CN106533523A

CN106533523A - 利用可见光定位进行mimo波束选择的控制方法及控制装置

Info

Publication number: CN106533523A
Application number: CN201610950803.2A
Authority: CN
Inventors: 李洋; 王锐; 陈万里; 刘中东
Original assignee: Southwest University of Science and Technology
Current assignee: Southwest University of Science and Technology
Priority date: 2016-10-26
Filing date: 2016-10-26
Publication date: 2017-03-22
Anticipated expiration: 2036-10-26
Also published as: CN106533523B

Abstract

本发明公开一种利用可见光定位进行MIMO波束选择的控制方法，用于控制无线局域网接入点在所有可用发送或接收波束中选择最优发送或接收波束与用户终端进行通信，其中接入点包括光源。接入点获取与光源照射范围内的用户终端通信时所有可用发送或接收波束的平均信道增益，并从中选取平均信道增益最大的发送或接收波束作为最优发送或接收波束，接入点用同一最优发送或接收波束与位于同一光源照射范围内的所有用户终端进行通信。本发明还提供一种利用可见光定位进行MIMO波束选择的控制装置。本发明实施方式的控制方法和控制装置利用可见光定位能力实现利用同一最优发送或接收波束与处于同一光源照射范围内的用户之间的通信，减小通信开销，提升传输效率。

Description

利用可见光定位进行MIMO波束选择的控制方法及控制装置

技术领域

本发明涉及一种控制方法和控制装置，特别涉及一种在无线局域网的接入点中利用可见光定位进行MIMO波束选择的控制方法和控制装置

背景技术

在基站部署的大规模天线阵列中，有多个可用于信号传输的发送/接收波束，因此，进行信号传输时需要从可用的发送/接收波束中进行择优选取。但现有的基于信道测量的机制无法测量每一个可选波束，导致实际选择的波束往往不是最优的。此外，在基站同用户终端进行通信时，每次都需要进行接收/发送波束的测量以选择出最优发送/接收波束，从而降低了链路的传输质量和吞吐率。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明需要提供一种利用可见光定位进行MIMO波束选择的控制方法和控制装置。

本发明实施方式的利用可见光定位进行MIMO波束选择的控制方法，用于控制无线局域网的接入点，所述接入点包括光源，所述控制方法包括以下步骤：

控制所述光源发送标识信号以得到所述光源的关联用户集合；

在上行通信中，判断是否保存与所述关联用户集合中的一个用户之间通信的各个接收波束对应的平均信道增益，若已保存则选取所述平均信道增益最大的波束作为最优接收波束，若未保存则测量未保存的所述接收波束的平均信道增益以得到所有所述接收波束的信道平均增益并选取平均信道增益最大的波束作为最优接收波束；

利用所述最优接收波束与所述关联用户集合中的所有用户进行上行通信；

在下行通信中，判断是否保存与所述关联用户集合中的一个用户之间通信的各个发送波束对应的平均信道增益，若已保存则选取所述发送波束的平均信道增益最大的波束作为发送波束，若未保存则测量未保存的所述发送波束的平均信道增益以得到所有所述发送波束的信道平均增益并选取平均信道增益最大的波束作为最优发送波束；

利用所述最优发送波束与所述关联用户集合中的所有用户进行下行通信。

在某些实施方式中，所述控制所述光源发送标识信号以得到所述光源的关联用户集合包括以下子步骤：

控制所述光源周期地发送所述标识信号；

控制所述无线局域网中的至少一个用户反馈所述用户接收到的所述标识信号；及

划分所述至少一个用户为至少一个关联用户集合，每个所述关联用户集合内的每一个所述用户的所述标识信号相同。

在某些实施方式中，所述测量未保存的所述接收波束的平均信道增益包括以下子步骤：

利用所述未保存的接收波束接收所述关联用户集合中的一个用户传输的信号；及

利用所述信号测量所述未保存的接收波束的平均信道增益。

在某些实施方式中，所述选取平均信道增益最大的波束作为接收波束包括选取一个或多个平均信道增益最大的所述接收波束。

在某些实施方式中，所述测量未保存的所述发送波束的平均信道增益包括以下子步骤：

选择未保存的所述发送波束中的任一发送波束传输信号；

接收所述关联用户集合中的一个用户测量并反馈的所述发送波束的平均信道增益；及

判断是否保存所有所述发送波束的平均信道增益，若已保存则返回所述步骤选取所述发送波束的平均信道增益最大的波束作为发送波束，若未保存则返回所述步骤选择未保存的所述发送波束中的任一发送波束传输信号以测量其他未保存的所述发送波束的平均信道增益。

在某些实施方式中，所述接收所述关联用户集合中的一个用户测量并反馈的所述发送波束的平均信道增益包括利用无线链路接收所述发送波束的平均信道增益。

在某些实施方式中，所述选取所述发送波束的平均信道增益最大的波束作为发送波束包括选取一个或多个平均信道增益最大的所述发送波束。

在某些实施方式中，若所述无线局域网采用时分双工方式，则在下行通信中，所有所述发送波束的平均信道增益与上行通信中所有所述接收波束的平均信道增益一一对应，选择所有所述接收波束中平均信道增益最大的接收波束作为最优发送波束。

本发明实施方式的利用可见光定位进行MIMO波束选择的控制装置，用于控制无线局域网的接入点，所述控制装置包括获取模块、第一处理模块、第一传输模块、第二处理模块及第二传输模块。所述获取模块用于控制所述光源发送标识信号以得到所述光源的关联用户集合；所述第一处理模块用于在上行通信中，判断是否保存与所述关联用户集合中的一个用户之间通信的各个接收波束对应的平均信道增益，若已保存则选取所述平均信道增益最大的波束作为最优接收波束，若未保存则测量未保存的所述接收波束的平均信道增益以得到所有所述接收波束的信道平均增益并选取平均信道增益最大的波束作为最优接收波束；所述第一传输模块用于利用所述最优接收波束与所述关联用户集合中的所有用户进行上行通信；所述第二处理模块用于在下行通信中，判断是否保存与所述关联用户集合中的一个用户之间通信的各个发送波束对应的平均信道增益，若已保存则选取所述发送波束的平均信道增益最大的波束作为发送波束，若未保存则测量未保存的所述发送波束的平均信道增益以得到所有所述发送波束的信道平均增益并选取平均信道增益最大的波束作为最优发送波束；所述第二传输模块用于利用所述最优发送波束与所述关联用户集合中的所有用户进行下行通信。

在某些实施方式中，所述获取模块包括发送模块、反馈模块及划分模块。所述发送模块用于控制所述光源周期地发送所述标识信号，所述反馈模块用于控制所述无线局域网中的至少一个用户反馈所述用户接收到的所述标识信号，所述划分模块用于划分至少一个用户为至少一个关联用户集合，每个所述关联用户集合内的每一个所述用户的所述标识信号相同。

在某些实施方式中，所述第一处理模块包括第三处理子模块、及第四处理子模块。所述第三处理子模块用于利用所述未保存的接收波束接收所述关联用户集合中的一个用户传输的信号；所述第四处理子模块用于利用所述信号测量所述未测量波束的平均信道增益。

在某些实施方式中，所述第二处理模块包括选择模块、接收模块及第五处理子模块。所述选择模块用于选择未保存的所述发送波束中的任一发送波束传输信号；所述接收模块用于接收所述关联用户集合中的一个用户测量并反馈的所述发送波束的平均信道增益；所述第五处理子模块用于判断是否保存所有所述发送波束的平均信道增益，若已保存则返回所述步骤选取所述发送波束的平均信道增益最大的波束作为发送波束，若未保存则返回所述步骤选择未保存的所述发送波束中的任一发送波束传输信号以测量其他未保存的所述发送波束的平均信道增益。

本发明实施方式的控制方法和控制装置利用可见光通信的定位能力，将同一个光源照射范围内的用户划分为关联用户集合，在测量出各个可用发送或接收波束的平均信道增益后，从所有的发送或接收波束中选取平均信道增益最大的波束作为最优发送或接收波束，并利用最优发送或接收波束与关联用户集合中的所有用户进行通信，降低了通信开销，提升传输效率。此外，本发明实施方式的控制方法和控制装置可用于采用时分双工的通信系统也可用于采用频分双工的通信系统，实用性强。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明实施方式的控制方法的流程示意图；

图2是本发明实施方式的控制装置的功能模块示意图；

图3是本发明实施方式的控制方法的上行通信的流程示意图；

图4是本发明实施方式的控制装置的另一功能模块示意图；

图5是本发明实施方式的控制方法的下行通信的流程示意图。

主要元件符号说明：

控制装置10、获取模块11、发送模块111、反馈模块112、划分模块113、第一处理模块12、第三处理子模块121、第四处理子模块122、第一传输模块13、第二处理模块14、选择模块141、接收模块142、第五处理子模块143、第二传输模块15。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

请参阅图1，本发明实施方式的控制方法用于控制无线局域网的接入点，控制方法包括以下步骤：

S11：控制所述光源发送标识信号以得到所述光源的关联用户集合；

S12：在上行通信中，判断是否保存与所述关联用户集合中的一个用户之间通信的各个接收波束对应的平均信道增益，若已保存则选取所述平均信道增益最大的波束作为最优接收波束，若未保存则测量未保存的所述接收波束的平均信道增益以得到所有所述接收波束的信道平均增益并选取平均信道增益最大的波束作为最优接收波束；

S13：利用所述最优接收波束与所述关联用户集合中的所有用户进行上行通信；

S14：在下行通信中，判断是否保存与所述关联用户集合中的一个用户之间通信的各个发送波束对应的平均信道增益，若已保存则选取所述发送波束的平均信道增益最大的波束作为发送波束，若未保存则测量未保存的所述发送波束的平均信道增益以得到所有所述发送波束的信道平均增益并选取平均信道增益最大的波束作为最优发送波束；

S15：利用所述最优发送波束与所述关联用户集合中的所有用户进行下行通信。

请参阅图2，本发明实施方式的控制方法可以由本发明实施方式的控制装置10实施。

控制装置10包括获取模块11、第一处理模块12、第一传输模块13、第二处理模块14及第二传输模块15。获取模块11用于控制所述光源发送标识信号以得到所述光源的关联用户集合；第一处理模块12用于在上行通信中，判断是否保存与所述关联用户集合中的一个用户之间通信的各个接收波束对应的平均信道增益，若已保存则选取所述平均信道增益最大的波束作为最优接收波束，若未保存则测量未保存的所述接收波束的平均信道增益以得到所有所述接收波束的信道平均增益并选取平均信道增益最大的波束作为最优接收波束；第一传输模块13用于利用所述最优接收波束与所述关联用户集合中的所有用户进行上行通信；第二处理模块14用于在下行通信中，判断是否保存与所述关联用户集合中的一个用户之间通信的各个发送波束对应的平均信道增益，若已保存则选取所述发送波束的平均信道增益最大的波束作为发送波束，若未保存则测量未保存的所述发送波束的平均信道增益以得到所有所述发送波束的信道平均增益并选取平均信道增益最大的波束作为最优发送波束；第二传输模块15用于利用所述最优发送波束与所述关联用户集合中的所有用户进行下行通信。

也即是说，步骤S11可以由获取模块11实现，步骤S12可以由第一处理模块12实现，步骤S13可以由第一传输模块13实现，步骤S14可以由第二处理模块14实现，步骤S15可以由第二传输模块15实现。

如此，由于可见光具有方向性，同一光源照射范围内的用户的地理位置比较相近，因此可将同一光源照射范围内的用户划分为一个关联用户集合。在得到所有接收或发送波束的平均信道增益后，从中所有发送或接收波束中选取平均信道增益最大的发送或接收波束作为最优发送或接收波束，接入点利用最优发送或接收波束与关联用户集合中的所有用户进行通信，避免了接入点与各个用户通信前均需要进行一次最优发送或接收波束选取的过程，减小了通信开销，提高了传输效率。

请参阅图3，在某些实施方式中，步骤S11包括以下子步骤：

S111：控制所述光源周期地发送所述标识信号；

S112：控制所述无线局域网中的至少一个用户反馈所述用户接收到的所述标识信号；及

S113：划分所述至少一个用户为至少一个关联用户集合，每个所述关联用户集合内的每一个所述用户的所述标识信号相同。

请参阅图4，在某些实施方式中，获取模块11包括发送模块111、反馈模块112及划分模块113。发送模块111用于控制所述光源周期地发送所述标识信号，反馈模块112用于控制所述无线局域网中的至少一个用户反馈所述用户接收到的所述标识信号，划分模块113用于划分至少一个用户为至少一个关联用户集合，每个所述关联用户集合内的每一个所述用户的所述标识信号相同。

也即是说，步骤S111可以由发送模块111实现，步骤S112可以由反馈模块112实现，步骤S113可以由划分模块113实现。

如此，将同一个光源照射范围内的用户划分为一个关联用户集合，由于关联用户集合中的所有用户的所处位置相近，因此，便于接入点用相同的最优发送或接收波束与关联用户集合中的所有用户进行通信以减小通信开销。

请再参阅图1和图3，在某些实施方式中，步骤S122测量未保存的所述接收波束的平均信道增益包括以下子步骤：

S1221：利用所述未保存的接收波束接收所述关联用户集合中的一个用户传输的信号；及

S1222：利用所述信号测量所述未保存的接收波束的平均信道增益。

请参阅图4，在某些实施方式中，第一处理模块12包括第三处理子模块121及第四处理子模块122。第三处理子模块121用于利用所述未保存的接收波束接收所述关联用户集合中的一个用户传输的信号，第四处理子模块122用于利用所述信号测量所述未测量波束的平均信道增益。

也即是说，步骤S1221可以由第三处理子模块121实现，步骤S1222可以由第四处理子模块122实现。

如此，在上行通信中，由于接入点具有波束成形功能，因此，用户终端发送数据后，接入点用尚未测量平均信道增益的接收波束接收用户终端发送的数据，从而得到未保存的接收波束的平均信道增益，最后从所有接收波束中选取增益最大的作为最优接收波束。

在某些实施方式中，选选取平均信道增益最大的波束作为接收波束包括选取一个或多个平均信道增益最大的接收波束。

可以理解，接入点具有多组天线，波束成形技术采用一组平均信道增益最大的接收波束进行数据接收以改善接收的信噪比，提高数据接收的准确性。因此，在可用接收波束中，可以选择一个平均信道增益最大的接收波束或一组平均信道增益最大的接收波束进行数据接收。

请参阅图1和图5，在某些实施方式中，步骤S142测量未保存的所述发送波束的平均信道增益包括以下子步骤：

S1421：选择未保存的所述发送波束中的任一发送波束传输信号；

S1422：接收所述关联用户集合中的一个用户测量并反馈的所述发送波束的平均信道增益；及

S1423：判断是否保存所有所述发送波束的平均信道增益，若已保存则返回步骤S143选取所述发送波束的平均信道增益最大的波束作为发送波束，若未保存则返回步骤S1421选择未保存的所述发送波束中的任一发送波束传输信号以测量其他未保存的所述发送波束的平均信道增益。

请再参阅图4，在某些实施方式中，第二处理模块14包括选择模块141、接收模块142及第五处理子模块143。选择模块141用于选择未保存的所述发送波束中的任一发送波束传输信号；接收模块142用于接收所述关联用户集合中的一个用户测量并反馈的所述发送波束的平均信道增益；第五处理子模块143判断是否保存所有所述发送波束的平均信道增益，若已保存则返回步骤S143选取所述发送波束的平均信道增益最大的波束作为发送波束，若未保存则返回步骤S1421选择未保存的所述发送波束中的任一发送波束传输信号以测量其他未保存的所述发送波束的平均信道增益。

也即是说，步骤S1421可以由选择模块141实现，步骤S1422可以由接收模块142实现，步骤S1423可以由第五处理子模块143实现。

可以理解，用户终端一般为单天线，因此不具有波束成形技术。因此，接入点需要选择未测量的发送波束中的一个发送数据以得到用户终端测量并反馈的对应发送波束的平均信道增益。随后再判断是否已测量完所有的发送波束的信道增益，若未测量完毕则继续选择未测量的发送波束中的一个进行数据传输以得到平均信道增益，直至测量出所有的发送波束的信道增益。

在某些实施方式中，接收关联用户集合中的一个用户测量并反馈的发送波束的平均信道增益包括利用无线链路接收发送波束的平均信道增益。

可以理解，用户终端一般不能够提供足够亮度的光源进行数据传输，因此，需要通过无线链路，如wifi链路等将数据反馈至接入点。

在某些实施方式中，选取发送波束的平均信道增益最大的波束作为发送发送波束包括选取一个或多个平均信道增益最大的发送波束。

可以理解，接入点具有多根天线，可以使用多个波束发送数据至用户终端。在可用的发送波束中选择一组平均信道增益最大的发送波束，并在发送时对这一组发送波束赋予一定的权值，使得用户终端接收到的信号轻度更强。

在某些实施方式中，若无线局域网采用时分双工的方式，则在下行通信中，所有发送波束的平均信道增益与上行通信中所有接收波束的平均信道增益一一对应，选择所有接收波束的平均信道增益中增益最大的接收波束作为最优发送波束。

可以理解，在时分双工的通信系统中，上行通信和下行通信使用的无线信道相同，因此，下行通信中各个发送波束的平均信道增益与上行通信系统中各个接收波束的平均信道增益一一对应。如此，在时分双工通信系统的下行通信过程中，若已知上行通信的接收波束的平均信道增益，则最优发送波束只需从所有接收波束中进行选取，而无需进行所有发送波束的平均信道增益测量。因此，本发明实施方式的控制方法和控制装置可灵活应用于时分双工或频分双工的通信系统。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施方式，可以理解的是，上述实施方式是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施方式进行变化、修改、替换和变型。

Claims

1.一种利用可见光定位进行MIMO波束选择的控制方法，用于控制无线局域网接入点，其特征在于，所述接入点包括光源，所述控制方法包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述控制所述光源发送标识信号以得到所述光源的关联用户集合包括以下子步骤：

控制所述光源周期地发送所述标识信号；

3.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述测量未保存的所述接收波束的平均信道增益包括以下子步骤：

利用所述信号测量所述未保存的接收波束的平均信道增益。

4.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述选取平均信道增益最大的波束作为接收波束包括选取一个或多个平均信道增益最大的所述接收波束。

5.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述测量未保存的所述发送波束的平均信道增益包括以下子步骤：

选择未保存的所述发送波束中的任一发送波束传输信号；

6.如权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述接收所述关联用户集合中的一个用户测量并反馈的所述发送波束的平均信道增益包括利用无线链路接收所述发送波束的平均信道增益。

7.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述选取所述发送波束的平均信道增益最大的波束作为发送波束包括选取一个或多个平均信道增益最大的所述发送波束。

8.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，若所述无线局域网采用时分双工方式，则在下行通信中，所有所述发送波束的平均信道增益与上行通信中所有所述接收波束的平均信道增益一一对应，选择所有所述接收波束中平均信道增益最大的接收波束作为最优发送波束。

9.一种利用可见光定位进行MIMO波束选择的控制装置，用于控制无线局域网的接入点，其特征在于，所述接入点包括光源，所述控制装置包括：

获取模块，所述获取模块用于控制所述光源发送标识信号以得到所述光源的关联用户集合；

第一处理模块，所述第一处理模块用于在上行通信中，判断是否保存与所述关联用户集合中的一个用户之间通信的各个接收波束对应的平均信道增益，若已保存则选取所述平均信道增益最大的波束作为最优接收波束，若未保存则测量未保存的所述接收波束的平均信道增益以得到所有所述接收波束的信道平均增益并选取平均信道增益最大的波束作为最优接收波束；

第一传输模块，所述第一传输模块用于利用所述最优接收波束与所述关联用户集合中的所有用户进行上行通信；

第二处理模块，所述第二处理模块用于在下行通信中，判断是否保存与所述关联用户集合中的一个用户之间通信的各个发送波束对应的平均信道增益，若已保存则选取所述发送波束的平均信道增益最大的波束作为发送波束，若未保存则测量未保存的所述发送波束的平均信道增益以得到所有所述发送波束的信道平均增益并选取平均信道增益最大的波束作为最优发送波束；

第二传输模块，所述第二传输模块用于利用所述最优发送波束与所述关联用户集合中的所有用户进行下行通信。

10.如权利要求9所述的控制装置，其特征在于，所述获取模块包括：

发送模块，所述发送模块用于控制所述光源周期地发送所述标识信号；

反馈模块，所述反馈模块用于控制所述无线局域网中的至少一个用户反馈所述用户接收到的所述标识信号；及

划分模块，所述划分模块用于划分至少一个用户为至少一个关联用户集合，每个所述关联用户集合内的每一个所述用户的所述标识信号相同。

11.如权利要求9所述的控制装置，其特征在于，所述第一处理模块包括：

第三处理子模块，所述第三处理子模块用于利用所述未保存的接收波束接收所述关联用户集合中的一个用户传输的信号；

第四处理子模块，所述第四处理子模块用于利用所述信号测量所述未保存的接收波束的平均信道增益。

12.如权利要求9所述的控制装置，其特征在于，所述第二处理模块包括：

选择模块，所述选择模块用于选择未保存的所述发送波束中的任一发送波束传输信号；

接收模块，所述接收模块用于接收所述关联用户集合中的一个用户测量并反馈的所述发送波束的平均信道增益；及

第五处理子模块，所述第五处理子模块用于判断是否保存所有所述发送波束的平均信道增益，若已保存则返回所述步骤选取所述发送波束的平均信道增益最大的波束作为发送波束，若未保存则返回所述步骤选择未保存的所述发送波束中的任一发送波束传输信号以测量其他未保存的所述发送波束的平均信道增益。