合理的路径规划既需要对车辆自身位置的准确度量，也需要与远程中央“塔台”系统的持续通信以获取实时的路况信息。目前，车辆的定位通常通过卫星定位实现，定位精度在5m左右，无法满足自动驾驶的需求。

此外，现有的车辆定位方案同时需要通信系统和定位系统两套硬件设备，硬件成本较高。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供了一种毫米波频段联合通信与定位的波束成形方法。

在利用信道状态信息定位的通信系统中，传统的波束成形方案会倾向于将信号功率分配到多条路径以提高信道容量，而定位要求在视距路径上功率的最大化。针对这一问题，本发明提出一种毫米波下的联合通信与定位波束成形方法，可以在同时满足通信与定位需求的前提下动态波束成形，获得更精确的定位估计。

第一方面，提供了一种毫米波频段联合通信与定位的波束成形方法，包括：

步骤1、基站配备多天线，用户配备单天线，用户向基站发送导频数据；基站接收所述导频数据，完成信道估计，得到当前的信道状态信息，并利用参数估计方法估计出上行视距路径信号的发射角、接收角、时延信息，且根据此时基站的固定位置计算出用户的位置信息；

步骤2、基站根据此时的信道状态信息、上行视距路径信号的接收角与发射角，确定当前情况下的最优波束成形方案；

步骤3、基站将所述波束成形方案在下行周期发送给用户，同时基站根据所述波束成形方案调整自身工作状态以准备接收下一个周期用户发射的信号；

步骤4、用户接收到来自基站的信号，并获取此时的信道状态信息，再估计出下行视距路径信号的接收角、发射角、时延，并计算出用户与基站的相对位置关系，根据基站的计算结果与用户的计算结果加权得到融合上下行信息的位置估计；

步骤5、用户根据所述波束成形方案调节自身工作状态，开始下一周期的传输，回到步骤1。

作为优选，步骤1中，所述参数估计方法包括多信号分类算法和基于旋转不变技术的信号参数估计算法。

作为优选，步骤2中，基站还根据通信性能要求与定位性能需求优化波束成形方案。

作为优选，步骤4中，所述根据基站的计算结果与用户的计算结果加权得到融合上下行信息的位置估计，包括：对上行估计位置和下行估计位置取平均值，或者根据上行信号和下行信号的信噪比进行加权平均。

作为优选，步骤4中，所述获取此时的信道状态信息，包括：对来自基站的信号进行信道估计以获取信道状态信息，或者将步骤1中的信道状态信息作为此时的信道状态信息。

第二方面，提供了一种毫米波频段联合通信与定位的波束成形系统，用于执行第一方面所述的毫米波频段联合通信与定位的波束成形方法，包括：基站与至少一个用户，所述基站配备多天线，所述用户配备单天线，所述基站与所述用户之间通信连接。