CN108777842B - 基于波束训练的移动终端定位方法、装置及*** - Google Patents

基于波束训练的移动终端定位方法、装置及*** Download PDF

Info

Publication number
CN108777842B
CN108777842B CN201810554703.7A CN201810554703A CN108777842B CN 108777842 B CN108777842 B CN 108777842B CN 201810554703 A CN201810554703 A CN 201810554703A CN 108777842 B CN108777842 B CN 108777842B
Authority
CN
China
Prior art keywords
base station
received signal
mobile terminal
signal strength
azimuth angle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201810554703.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108777842A (zh
Inventor
何世文
陈伟聪
李蕊
景天琦
陈逸云
黄永明
徐琴珍
杨绿溪
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Southeast University
Original Assignee
Southeast University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Southeast University filed Critical Southeast University
Priority to CN201810554703.7A priority Critical patent/CN108777842B/zh
Publication of CN108777842A publication Critical patent/CN108777842A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108777842B publication Critical patent/CN108777842B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W4/00—Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
    • H04W4/02—Services making use of location information
    • H04W4/023—Services making use of location information using mutual or relative location information between multiple location based services [LBS] targets or of distance thresholds
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W64/00—Locating users or terminals or network equipment for network management purposes, e.g. mobility management
    • H04W64/006—Locating users or terminals or network equipment for network management purposes, e.g. mobility management with additional information processing, e.g. for direction or speed determination

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)
  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)

Abstract

本发明公开了基于波束训练的移动终端定位方法、装置及***，该定位方法包括：移动终端向至少两个基站发出定位请求；接收基站发送的波束训练消息，记下从每个基站接收的最大接收信号强度，并向每个基站反馈最大接收信号强度对应的码字信息；接收基站通过不同测量波束发送的定位信息，并记下每个基站各测量波束的接收信号强度；根据不同波束的接收信号强度比值及天线摆放角度计算基站的传播主径方位角；根据空间几何关系利用每个基站的位置坐标以及传播主径方位角估计移动终端位置坐标。本发明利用波束训练过程获取每个基站的传播主径方位角测量所需的信息，具有开销小、定位精度高的优点，并且可消除毫米波收大气吸收以及降雨衰落等影响。

Description

基于波束训练的移动终端定位方法、装置及***
技术领域
本发明提供一种基于波束训练的移动终端定位方法、装置及***，属于无线通信技术领域。
背景技术
随着移动互联网的发展，接入通信网络的移动终端数量不断增加，基于位置的服务越来越流行，对高速率传输以及精确通信的需求日益迫切。毫米波极窄的波束特性及大量的频谱资源使其成为下一代通信网络的研究热点。毫米波的短波长特性使得毫米波通信的天线尺寸变小。天线尺寸减小有利于部署大规模天线阵列，通过阵列增益来弥补毫米波的快衰落问题。
毫米波通信是一种典型的视距传输方式，其良好的方向特性可用于进行移动终端的空间几何定位。传统的几何定位方法除了需要获取基站的位置信息、方位角信息之外，还需测量用户到基站的距离。对于用户到基站的距离，一般使用RSS(参考信号强度，ReceivedSignal Strength)，TOA(到达时间，Time Of Arrival)或者TDOA(到达时间差，TimeDifference Of Arrival)等进行测量。毫米波通信受到大气吸收和降雨衰落的影响严重，利用RSS测距误差大，且不利于全天候工作。而TOA需要基站与移动终端的时钟精准同步，TDOA要求各个基站之间的时间精准同步，这在实际中很难达到。因此，在毫米波通信中，需要一种简单可靠的定位方法。
发明内容
发明目的：为了实现毫米波通信全天候的定位，且降低对时钟精准同步的要求，本发明目的在于提供一种基于波束训练的移动终端定位方法、装置及***，通过毫米波通信的波束训练过程获得基站的传播主径方位角信息，再利用空间几何关系优化获得移动终端的估计位置。
技术方案：为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
一种基于波束训练的移动终端定位方法，包括如下步骤：
向至少两个基站发出定位请求；
接收基站发送的波束训练消息，记下从每个基站接收的最大接收信号强度，并向每个基站反馈最大接收信号强度对应的码字信息；
接收基站通过不同测量波束发送的定位信息，并记下每个基站各测量波束的接收信号强度；其中，每个基站的测量波束包括根据最大接收信号强度对应的码字在垂直方向上进行相位偏转形成的至少两个不同测量波束以及根据最大接收信号强度对应的码字在水平方向上进行相位偏转形成的至少两个不同测量波束；所述定位信息包括基站的坐标信息以及计算传播主径垂直方位角和水平方位角需要的天线配置和相位偏转信息；
根据实际的每个基站最大接收信号强度与各个测量波束的接收信号强度之比与理论之比相等建立方程组，结合天线配置信息中的天线摆放角度计算得到每个基站的传播主径垂直方位角和水平方位角；
根据每个基站的位置坐标以及传播主径垂直方位角和水平方位角确定移动终端位置坐标。
在优选的实施方式中，每个基站形成四个测量波束发送定位信息，分别是将最大接收信号强度对应的码字
Figure BDA0001681978520000021
的垂直相位
Figure BDA0001681978520000022
偏转设定值
Figure BDA0001681978520000023
Figure BDA0001681978520000024
得到的两个测量码字
Figure BDA0001681978520000025
对应形成的两个测量波束，以及将最大接收信号强度对应的码字的水平相位
Figure BDA0001681978520000026
偏转设定值
Figure BDA0001681978520000027
Figure BDA0001681978520000028
得到的两个测量码字
Figure BDA0001681978520000029
Figure BDA00016819785200000210
对应形成的两个测量波束，其中n为参与定位过程的基站的编号，
Figure BDA00016819785200000211
为第n个基站接收到的移动终端反馈的最大接收信号强度对应的码字序号。
在优选的实施方式中，根据方程组，结合天线配置信息中的天线摆放角度计算传播主径垂直方位角和水平方位角的方法包括：
对于每个基站，先令最大接收信号强度与两个垂直相位偏转后形成的测量波束的接收信号强度之比，分别等于最大接收信号强度发射波束对应的码字
Figure BDA00016819785200000212
的理论接收信号强度与两个测量波束对应的码字
Figure BDA00016819785200000213
的理论接收信号强度之比，得到一组方程组；
再令最大接收信号强度与两个水平相位偏转后形成的测量波束的接收信号强度之比，分别等于最大接收信号强度发射波束对应的码字
Figure BDA0001681978520000031
的理论接收信号强度与两个测量波束对应的码字
Figure BDA0001681978520000032
Figure BDA0001681978520000033
的理论接收信号强度之比，得到另一组方程组；
求解两组方程组得到相应基站的传播主径相对于天线的垂直方位角和水平方位角，结合天线配置信息中的天线摆放角度获得传播主径的垂直方位角和水平方位角。
在优选的实施方式中，根据基站位置和传播主径方位角确定移动终端位置坐标的方法包括：以每个基站的位置坐标为端点，在传播主径垂直方位角以及水平方位角方向形成一条射线，移动终端位置坐标为空间中与各条射线的距离之和最小的点的位置坐标。
在优选的实施方式中，参与定位的基站为三个或三个以上的基站。
本发明另一方面提供的一种基于波束训练的移动终端定位装置，包括：
请求发起模块，用于向至少两个基站发出定位请求；
训练波束选择模块，用于接收基站发送的波束训练消息，记下从每个基站接收的最大接收信号强度，并向每个基站反馈最大接收信号强度对应的码字信息；
定位信息接收模块，用于接收基站通过不同测量波束发送的定位信息，并记下每个基站各测量波束的接收信号强度；其中，每个基站的测量波束包括根据最大接收信号强度对应的码字在垂直方向上进行相位偏转形成的至少两个不同测量波束以及根据最大接收信号强度对应的码字在水平方向上进行相位偏转形成的至少两个不同测量波束；所述定位信息包括基站的坐标信息以及计算传播主径垂直方位角和水平方位角需要的天线配置和相位偏转信息；
传播主径方位角计算模块，用于根据实际的每个基站最大接收信号强度与各个测量波束的接收信号强度之比与理论之比相等建立方程组，结合天线配置信息中的天线摆放角度计算得到每个基站的传播主径垂直方位角和水平方位角；
以及，位置坐标估计模块，用于根据每个基站的位置坐标以及传播主径垂直方位角和水平方位角确定移动终端位置坐标。
本发明另一方面提供的一种移动终端，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被加载至处理器时实现所述的基于波束训练的移动终端定位方法。
本发明另一方面提供的一种基于波束训练的移动终端定位***，包括：
至少两个基站，用于接收移动终端的定位请求，并向移动终端发送波束训练信息；以及根据移动终端反馈的最大接收信号强度对应的码字信息进行相位偏转形成的不同测量波束发送的定位信息；其中，每个基站的测量波束包括根据最大接收信号强度对应的码字在垂直方向上进行相位偏转形成的至少两个不同测量波束以及根据最大接收信号强度对应的码字在水平方向上进行相位偏转形成的至少两个不同测量波束；所述定位信息包括基站的坐标信息以及移动终端计算传播主径垂直方位角和水平方位角需要的天线配置和相位偏转信息；
移动终端，用于向至少两个基站发出定位请求，接收基站发送的波束训练消息，记下从每个基站接收的最大接收信号强度，并向每个基站反馈最大接收信号强度对应的码字信息；接收基站采用的不同测量波束发送的定位信息，并记下每个基站各测量波束的接收信号强度，根据实际的每个基站最大接收信号强度与各个测量波束的接收信号强度之比与理论之比相等建立方程组，结合天线配置信息中的天线摆放角度计算得到每个基站的传播主径垂直方位角和水平方位角；以及根据每个基站的位置坐标以及传播主径垂直方位角和水平方位角确定移动终端位置坐标。
有益效果：本发明提出的基于波束训练的移动终端定位方法，与传统通过测量接收信号强度获得移动终端到基站距离的方法相比，具有如下优点：第一，利用毫米波通信的波束训练过程获取基站的传播主径方位角测量所需的信息，本发明的开销小；第二，利用不同波束的接收信号强度的比值，结合天线配置信息中的天线摆放角度计算基站的传播主径方位角，本发明可消除毫米波受大气吸收以及降雨衰落等影响；第三，在毫米波视距传输的特性下，本发明的定位精度高。
附图说明
图1为均匀面阵的波束成型原理图；
图2为本发明一实施例的方法流程图
图3为本发明一实施例中基站i生成垂直测量波束的示意图；
图4为本发明一实施例中基站i生成水平测量波束的示意图；
图5为本发明一实施例中基站位置、基站服务范围与用户分布范围的俯视图；
图6为本发明一实施例中定位方法的空间描述图；
图7为本发明另一实施例的装置示例图；
图8为本发明另一实施例的***示例图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于解释本发明，便于理解而不是用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明进行各种等价形式的修改均属于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本发明实施例公开的一种基于波束训练的移动终端定位方法，首先移动终端从基站不同训练波束中确定最大接收信号强度的发射波束，然后基站在最大接收信号强度的发射波束的基础上进行相位偏转形成不同的测量波束，移动终端根据实际的最大接收信号强度与各个测量波束的接收信号强度之比与理论之比的关系，结合天线配置信息中的天线摆放角度，从而求解得到各基站的传播主径方位角信息，最后结合基站位置、传播主径方位角利用空间几何关系进行移动终端位置定位。该方法不受大气吸收以及降雨衰落等影响，具有简单、可靠、定位精度高的优点。
为了便于理解本发明的内容，下面介绍一下本发明所涉及的面阵发射阵列响应矢量，MIMO(多输入多输出，Multiple Input Multiple Output)信道表示以及面阵码字等现有技术相关知识。需要说明的是，本发明的方法不受限于下面具体公式的表示形式。
如图1所示，将面阵天线放于yOz平面上，其中垂直方位角和水平方位角分别用θ和
Figure BDA0001681978520000051
表示，z轴方向上放置Nv个天线元素，天线元素间隔为dv，y轴方向上放置Nh个天线元素，天线元素间隔为dh。以坐标原点的天线元素为参考点，面阵阵列响应矢量可表示为：
Figure BDA0001681978520000052
其中，
Figure BDA0001681978520000053
λ表示信号载波波长，
Figure BDA0001681978520000054
表示Kronecker Product操作。
毫米波信道可建模为多条传播路径的叠加和，由于本发明利用的是基站的传播主径方位角，对移动终端的天线数没有要求，此处为了便于理解，以一根天线为例，在当移动终端只有一根天线时，传播主径信道矩阵可表示为：
Figure BDA0001681978520000061
其中，(·)H表示共轭转置操作。这里需要说明的是，当移动终端采用多天线的时候，利用本发明的操作过程，移动终端多天线带来的影响可以被消除。
根据面阵发射阵列响应矢量，面阵码字的设计可表示为：
Figure BDA0001681978520000062
其中，βv，βh分别表示码字的垂直相位和水平相位。
当基站发射信号为x，且满足E{xxH}＝1，其中E{·}表示均值，则移动终端接收信号的理论值为y＝hw(βv,βh)x，根据天线接收理论，利用等比数列求和公式计算，接收信号强度的理论值可表示为：
Figure BDA0001681978520000063
基于上述技术背景说明，如图2所示，本发明实施例公开的一种基于波束训练的移动终端定位方法，通过波束训练获得每个基站的传播主径方位角，进而利用空间几何关系估计移动终端的位置坐标。该方法主要包括如下步骤：首先，移动终端向基站发出定位请求；接着，移动终端接收基站发送的训练消息，记下接收信号强度后向基站反馈码字序号；其次，移动终端接收基站通过根据反馈码字序号生成不同测量波束发送的定位信息，记下测量波束的接收信号强度；然后，移动终端计算每个基站的传播主径方位角；最后，移动终端估计其位置坐标。方法具体包括如下步骤：
步骤S1：移动终端发出定位请求。本步骤中移动终端以广播的形式发出定位请求，接收到定位请求的N(N≥2)个基站参与定位过程，独立从各自预设的发送码字集合
Figure BDA0001681978520000071
n∈{1,2,…N}中采用不同的发送码字作为发射波束，向移动终端发送训练信息，其中，不同基站发射波束发送的训练信息包含对应的发送码字序号以及基站号，
Figure BDA0001681978520000072
表示第n个基站的发送码字集合，Mn表示第n个基站码字集合中码字个数，
Figure BDA0001681978520000073
表示第n个基站第mn个码字，
Figure BDA0001681978520000074
分别为码字
Figure BDA0001681978520000075
的垂直相位和水平相位。
步骤S2：移动终端分别接收N个基站不同发射波束发送的训练消息，选择从第n(n＝1,2,…,N)个基站接收到信号强度最大的基站发射波束，将移动终端接收到信号强度最大的基站发射波束对应码字
Figure BDA0001681978520000076
的码字序号
Figure BDA0001681978520000077
反馈给第n个基站，并记下移动终端从每个基站接收到的最大信号强度An(n＝1,2,…,N)。各基站接收到移动终端反馈的码字序号
Figure BDA0001681978520000078
后，将对应的码字
Figure BDA0001681978520000079
进行相位偏转以形成新的测量波束发送定位信息。
根据前面接收信号强度的理论值表示式可知，对码字相位单独进行垂直(水平)偏转后，将未偏转码字的接收信号强度理论值与偏转码字的接收信号强度理论值相比，比值可以消除接收信号强度水平(垂直)分量的影响，进而至少需要四个方程式可求解传播主径方位角信息，因此基站可将码字
Figure BDA00016819785200000710
在垂直方向上进行相位偏转形成的至少两个不同测量波束，并在水平方向上进行相位偏转形成的至少两个不同测量波束。如将码字
Figure BDA00016819785200000711
的垂直相位
Figure BDA00016819785200000712
偏转设定值
Figure BDA00016819785200000713
Figure BDA00016819785200000714
得到的两个测量码字
Figure BDA00016819785200000715
Figure BDA00016819785200000716
对应形成两个测量波束，将码字的水平相位
Figure BDA00016819785200000717
偏转设定值
Figure BDA00016819785200000718
得到的两个测量码字
Figure BDA00016819785200000719
Figure BDA00016819785200000720
对应形成两个测量波束。
一种较为优选的方式是将
Figure BDA00016819785200000721
的垂直相位向两侧对称偏转设定值形成两个垂直偏转后的测量波束，将其水平相位向两侧对称偏转设定值形成两个水平偏转后的测量波束，即
Figure BDA0001681978520000081
和
Figure BDA0001681978520000082
数值相同符号相反，
Figure BDA0001681978520000083
和
Figure BDA0001681978520000084
类似，本例中用
Figure BDA0001681978520000085
Figure BDA0001681978520000086
和
Figure BDA0001681978520000087
Figure BDA0001681978520000088
表示偏转的相位。具体实现如图3，图4所示，参与定位过程的第n(n＝1,2,…,N)个基站根据接收到的码字序号
Figure BDA0001681978520000089
将
Figure BDA00016819785200000810
做以下操作：
在垂直方向上偏转
Figure BDA00016819785200000811
形成测量码字
Figure BDA00016819785200000812
在垂直方向上偏转
Figure BDA00016819785200000813
形成测量码字
Figure BDA00016819785200000814
在水平方向上偏转
Figure BDA00016819785200000815
形成测量码字
Figure BDA00016819785200000816
在水平方向上偏转
Figure BDA00016819785200000817
形成测量码字
Figure BDA00016819785200000818
然后依次用所形成的四个测量码字形成的四个测量波束发送定位信息，其中，第n个基站的四个测量波束发送的定位信息包含第n个基站的坐标位置，以及用于移动终端计算传播主径方位角的天线配置和相位偏转信息，如天线摆放角度、垂直方向上天线个数
Figure BDA00016819785200000819
水平方向上天线个数
Figure BDA00016819785200000820
以及对应码字在垂直方向或者水平方向上的相位偏转值。
步骤S3：移动终端分别接收获得N个基站不同测量波束发送的定位信息，并记下每个基站各测量波束的接收信号强度。例如对于步骤S2中各基站通过对称式相位偏转生产的四个测量波束，移动终端分别记下第n(n＝1,2,…,N)个基站四个测量波束的接收信号强度
Figure BDA00016819785200000821
其中，
Figure BDA00016819785200000822
分别表示测量码字
Figure BDA00016819785200000823
Figure BDA00016819785200000824
对应测量波束的接收信号强度。
步骤S4：移动终端根据实际的每个基站最大接收信号强度与各个测量波束的接收信号强度之比与理论之比相等建立方程组，计算其处于每个基站的方位角。本例中，对于第n个基站，接收端先令最大接收信号强度与两个垂直测量波束的接收信号强度之比
Figure BDA00016819785200000825
分别等于
Figure BDA00016819785200000826
的理论接收信号强度与
Figure BDA00016819785200000827
的理论接收信号强度之比得到一组方程组，可表示为：
Figure BDA0001681978520000091
求解方程组获得传播主径相对于天线的垂直方位角θ：
Figure BDA0001681978520000092
结合天线垂直摆放角度
Figure BDA0001681978520000093
可获得传播主径垂直方位角θn的估计：
Figure BDA0001681978520000094
再令最大接收信号强度与两个水平测量波束的接收信号强度之比
Figure BDA0001681978520000095
分别等于
Figure BDA0001681978520000096
的理论接收信号强度与
Figure BDA0001681978520000097
Figure BDA0001681978520000098
的理论接收信号强度之比得到另一组方程组，可表示为：
Figure BDA0001681978520000099
结合传播主径相对于天线的垂直方位角θ并求解方程组可获得传播主径相对于天线的水平方位角
Figure BDA00016819785200000910
的估计：
Figure BDA0001681978520000101
结合天线水平摆放角度
Figure BDA0001681978520000102
可获得传播主径水平方位角
Figure BDA0001681978520000103
的估计：
Figure BDA0001681978520000104
需要说明的是，上述传播主径垂直方位角θn和水平方位角
Figure BDA0001681978520000105
是根据本例中优选的特定偏转方式下的估计公式，对于其它相位偏转方式(如单侧、不对称偏转等)，本领域技术人员同样可以根据码字
Figure BDA0001681978520000106
在垂直方向上进行相位偏转形成的至少两个不同测量波束，并在水平方向上进行相位偏转形成的至少两个不同测量波束，通过上述过程联立的方程组进行求解，此处不再赘述。
步骤S5：移动终端根据N个发射基站的位置坐标、传播主径垂直方位角以及传播主径水平方位角估计移动终端的位置坐标。本步骤中，在移动终端获知各参与定位的基站的位置坐标和传播主径方位角信息后，利用空间几何关系即可确定移动终端的位置坐标。可采用的方法为：以每个基站的位置坐标为端点，在传播主径垂直方位角以及水平方位角方向形成一条射线，移动终端位置坐标为空间中与各条射线的距离之和最小的点的位置坐标。如图5，图6所示，该优化求解过程可结合数学模型表示为：
1)分别以每个发射基站的位置坐标
Figure BDA0001681978520000107
为端点，在传播主径垂直方位角θn以及传播主径水平方位角
Figure BDA0001681978520000108
方向形成一条射线，第n个基站对应射线的单位方向向量为
Figure BDA0001681978520000109
2)设空间一点坐标为p，在第n条射线上找到一点
Figure BDA00016819785200001010
使得p与pn的连线p-pn垂直于第n条射线的单位方向向量nn，其中，Rn为pn到
Figure BDA00016819785200001011
的距离；
3)根据p分别与N条射线上一点pn的连线p-pn与对应射线的单位方向向量nn的垂直关系，用N条射线上一点pn到对应射线端点
Figure BDA00016819785200001012
的距离向量r＝[R1 R2 … RN]T、N个基站对应射线的单位方向向量
Figure BDA00016819785200001013
以及N个基站的位置坐标
Figure BDA0001681978520000111
联合表示p，即：
Figure BDA0001681978520000112
其中，(·)T表示转置运算，[·]-1表示矩阵的伪逆；
4)求出使得p到pn(n＝1,2,…,N)的距离之和
Figure BDA0001681978520000113
最小的N条射线上一点到对应射线端点的最佳距离序列ropt，即：
Figure BDA0001681978520000114
其中，||·||表示向量的二范数，IN×N表示N×N的单位阵。
5)通过N条射线上一点pn(n＝1,2,…,N)到对应射线端点
Figure BDA0001681978520000115
的最佳距离向量ropt、N个基站对应射线的单位方向向量
Figure BDA0001681978520000116
以及N个基站的位置坐标
Figure BDA0001681978520000117
得出最佳估计坐标popt，即：
Figure BDA0001681978520000118
popt即为移动终端的估计位置坐标。
需要说明的是，为获得移动终端的估计位置坐标，至少需要两个基站参与定位。在优选的实施方式中，一般采用三个基站。
如图7所示，本发明另一实施例提供的一种基于波束训练的移动终端定位装置，包括：请求发起模块，用于向至少两个基站发出定位请求；训练波束选择模块，用于接收基站发送的波束训练消息，记下从每个基站接收的最大接收信号强度，并向每个基站反馈最大接收信号强度对应的码字信息；定位信息接收模块，用于接收基站通过不同测量波束发送的定位信息，并记下每个基站各测量波束的接收信号强度；传播主径方位角计算模块，用于根据实际的每个基站最大接收信号强度与各个测量波束的接收信号强度之比与理论之比相等建立方程组，结合天线配置信息中的天线摆放角度计算得到每个基站的传播主径垂直方位角和水平方位角；以及，位置坐标估计模块，用于根据每个基站的位置坐标以及传播主径垂直方位角和水平方位角确定移动终端位置坐标。该移动终端定位装置实施例可以用于执行上述移动终端定位方法实施例，其技术原理、所解决的技术问题及产生的技术效果相似，上述描述的移动终端定位的具体工作过程及有关说明，可以参考前述移动终端定位方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
基于相同的技术构思，本发明实施例还提供了一种移动终端，该移动终端包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序。其中，计算机程序被加载至处理器时实现上述基于波束训练的移动终端定位方法实施例中的各步骤。
如图8所示，本发明另一实施例公开的一种基于波束训练的移动终端定位***，包括：至少两个基站，用于接收移动终端的定位请求，并向移动终端发送波束训练信息；以及根据移动终端反馈的最大接收信号强度对应的码字信息进行相位偏转形成的不同测量波束发送的定位信息；移动终端，用于向至少两个基站发出定位请求，接收基站发送的波束训练消息，记下从每个基站接收的最大接收信号强度，并向每个基站反馈最大接收信号强度对应的码字信息；接收基站采用的不同测量波束发送的定位信息，并记下每个基站各测量波束的接收信号强度，根据实际的每个基站最大接收信号强度与各个测量波束的接收信号强度之比与理论之比相等建立方程组，结合天线配置信息中的天线摆放角度计算得到每个基站的传播主径垂直方位角和水平方位角；以及根据每个基站的位置坐标以及传播主径垂直方位角和水平方位角确定移动终端位置坐标。基站和移动终端的具体实现过程也参考前述方式实施例的描述，此处不再赘述。

Claims (7)

1.一种基于波束训练的移动终端定位方法，其特征在于，包括如下步骤：
向至少两个基站发出定位请求；
接收基站发送的波束训练消息，记下从每个基站接收的最大接收信号强度，并向每个基站反馈最大接收信号强度对应的码字信息；
接收基站通过不同测量波束发送的定位信息，并记下每个基站各测量波束的接收信号强度；其中，每个基站的测量波束包括根据最大接收信号强度对应的码字在垂直方向上进行相位偏转形成的至少两个不同测量波束以及根据最大接收信号强度对应的码字在水平方向上进行相位偏转形成的至少两个不同测量波束；所述定位信息包括基站的坐标信息以及计算传播主径垂直方位角和水平方位角需要的天线配置和相位偏转信息；
根据实际的每个基站最大接收信号强度与各个测量波束的接收信号强度之比与理论之比相等建立方程组，结合天线配置信息中的天线摆放角度计算得到每个基站的传播主径垂直方位角和水平方位角；
根据每个基站的位置坐标以及传播主径垂直方位角和水平方位角确定移动终端位置坐标，其中确定移动终端位置坐标的方法包括：以每个基站的位置坐标为端点，在传播主径垂直方位角以及水平方位角方向形成一条射线，移动终端位置坐标为空间中与各条射线的距离之和最小的点的位置坐标。
2.根据权利要求1所述的基于波束训练的移动终端定位方法，其特征在于，每个基站形成四个测量波束发送定位信息，分别是将最大接收信号强度对应的码字
Figure FDA0002387367450000011
的垂直相位
Figure FDA0002387367450000012
偏转设定值
Figure FDA0002387367450000013
得到的两个测量码字
Figure FDA0002387367450000014
对应形成的两个测量波束，以及将最大接收信号强度对应的码字的水平相位
Figure FDA0002387367450000015
偏转设定值
Figure FDA0002387367450000016
得到的两个测量码字
Figure FDA0002387367450000017
对应形成的两个测量波束，其中n为参与定位过程的基站的编号，
Figure FDA0002387367450000018
为第n个基站接收到的移动终端反馈的最大接收信号强度对应的码字序号。
3.根据权利要求2所述的基于波束训练的移动终端定位方法，其特征在于，根据方程组，结合天线配置信息中的天线摆放角度计算传播主径垂直方位角和水平方位角的方法包括：
对于每个基站，先令最大接收信号强度与两个垂直相位偏转后形成的测量波束的接收信号强度之比，分别等于最大接收信号强度发射波束对应的码字
Figure FDA0002387367450000021
的理论接收信号强度与两个测量波束对应的码字
Figure FDA0002387367450000022
的理论接收信号强度之比，得到一组方程组；
再令最大接收信号强度与两个水平相位偏转后形成的测量波束的接收信号强度之比，分别等于最大接收信号强度发射波束对应的码字
Figure FDA0002387367450000023
的理论接收信号强度与两个测量波束对应的码字
Figure FDA0002387367450000024
Figure FDA0002387367450000025
的理论接收信号强度之比，得到另一组方程组；
求解两组方程组，结合天线配置信息中的天线摆放角度得到相应基站的传播主径垂直方位角和水平方位角。
4.根据权利要求1所述的基于波束训练的移动终端定位方法，其特征在于，参与定位的基站为三个或三个以上的基站。
5.一种基于波束训练的移动终端定位装置，其特征在于，包括：
请求发起模块，用于向至少两个基站发出定位请求；
训练波束选择模块，用于接收基站发送的波束训练消息，记下从每个基站接收的最大接收信号强度，并向每个基站反馈最大接收信号强度对应的码字信息；
定位信息接收模块，用于接收基站通过不同测量波束发送的定位信息，并记下每个基站各测量波束的接收信号强度；其中，每个基站的测量波束包括根据最大接收信号强度对应的码字在垂直方向上进行相位偏转形成的至少两个不同测量波束以及根据最大接收信号强度对应的码字在水平方向上进行相位偏转形成的至少两个不同测量波束；所述定位信息包括基站的坐标信息以及计算传播主径垂直方位角和水平方位角需要的天线配置和相位偏转信息；
传播主径方位角计算模块，用于根据实际的每个基站最大接收信号强度与各个测量波束的接收信号强度之比与理论之比相等建立方程组，结合天线配置信息中的天线摆放角度计算得到每个基站的传播主径垂直方位角和水平方位角；
以及，位置坐标估计模块，用于根据每个基站的位置坐标以及传播主径垂直方位角和水平方位角确定移动终端位置坐标，其中确定移动终端位置坐标的方法包括：以每个基站的位置坐标为端点，在传播主径垂直方位角以及水平方位角方向形成一条射线，移动终端位置坐标为空间中与各条射线的距离之和最小的点的位置坐标。
6.一种移动终端，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被加载至处理器时实现根据权利要求1-4任一项所述的基于波束训练的移动终端定位方法。
7.一种基于波束训练的移动终端定位***，其特征在于，包括：
至少两个基站，用于接收移动终端的定位请求，并向移动终端发送波束训练信息；以及根据移动终端反馈的最大接收信号强度对应的码字信息进行相位偏转形成的不同测量波束发送的定位信息；其中，每个基站的测量波束包括根据最大接收信号强度对应的码字在垂直方向上进行相位偏转形成的至少两个不同测量波束以及根据最大接收信号强度对应的码字在水平方向上进行相位偏转形成的至少两个不同测量波束；所述定位信息包括基站的坐标信息以及移动终端计算传播主径垂直方位角和水平方位角需要的天线配置和相位偏转信息；
移动终端，用于向至少两个基站发出定位请求，接收基站发送的波束训练消息，记下从每个基站接收的最大接收信号强度，并向每个基站反馈最大接收信号强度对应的码字信息；接收基站采用的不同测量波束发送的定位信息，并记下每个基站各测量波束的接收信号强度，根据实际的每个基站最大接收信号强度与各个测量波束的接收信号强度之比与理论之比相等建立方程组，结合天线配置信息中的天线摆放角度计算得到每个基站的传播主径垂直方位角和水平方位角；以及根据每个基站的位置坐标以及传播主径垂直方位角和水平方位角确定移动终端位置坐标，其中确定移动终端位置坐标的方法包括：以每个基站的位置坐标为端点，在传播主径垂直方位角以及水平方位角方向形成一条射线，移动终端位置坐标为空间中与各条射线的距离之和最小的点的位置坐标。
CN201810554703.7A 2018-06-01 2018-06-01 基于波束训练的移动终端定位方法、装置及*** Active CN108777842B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810554703.7A CN108777842B (zh) 2018-06-01 2018-06-01 基于波束训练的移动终端定位方法、装置及***

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810554703.7A CN108777842B (zh) 2018-06-01 2018-06-01 基于波束训练的移动终端定位方法、装置及***

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108777842A CN108777842A (zh) 2018-11-09
CN108777842B true CN108777842B (zh) 2020-04-24

Family

ID=64026473

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810554703.7A Active CN108777842B (zh) 2018-06-01 2018-06-01 基于波束训练的移动终端定位方法、装置及***

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108777842B (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110740452A (zh) 2018-07-20 2020-01-31 中兴通讯股份有限公司 发现干扰的方法、装置、接收设备、发射设备及存储介质
CN109541662B (zh) * 2018-11-13 2020-07-14 中国联合网络通信集团有限公司 一种定位方法和装置
CN111698008B (zh) * 2019-03-15 2022-02-11 华为技术有限公司 生成波束的方法和装置
CN111917440B (zh) * 2019-11-27 2022-03-15 南通大学 一种海上超视距大规模天线阵列波束选择与有限反馈方法
CN114487995A (zh) * 2020-10-23 2022-05-13 上海华为技术有限公司 一种小区天线方位角确定的方法，相关装置以及设备
CN113055059B (zh) * 2021-02-01 2022-08-09 厦门大学 针对大规模mimo毫米波通信的波束管理方法与毫米波基站

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7313403B2 (en) * 2003-08-06 2007-12-25 Hong Kong Applied Science And Technology Research Institute Co., Ltd. Location positioning in wireless networks
US7359718B2 (en) * 2004-04-30 2008-04-15 Hong Kong Applied Science And Technology Research Institute Co., Ltd. Location determination and location tracking in wireless networks
US8519889B2 (en) * 2009-07-21 2013-08-27 Research In Motion Limited Method and apparatus for estimating location of a wireless station using multi-beam transmission
EP2891362A1 (en) * 2012-08-28 2015-07-08 Interdigital Patent Holdings, Inc. Method for handover of a communication link using a primary beam
EP3215864B1 (en) * 2014-11-07 2020-07-29 Sony Corporation Determining the geographic location of a portable electronic device with a synthetic antenna array
CN106817157B (zh) * 2015-11-28 2020-09-29 华为技术有限公司 一种波束训练方法及装置
CN105589086B (zh) * 2016-01-11 2017-10-13 中国人民解放军理工大学 基于信号强度多波束空间分布的地面辐射源单星定位方法
CN107607918B (zh) * 2017-08-24 2020-07-21 北京航空航天大学 一种基于机器人的柱面近场测量馈源定位及偏焦方法
CN107861100B (zh) * 2017-11-10 2021-09-28 西京学院 一种基于三维波束的室内定位方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN108777842A (zh) 2018-11-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108777842B (zh) 基于波束训练的移动终端定位方法、装置及***
WO2021244532A1 (zh) 通信方法及相关装置
US10677884B2 (en) Terminal positioning method and baseband unit
US20190310341A1 (en) Direction finding antenna format
US20200267684A1 (en) RSRP Reporting Methods for NR High Resolution Angle-based Downlink Positioning
US20220271818A1 (en) Non-Line-of-Sight Path Detection for User Equipment Positioning in Wireless Networks
CN111356075A (zh) 一种多站点的定位方法及装置
CN109845134B (zh) 快速毫米波小区获取
US11785622B2 (en) Electronic apparatus, wireless communication method and computer-readable medium for measurements based on adjusted beam configurations
CN109168174B (zh) 一种利用波束特征进行移动终端定位的方法
KR20180120164A (ko) 무선 로컬 영역 네트워크 레인징 및 방향 탐지를 위한 유니캐스트 및 브로드캐스트 프로토콜
WO2018196558A1 (en) System and method for collaborative position determination
CN108168559B (zh) 一种基于分布式天线的室内定位***及方法
KR20170117114A (ko) 무선 네트워크에서 피드백을 위한 기저 함수의 변환 기법
CN111148021A (zh) 一种基于切换波束成形的毫米波单基站定位方法
CN210093570U (zh) 用于测量蓝牙载波相位和相位差的天线阵列及定位***
CN110149589A (zh) 一种基于到达角之差的定位方法
US10644774B2 (en) Wireless communication node adapted to radiate antenna beams of different types
Khosravi et al. Location-aided beamforming in mobile millimeter-wave networks
WO2018112693A1 (zh) 终端定位的方法和装置
EP3868158B1 (en) Positioning with multiple access points
CN107948916B (zh) 多波束定位方法、装置及***
WO2022170784A1 (zh) 一种通信方法及装置
JP2024513350A (ja) 無線デバイス、関連する無線ノード、及び関連する位置ネットワークノードを測位するための方法
Park et al. Dynamic beam steering using directional antennas in mmwave wireless networks

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant