本發(fā)明涉及移動(dòng)通信，具體地說(shuō)是一種遠(yuǎn)近場(chǎng)定位碼本設(shè)計(jì)方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、6g網(wǎng)絡(luò)擁有完整的通信系統(tǒng)，包括多個(gè)接入點(diǎn)(ap)，每個(gè)接入點(diǎn)都配備了能夠傳輸和接收信號(hào)的大規(guī)模陣列。通過(guò)利用現(xiàn)有的通信硬件，可以實(shí)現(xiàn)定位等傳感功能，而無(wú)需額外的專用傳感器。這種硬件復(fù)用方法不僅降低了系統(tǒng)成本，還簡(jiǎn)化了硬件設(shè)計(jì)和維護(hù)的復(fù)雜性。

2、隨著ap陣列規(guī)模的擴(kuò)大，用戶和ap之間存在大量信道鏈路，這大大增加了傳統(tǒng)的基于導(dǎo)頻的信道估計(jì)方法的復(fù)雜性。為了避免這種情況，當(dāng)信道狀態(tài)信息未知時(shí)，采用波束訓(xùn)練進(jìn)行波束成形已經(jīng)成為一種實(shí)際的方案，通過(guò)選擇匹配用戶信道的最優(yōu)碼字，能避免準(zhǔn)確信道信息的獲取。然而，基于波束訓(xùn)練的聯(lián)合定位需要設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)空間和時(shí)間的碼本和定位算法，這是非常困難的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的技術(shù)任務(wù)是針對(duì)以上不足之處，提供一種遠(yuǎn)近場(chǎng)定位碼本設(shè)計(jì)方法及系統(tǒng)，能夠達(dá)到低開(kāi)銷，適用于近場(chǎng)和遠(yuǎn)場(chǎng)的效果。

2、本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：

3、一種遠(yuǎn)近場(chǎng)定位碼本設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)近場(chǎng)和遠(yuǎn)場(chǎng)用戶通用的分層結(jié)構(gòu)的碼本，分層碼本中碼字的覆蓋范圍在各層中逐步縮小，以獲取用戶相對(duì)于每個(gè)ap的角度，碼本內(nèi)波束的覆蓋范圍在各層之間逐漸變窄，從而鎖定用戶位置。

4、本方法同時(shí)考慮近場(chǎng)和遠(yuǎn)場(chǎng)中的電磁波傳播特性，設(shè)計(jì)了一種通用的分層定位碼本，方法所設(shè)計(jì)的碼本能夠服務(wù)于近場(chǎng)和遠(yuǎn)場(chǎng)用戶。

5、進(jìn)一步的，所述分層碼本中，第一層包括兩個(gè)碼字，每個(gè)碼字覆蓋角域的一半；從第二層開(kāi)始，碼字的數(shù)量為上一層的兩倍；每一層中的碼字在下一層中被分成兩個(gè)碼字，每個(gè)碼字覆蓋了原覆蓋范圍的一半；

6、每一層的波束訓(xùn)練只需要兩個(gè)碼字，用戶反饋碼字的索引(1或2)；在后續(xù)層的波束訓(xùn)練期間，使用從前一層中選定碼字導(dǎo)出的兩個(gè)碼字，從而逐漸縮小用戶的角度范圍。

7、進(jìn)一步的，與傳統(tǒng)的近場(chǎng)或遠(yuǎn)場(chǎng)碼字不同，所述分層碼本中的每個(gè)碼字都可以覆蓋特定角度的近場(chǎng)和遠(yuǎn)場(chǎng)的所有距離。

8、進(jìn)一步的，針對(duì)所述分層碼本進(jìn)行多分辨率碼字設(shè)計(jì)，在ψ-μ域中分層碼本和碼字的設(shè)計(jì)方法如下：

9、設(shè)碼本在角度域的覆蓋范圍為[-1，1]，根據(jù)碼本內(nèi)碼字之間的覆蓋范圍的遞增關(guān)系，計(jì)算出角度域第s層第p個(gè)碼字ms,p的覆蓋范圍[ψs,p,start,ψs,p,end]：

10、

11、設(shè)碼本在μ域的覆蓋范圍為[μmin,μmax]，為了服務(wù)近場(chǎng)和遠(yuǎn)場(chǎng)的所有用戶，每個(gè)碼字都需要覆蓋整個(gè)距離域；

12、為了設(shè)計(jì)具有所需覆蓋范圍的碼字，首先在ψ-μ域中進(jìn)行信道采樣；假設(shè)在ψ域中取i個(gè)均勻間隔的樣本，在μ域中取j個(gè)均勻間隔樣本；則當(dāng)坐標(biāo)(ψi,μj)屬于碼字ms,p的覆蓋區(qū)域時(shí)，碼字在該點(diǎn)處的波束成形增益預(yù)計(jì)為d；相反，如果坐標(biāo)(ψi,μj)位于碼字ms,p的覆蓋區(qū)域之外，則碼字在該點(diǎn)處的波束形成增益預(yù)計(jì)為零；

13、則ms,p的碼字設(shè)計(jì)問(wèn)題可以表示為：

14、

15、其中碼字可以配置為ap的波束形成器。

16、進(jìn)一步的于，由于ap波束形成器的可用相位值是有限的，針對(duì)這一實(shí)際約束，進(jìn)行迭代碼字優(yōu)化，算法如下：

17、在每次迭代過(guò)程中，當(dāng)優(yōu)化第n個(gè)單元的相位值時(shí)，固定其他單元的相位，選擇使函數(shù)最小化的元素n的相位值。

18、進(jìn)一步的，設(shè)碼本服務(wù)的距離范圍為[rmin,rmax]，服務(wù)的角度范圍為[ψmin,ψmax]，給定則μ域中碼本的覆蓋范圍為

19、基于碼本的覆蓋范圍，結(jié)合碼字在角度域的遞進(jìn)關(guān)系，計(jì)算每層碼字的覆蓋面積；隨著碼本層s的數(shù)量增加，碼字對(duì)應(yīng)的波束變窄。底層的波束寬度不應(yīng)超過(guò)陣列可以生成的上限，表示為其中nd是天線孔徑；給定碼本層數(shù)和碼本的覆蓋范圍，即可生成遠(yuǎn)近場(chǎng)定位碼本。

20、進(jìn)一步的，通過(guò)容器化技術(shù)實(shí)現(xiàn)異構(gòu)端側(cè)算力的標(biāo)準(zhǔn)化封裝。

21、本發(fā)明還要求保護(hù)一種遠(yuǎn)近場(chǎng)定位碼本系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括分層結(jié)構(gòu)的碼本，所述分層結(jié)構(gòu)的碼本為近場(chǎng)和遠(yuǎn)場(chǎng)用戶通用的分層碼本，分層碼本中碼字的覆蓋范圍在各層中逐步縮小，以獲取用戶相對(duì)于每個(gè)ap的角度，碼本內(nèi)波束的覆蓋范圍在各層之間逐漸變窄，從而鎖定用戶位置；

22、該系統(tǒng)能夠服務(wù)于近場(chǎng)和遠(yuǎn)場(chǎng)用戶，具體通過(guò)上述的遠(yuǎn)近場(chǎng)定位碼本設(shè)計(jì)方法實(shí)現(xiàn)。

23、本發(fā)明還要求保護(hù)一種遠(yuǎn)近場(chǎng)定位碼本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)裝置，包括：至少一個(gè)存儲(chǔ)器和至少一個(gè)處理器；

24、所述至少一個(gè)存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)機(jī)器可讀程序；

25、所述至少一個(gè)處理器，用于調(diào)用所述機(jī)器可讀程序，實(shí)現(xiàn)上述的方法。

26、本發(fā)明還要求保護(hù)一種計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，所述計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)指令，所述計(jì)算機(jī)指令在被處理器執(zhí)行時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)上述的方法。

27、本發(fā)明的一種遠(yuǎn)近場(chǎng)定位碼本設(shè)計(jì)方法及系統(tǒng)與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下

28、有益效果：

29、本發(fā)明所述遠(yuǎn)近場(chǎng)定位碼本設(shè)計(jì)方法，能夠達(dá)到低開(kāi)銷，適用于近場(chǎng)和遠(yuǎn)場(chǎng)的效果。一方面，實(shí)現(xiàn)低開(kāi)銷：與角度-距離二元域的傳統(tǒng)碼本不同，遠(yuǎn)近場(chǎng)碼本產(chǎn)生的波束訓(xùn)練開(kāi)銷與天線單元的數(shù)量不應(yīng)成比例；本發(fā)明在多ap聯(lián)合定位方案中，每個(gè)ap的定位過(guò)程的時(shí)間開(kāi)銷盡量小，以實(shí)現(xiàn)快速定位。另一方面，適用于近場(chǎng)和遠(yuǎn)場(chǎng)：在大規(guī)模陣列輔助通信系統(tǒng)中，用戶可能位于ap的近場(chǎng)或遠(yuǎn)場(chǎng)。與僅為近場(chǎng)或遠(yuǎn)場(chǎng)設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)碼本不同，本發(fā)明所提出的遠(yuǎn)近場(chǎng)碼本能夠同時(shí)適用于這兩種情況。

技術(shù)特征：

1.一種遠(yuǎn)近場(chǎng)定位碼本設(shè)計(jì)方法，其特征在于，設(shè)計(jì)近場(chǎng)和遠(yuǎn)場(chǎng)用戶通用的分層結(jié)構(gòu)的碼本，分層碼本中碼字的覆蓋范圍在各層中逐步縮小，以獲取用戶相對(duì)于每個(gè)ap的角度，碼本內(nèi)波束的覆蓋范圍在各層之間逐漸變窄，從而鎖定用戶位置。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種遠(yuǎn)近場(chǎng)定位碼本設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述分層碼本中，第一層包括兩個(gè)碼字，每個(gè)碼字覆蓋角域的一半；從第二層開(kāi)始，碼字的數(shù)量為上一層的兩倍；每一層中的碼字在下一層中被分成兩個(gè)碼字，每個(gè)碼字覆蓋了原覆蓋范圍的一半；

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種遠(yuǎn)近場(chǎng)定位碼本設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述分層碼本中的每個(gè)碼字都可以覆蓋特定角度的近場(chǎng)和遠(yuǎn)場(chǎng)的所有距離。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的一種遠(yuǎn)近場(chǎng)定位碼本設(shè)計(jì)方法，其特征在于，針對(duì)所述分層碼本進(jìn)行多分辨率碼字設(shè)計(jì)，在ψ-μ域中分層碼本和碼字的設(shè)計(jì)方法如下：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種遠(yuǎn)近場(chǎng)定位碼本設(shè)計(jì)方法，其特征在于，對(duì)ap波束形成器的可用相位值進(jìn)行迭代碼字優(yōu)化，算法如下：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種遠(yuǎn)近場(chǎng)定位碼本設(shè)計(jì)方法，其特征在于，設(shè)碼本服務(wù)的距離范圍為[rmin,rmax]，服務(wù)的角度范圍為[ψmin,ψmax]，給定則μ域中碼本的覆蓋范圍為

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種遠(yuǎn)近場(chǎng)定位碼本設(shè)計(jì)方法，其特征在于，通過(guò)容器化技術(shù)實(shí)現(xiàn)異構(gòu)端側(cè)算力的標(biāo)準(zhǔn)化封裝。

8.一種遠(yuǎn)近場(chǎng)定位碼本系統(tǒng)，其特征在于，包括分層結(jié)構(gòu)的碼本，所述分層結(jié)構(gòu)的碼本為近場(chǎng)和遠(yuǎn)場(chǎng)用戶通用的分層碼本，分層碼本中碼字的覆蓋范圍在各層中逐步縮小，以獲取用戶相對(duì)于每個(gè)ap的角度，碼本內(nèi)波束的覆蓋范圍在各層之間逐漸變窄，從而鎖定用戶位置；

9.一種遠(yuǎn)近場(chǎng)定位碼本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)裝置，其特征在于，包括：至少一個(gè)存儲(chǔ)器和至少一個(gè)處理器；

10.一種計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)指令，所述計(jì)算機(jī)指令在被處理器執(zhí)行時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)所述的方法。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種遠(yuǎn)近場(chǎng)定位碼本設(shè)計(jì)方法及系統(tǒng)，屬于移動(dòng)通信技術(shù)領(lǐng)域，設(shè)計(jì)近場(chǎng)和遠(yuǎn)場(chǎng)用戶通用的分層結(jié)構(gòu)的碼本，分層碼本中碼字的覆蓋范圍在各層中逐步縮小，以獲取用戶相對(duì)于每個(gè)AP的角度，碼本內(nèi)波束的覆蓋范圍在各層之間逐漸變窄，從而鎖定用戶位置。本發(fā)明能夠達(dá)到低開(kāi)銷，適用于近場(chǎng)和遠(yuǎn)場(chǎng)的效果。

技術(shù)研發(fā)人員：林巍,尹夢(mèng)君
受保護(hù)的技術(shù)使用者：浪潮通信技術(shù)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9