CN113287349A - 使用与无线通信系统协作的感测系统的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

描述了使用与无线通信系统协作的感测系统的方法和系统。坐标信息(其可以来自感测系统、来自电子设备、或来自网络侧设备)和信号有关信息(其可以来自无线系统)彼此相关联。关联信息可以用于无线通信管理，诸如波束管理操作等。

Description

使用与无线通信系统协作的感测系统的方法和装置
相关申请的交叉引用
本公开要求于2019年2月22日提交的申请号为62/809,053、标题为“METHODS ANDAPPARATUSES USING SENSING SYSTEM IN COOPERATION WITH WIRELESS COMMUNICATIONSYSTEM(使用与无线通信系统协作的感测系统的方法和装置)”的美国临时专利申请的优先权，以及于2020年2月19日提交的申请号为16/795,137、标题为“METHODS AND APPARATUSESUSING SENSING SYSTEM IN COOPERATION WITH WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM(使用与无线通信系统协作的感测系统的方法和装置)”的美国专利申请的优先权，以上专利申请的全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本公开涉及使用与无线通信系统协作的感测系统的方法和装置，以便例如辅助波束管理操作。
背景技术
在典型的现代无线电通信系统(诸如，宽带码分多址(wide band code divisionmultiple access,WCDMA)、长期演进(long-term evolution,LTE)、第五代(5thGeneration,5G)、Wi-Fi等)中，许多电子设备(electronic device,ED)(其也可以称为客户端、终端、用户设备(user equipment,UE)、移动站等)可以无线连接至基站(base station,BS)(其也可以称为基地收发信台(base transceiver station,BTS)、Node-B、eNodeB、gNB、接入点(access point,AP)、传输点(transmission point,TP)等)，或与基站相关联。ED和BS均没有对其他方的空间位置(例如，3D坐标和速度)的完全了解。通过来自ED的测量信息(例如，信号强度、信道响应、信道质量以及其他可能性)和/或其他反馈，BS可以估算关联ED的位置。在实践中，对其关联ED(尤其是移动的ED)的位置或位置的某些方面(例如，ED与BS的相对方向)有良好了解的BS，通过减少控制和调度开销而为系统提供整体利益。
波束成形技术在实践中已经被广泛使用。典型的波束成形操作调谐天线阵列(也称为天线集合或阵列天线)，以形成定向无线电波束。例如，发射器可以执行波束成形而将能量集中在无线电波束的主瓣上，以将无线电波束导向目标接收器。类似地，执行波束成形的接收器能够调谐其自身的天线阵列而将无线电波束导向目标发射器波束，以便帮助降低接收灵敏度阈值。如果一个发射器的波束指向目标接收器波束，并且目标接收器的波束指向发射器波束，则建立了良好质量的链接，使得接收器能够变成为发射器，并且反之亦然。这可以称为波束对。
在毫米波(mmWave)无线通信(例如，约28GHz频段或28GHz频段以上)中，波束管理可能具有挑战性。一个原因是因为毫米波无线电波束通常相对较窄(例如，可能具有约2度-7度的波束角度)，结果是毫米波通信中的波束管理变得对设备移动性敏感。还有，毫米波信号通常具有差的穿透能力和衍射能力，并且通常无法传输通过固态障碍物。因此，例如由于设备在障碍物后面移动，则可能有必要路由替代波束。
因此，期望提供一种方式来改善针对移动设备的波束管理，包括针对毫米波无线通信的波束管理。
发明内容
在一些示例中，本公开描述了可以用于辅助无线电信系统的操作的感测系统。感测系统可以包括提供坐标信息的位置系统。
从波束管理交互得到的信息可以帮助将来自位置系统的坐标信息与在无线系统中注册的设备标识符相关联。在一些示例中，可以使用机器学习。
在一些示例中，可以由ED或诸如BS的网络设备提供的ED的坐标信息可以帮助将来自位置系统的感测对象与在无线系统中注册的(一个或多个)设备标识符相关联。
在各种示例中，本公开描述了使用来自位置系统的坐标信息来辅助无线系统中的无线通信的波束管理。在一些示例中，可以使用机器学习。
在各种示例中，本公开描述了可以帮助确定ED的3D位置并且可以在很少或没有无线通信开销的情况下辅助进行波束成形的方法和系统。
本文公开的示例可以帮助改善资源管理效率，包括针对毫米波无线通信。其他无线电频段中的通信(例如，6GHz以下的通信)也可以从所公开的一些示例中受益。
本文公开的示例可以使得能够采集关于ED的位置、移动和/或无线通信量的有用信息。
在一些示例中，本文描述的感测系统可以用于监测ED处和/或环境中某些事件的发生。感测系统可以使用无线系统来生成这种事件的通知。
在一些示例中，本文描述的位置系统(其可以是感测系统的一部分)可以用于对采集的信息进行分析，并且可以生成对各种传感器的请求以采集期望的信息(例如，基于来自第三方的请求或基于来自作为感测系统和/或无线系统的一部分的实体的请求)。
在一些示例中，可以从ED本身或从关联BS(或其他网络侧设备)获取与ED的位置有关的坐标信息。在一些示例中，可以基于获取的坐标信息来生成或更新信号有关地图。信号有关地图可以使得能够基于ED的预测的或预期的未来坐标位置来预测有用的无线通信参数。
在一些示例中，本公开描述了一种方法，该方法包括：获取表示电子设备(ED)的空间位置的坐标信息的集合；获取与来自ED的无线信令有关的信号有关信息的集合；生成关联信息的集合，用于将坐标信息的集合与信号有关信息的集合相关联；以及提供关联信息的集合，用于执行无线通信管理。
在一些示例中，本公开描述了一种系统，该系统包括：存储机器可执行指令的存储器；以及耦合至存储器的处理单元，该处理单元被配置为执行指令以使系统：获取表示电子设备(ED)的空间位置的坐标信息的集合；获取与来自ED的无线信令有关的信号有关信息的集合；生成关联信息的集合，用于将坐标信息的集合与信号有关信息的集合相关联；以及提供关联信息的集合，用于执行无线通信管理。
在一些示例中，本公开描述了一种计算机可读介质，其上编码有机器可执行指令，其中当由系统的处理单元执行指令时，指令使系统：获取表示电子设备(ED)的空间位置的坐标信息的集合；获取与来自ED的无线信令有关的信号有关信息的集合；生成关联信息的集合，用于将坐标信息的集合与信号有关信息的集合相关联；以及提供关联信息的集合，用于执行无线通信管理。
在一些示例中，生成关联信息的集合可以包括：获取与信号有关信息的集合相关联的信号有关地图；以及基于获取的信号有关地图和获取的坐标信息的集合生成更新的信号有关地图。
在一些示例中，生成关联信息的集合可以进一步包括：将获取的坐标信息与获取的信号有关信息的集合相关联。
在一些示例中，获取的信号有关地图可以基于ED为静止的而确定。
在一些示例中，更新的信号有关地图可以基于ED为非静止的而生成。
在一些示例中，更新的信号有关地图可以包括非静止的ED的预测坐标位置。
在一些示例中，信号有关信息可以包括以下项中的一者或多者：ED的UE-ID；由ED测量的信道状况；发射器波束角度；接收器波束角度；或波束功率。
附图说明
现在将以示例方式参考附图，这些附图示出本申请的示例实施例，并且在附图中：
图1是适合实现本文描述的示例的示例通信系统的示意图；
图2和图3是分别示出适合实现本文描述的示例的示例计算单元和示例基站的框图；
图4示出了数字波束成形与模拟波束成形之间的一些区别；
图5示出了视距波束对与非视距波束对之间的一些区别；
图6示出了用于建立波束对的示例通信集合；
图7是示出了基站和设备协商建立波束对的示例的示意图；
图8是示出了基站和两个设备协商建立波束对的示例的示意图，其中一个设备具有移动性；
图9是包含多个小型小区的示例宏小区的示意图；
图10是根据本文公开的一些示例与无线系统一起使用位置系统的示意图；
图11示出了使用机器学习来识别与设备使用相关联的人的姿势；
图12是根据本文公开的一些示例的位置系统中的示例模块和子系统的示意图；
图13A和图13B是示出了可以如何使用无线信号来计算设备位置的示意图；
图14A和图14B是根据本文公开的一些示例的分别用于预测可能的ED位置和用于预测合适的波束对的示例机器学习系统的示意图；
图15是根据本文公开的一些示例的连接至两个通信频段的示例设备的示意图；
图16和图17是根据本文公开的一些示例的用于预测信道状况的示例机器学习系统的示意图；
图18示出了根据本文公开的一些示例使用预测信息来准备波束对，以考虑移动障碍物；
图19A和图19B示出了根据本文公开的一些示例使用预测信息来准备波束对，以考虑移动设备；
图20是根据本文公开的一些示例的M-MIMO通信的示例的示意图；
图21示出了根据本文公开的一些示例由基站使用两个同时波束对来与两个不同设备进行通信；
图22示出了根据本文公开的一些示例由基站使用两个同时波束对来与单个设备进行通信；
图23是用于将来自位置系统的坐标信息与在无线系统中注册的设备标识符相关联的示例方法的流程图；
图24是用于构建信号有关地图以将信号有关信息与地理信息相关联的示例方法的流程图；以及
图25是用于使用信号有关地图来辅助无线通信的示例方法的流程图。
可能已经在不同的图中使用相似附图标记来表示相似部件。
具体实施方式
图1示出了一种示例无线通信系统100(也称为无线系统100)，在该无线系统中可以实现本公开的实施例。通常，无线系统100使得多个无线元件或有线元件能够传送数据和其他内容。无线系统100可以使得内容(例如，声音、数据、视频、文本等)能够在系统100的实体之间进行传送(例如，经由广播、窄播、用户设备到用户设备等)。无线系统100可以通过共享资源(诸如带宽)来进行操作。
在该示例中，无线系统100包括电子设备(ED)110a-110c(通常称为ED 110)、无线电接入网络(radio access netowrk,RAN)120a-120b(通常称为RAN 120)、核心网络130、公共交换电话网络(public switched telephone network,PSTN)140、因特网150和其他网络160。尽管在图1中示出一定数量的这些部件或元件，但是无线系统100中可以包括任何合理数量的这些部件或元件。
ED 110被配置为在无线系统100中进行操作、进行通信或进行这两者。例如，ED110被配置为经由无线通信信道或有线通信信道进行发射、进行接收或进行这两者。每个ED110表示任何适合用于无线操作的最终用户设备，并且可以包括这样的设备(或可以称为)如用户设备/装置(UE)、无线发射/接收单元(wireless transmit/receive unit,WTRU)、移动站、固定的或移动的订户单元、蜂窝电话、站台(station,STA)、机器类型通信(machinetype communication,MTC)设备、个人数字助理(personal digital assistant,PDA)、智能电话、便携式计算机、台式计算机、平板电脑、无线传感器或消费电子设备，以及其他可能性。
每个ED 110配置有相应的唯一标识符(ID)，诸如标识号，该唯一标识符对于无线系统100中的ED 110是唯一的。ED 110的唯一ID通常可以称为设备ID或ED ID。例如，ED 110的唯一ID可以是国际移动订户身份(international mobile subscriber identity,IMSI)、永久设备标识符(permanent equipmet identifier,PEI)、订阅永久标识符(subscription permanent identifier,SUPI)或可以用作唯一设备ID的任何其他合适标识符。
在图1中，RAN 120分别包括基站(BS)170a-170b(通常称为BS 170)。每个BS 170被配置为与ED 110中的一个或多个ED以无线方式进行接口连接，以使得能够接入任何其他BS170、核心网络130、PSTN 140、因特网150和/或其他网络160。例如，BS 170可以包括(或是)若干众所周知的设备中的一者或多者，诸如基地收发信台(BTS)、无线电基站、节点B(NodeB)、演进型NodeB(evolved NodeB,eNodeB)、家庭eNodeB、gNodeB(有时称为“吉比特”节点B)、传输点(TP)、发射和接收点(transmit and receive point,TRP)、站点控制器、接入点(AP)或无线路由器，以及其他可能性。任何ED 110可以替代地或另外地被配置为与任何其他BS 170、因特网150、核心网络130、PSTN 140、其他网络160或前述的任何组合进行接口连接、访问或通信。无线系统100可以包括RAN，诸如RAN 120b，其中如图所示，对应的BS170b经由因特网150接入核心网络130。
ED 110和BS 170是可以被配置为实现本文描述的功能性和/或实施例中的一些或全部的通信设备的示例。在图1所示的实施例中，BS 170a形成RAN 120a的一部分，RAN 120a可以包括其他BS、(一个或多个)基站控制器(base station controller,BSC)、(一个或多个)无线电网络控制器(radio network controller,RNC)、中继节点、元件和/或设备。任何BS 170可以是如图所示的单个元件，或分布在对应RAN中的多个元件，或其他方式。而且，BS170b形成RAN 120b的一部分，RAN 120b可以包括其他BS、元件和/或设备。每个BS 170在特定地理地区或区域(有时称为“小区”或“覆盖区域”)内发射和/或接收无线信号。可以将小区进一步划分为小区扇区，并且BS 170可以例如采用多个收发器来向多个扇区提供服务。在一些实施例中，可以建立无线电接入技术支持的微微小区或毫微微小区。宏小区可以包括有一个或多个较小型小区。在一些实施例中，对于每个小区可以使用多个收发器，例如使用多输入多输出(multiple-input multiple-output,MIMO)技术。所示出的RAN 120的数量仅是示例性的。当设计无线系统100时，可以考虑任何数量的RAN。
BS 170使用无线通信链路(例如，射频(radio frequency,RF)、微波、红外(infrared,IR)等)通过一个或多个空中接口190与ED 110中的一个或多个ED进行通信。空中接口190可以利用任何合适的无线电接入技术。例如，无线系统100可以在空中接口190中实现一种或多种信道接入方法，诸如码分多址(code division multiple access,CDMA)、时分多址(time division multiple access,TDMA)、频分多址(frequency divisionmultiple access,FDMA)、正交FDMA(orthogonal FDMA,OFDMA)或单载波FDMA(single-carrier FDMA,SC-FDMA)。
BS 170可以实施通用移动电信系统(Universal Mobile TelecommunicationSystem,UMTS)地面无线电接入(Terrestrial Radio Access,UTRA)来使用宽带CDMA(WCDMA)建立空中接口190。这样做，BS 170可以实现诸如高速分组接入(high speedpacket access,HSPA)、HSPA+的协议，可选地包括高速下行链路分组接入(high speeddownlink packet access,HSDPA)、高速上行链路分组接入(high speed uplink packetaccess,HSUPA)或这两者。替代地，BS 170可以使用LTE、LTE-A和/或LTE-B与演进型UTMS地面无线电接入(Evolved UTMS Terrestrial Radio Access,E-UTRA)建立空中接口190。可以预期，无线系统100可以使用多信道接入功能性，包括诸如上述的这些方案。用于实现空中接口的其他无线电技术包括IEEE 802.11、802.15、802.16、CDMA2000、CDMA2000 1X、CDMA2000 EV-DO、IS-2000、IS-95、IS-856、GSM、EDGE和GERAN。当然，可以利用其他多接入方案和无线协议。
RAN 120与核心网络130进行通信，以向ED 110提供各种服务，诸如声音、数据和其他服务。RAN 120和/或核心网络130可以与一个或多个其他RAN(未示出)进行直接或间接通信，该其他RAN可以是或可以不是由核心网络130直接服务的，并且可以采用或可以不采用与RAN 120a、RAN 120b或这两者相同的无线电接入技术。核心网络130还可以用作(i)RAN120或ED 110或这两者与(ii)其他网络(诸如PSTN 140、因特网150和其他网络160)之间的网关接入。此外，ED 110中的一些或全部ED可以包括通过使用不同的无线技术和/或协议的不同的无线链路来与不同的无线网络进行通信的功能性。代替无线通信(或除了无线通信之外)，ED 110可以经由有线通信信道与服务提供者或交换机(未示出)以及与因特网150进行通信。PSTN 140可以包括用于提供普通老式电话服务(plain old telephone service,POTS)的电路交换电话网络。因特网150可以包括计算机网络和子网(内联网)或这两者，并且结合有诸如因特网协议(Internet Protocol,IP)、传输控制协议(TransmissionControl Protocol,TCP)、用户数据报协议(User Datagram Protocol,UDP)的协议。ED 110可以是能够根据多种无线电接入技术进行操作的多模设备，并且结合有对此进行支持所必需的多个收发器。
在本公开中，术语“网络侧”不一定指代特定网络(诸如核心网络130、PSTN 140、因特网150或(一个或多个)其他网络160)，而是可以代替地用于指代无线系统100中除ED 110外的部件。因而，在本公开中，无线系统100中除ED 110外的部件可以称为网络侧设备(或网络侧部件)。
图2和图3示出了可以实现根据本公开的方法和教导的示例设备。特别地，图2示出了示例计算单元(例如，服务器或数据中心)200，并且图3示出了示例基站170。这些部件可以在无线系统100中或在任何其他合适的系统(例如，下文进一步讨论的位置系统和/或关联系统)中使用。
如图2所示，计算单元200包括至少一个处理单元201。处理单元201实现计算单元200的各种处理操作。例如，处理单元201可以执行计算单元200的信号编码、数据处理、功率控制、输入/输出处理或任何其他功能性。处理单元201还可以被配置为实现本文中更加详细描述的功能性和/或实施例中的一些或全部。每个处理单元201包括被配置为执行一种或多种操作的任何合适的处理或计算设备。每个处理单元201可以例如包括微处理器、微控制器、数字信号处理器、现场可编程门阵列或专用集成电路。
计算单元200还包括用于有线通信和/或无线通信的至少一个通信接口202。每个通信接口202包括用于生成用于无线或有线发射的信号和/或处理无线或有线地接收的信号的任何合适结构。该示例中的计算机单元200包括至少一个天线204(在其他示例中，可以省略天线204)。每个天线204包括用于发射和/或接收无线信号或有线信号的任何合适结构。可以在计算单元200中使用一个或多个通信接口202。可以在计算单元200中使用一个或多个天线204。在一些示例中，一个或多个天线204可以是天线阵列204，该天线阵列可以用于执行波束成形和波束控制(beam steering)操作。尽管示出为单个功能单元，但是计算单元200还可以使用至少一个发射器接口和至少一个独立的接收器接口来实现。
计算单元200还包括一个或多个输入/输出设备206或输入/输出接口(诸如，到因特网150的有线接口)。(一个或多个)输入/输出设备206允许与用户或网络中的其他设备进行交互。每个输入/输出设备206包括用于向用户提供信息或从用户接收信息的任何合适结构，诸如扬声器、麦克风、小键盘、键盘、显示器或触摸屏，包括网络接口通信。
此外，计算单元200包括至少一个存储器208。存储器208存储由计算单元200使用、生成或采集的指令和数据。例如，存储器208可以存储软件指令或模块，这些软件指令或模块被配置为实现本文描述的功能性和/或实施例中的一些或全部并且由(一个或多个)处理单元201执行。每个存储器208包括任何(一个或多个)合适的易失性和/或非易失性存储和检索设备。可以使用任何合适类型的存储器，诸如随机存取存储器(random accessmemory,RAM)、只读存储器(read only memory,ROM)、硬盘、光盘、订户身份模块(subscriber identity module,SIM)卡、记忆棒、安全数字(secure digital,SD)存储卡等。
如图3所示，基站170包括至少一个处理单元250、至少一个发射器252、至少一个接收器254、一个或多个天线256、至少一个存储器258和一个或多个输入/输出设备或接口266。调度器253可以耦合至处理单元250。调度器253可以包括在基站170内或独立于基站170进行操作。处理单元250实现基站170的各种处理操作，诸如信号编码、数据处理、功率控制、输入/输出处理或任何其他功能性。处理单元250还可以被配置为实现本文描述的功能性和/或实施例中的一些或全部。每个处理单元250包括被配置为执行一种或多种操作的任何合适的处理或计算设备。每个处理单元250可以例如包括微处理器、微控制器、数字信号处理器、现场可编程门阵列或专用集成电路。
每个发射器252包括用于生成用于无线或有线发射至一个或多个ED 110或其他设备的信号的任何合适结构。每个接收器254包括用于处理从一个或多个ED 110或其他设备无线或有线地接收的信号的任何合适结构。尽管示出为独立的部件，但是至少一个发射器252和至少一个接收器254可以组合为收发器。每个天线256包括用于发射和/或接收无线信号或有线信号的任何合适结构。尽管在此示出公共天线256既耦合至发射器252也耦合至接收器254，但是一个或多个天线256可以耦合至(一个或多个)发射器252，并且一个或多个独立的天线256可以耦合至(一个或多个)接收器254。在一些示例中，一个或多个天线256可以是天线阵列，该天线阵列可以用于波束成形和波束控制操作。每个存储器258包括任何(一个或多个)合适的易失性和/或非易失性存储和检索设备，诸如以上关于ED 110描述的那些。存储器258存储由基站170使用、生成或采集的指令和数据。例如，存储器258可以存储软件指令或模块，这些软件指令或模块被配置为实现本文描述的功能性和/或实施例中的一些或全部并且由(一个或多个)处理单元250执行。
每个输入/输出设备/接口266允许与用户或网络中的其他设备进行交互。每个输入/输出设备/接口266包括用于向用户提供信息或从用户接收/提供信息的任何合适结构，包括网络接口通信。
再次参考图1。在ED 110具有移动性的示例中，关于ED 110的空间位置的信息(例如，基于哪个波束方向或哪个小区用于为每个ED 110提供覆盖)可以帮助BS 170管理与关联ED 110的信道控制和调度。
为了使BS 170确定关联ED的位置，传统上，BS 170广播下行链路(downlink,DL)参考信号，诸如LTE中的信标信号或5G新无线(New Radio,NR)中的同步信号(synchronization signal,SS)。ED 110周期性地测量这些参考信号上的DL信号质量，并且在上行链路(uplink,UL)信号中将测量报告回(一个或多个)BS。在一些示例中，ED 110可以测量来自一个以上BS 170的DL信号质量。这些测量可以用于帮助ED 110选择驻留小区(camping cell)，并且这些测量还可以用于帮助核心网络130对该ED 110进行定位。在另一示例中，正积极收发数据的ED 110可以测量导频参考信号(诸如LTE和5G NR中的解调参考信号(demodulation reference signal,DMRS)或信道状态信息参考信号(channel stateinformation-reference signal,CSI-RS))上的信道质量，然后在UL传输中将那些测量报告回BS 170。
通常，许多无线系统操作都需要这种测量和反馈，诸如资源分配、切换管理、波束管理和移动性管理等。波束管理在波束成形技术中尤其重要。
天线波束成形是一种经由使用天线阵列生成的无线电波束传输数据的技术。天线阵列(也称为天线集合或阵列天线)中有许多单独的天线(也称为辐射元件或天线元件)。可以通过改变施加至阵列中的每个天线的信号的相位和幅度来改变由天线阵列生成的波束的方向。可以使用如图4所示的数字波束成形操作或模拟波束成形操作。在数字波束成形(在图4的顶部示出的示例)中，可以使用不同的天线来传输不同的数据流；可以使用具有不同功率并且指向不同方向的多个波束。例如，数字波束成形可以用于启用空分多址(SpaceDivision Multiple Access,SDMA)或MIMO技术。在模拟波束成形(在图4的底部示出的示例)中，使用天线阵列中的所有天线传输相同的数据流；将不同的波束成形权重(相位和幅度)施加至天线阵列中的天线，以形成通常具有一个主要主瓣的波束。与数字波束成形相比，模拟波束成形通常较不复杂，并且更具成本效益。然而，模拟波束成形通常仅传输一个数据流，并且一次生成单个波束。因而，使用模拟波束成形，通常以时间分隔的方式实施到位于不同方向的不同ED 110的DL传输。类似地，接收器波束通常一次仅聚焦在一个方向上。
毫米波(mmWave)频率通常是指约30GHz至约300GHz范围内的频率范围，其中波长在约10毫米至约1毫米之间。略微较低的频率(诸如28GHz)也可以视为毫米波频段的一部分，即使这种频率的波长大于10毫米。
已经发现，使用这种高频的无线通信具有某些特性。典型地，毫米波通信提供更多带宽用于无线通信，这可能带来更高的系统吞吐量。毫米波通信可以使得能够实现更加有效的频率重用(例如，由于更高的传播损耗)。毫米波通信中的传播损耗通常比使用6GHz以下频段的通信更加严重。这可能意味着毫米波更加适合于小型小区(例如直径小于约300米的小区)通信。波束成形技术可以用于节省毫米波通信中的功率。
毫米波通信可以利用天线阵列中的大量天线，以生成更窄的无线电波束。通常，波束成形技术的指向性是天线阵列中的天线数量的函数。天线阵列中的天线越多，无线电波束可以实现的指向性越高。天线的最小尺寸通常由波长决定，波长是载波频率的倒数。例如，6GHz以下频段(例如，用于2G、3G、4G或5G的6GHz以下无线通信)的载波通常需要相对较大的天线，这会限制实际波束成形天线阵列中天线的总数量。对于高频(例如，大约30GHz至300GHz的载波)，波长可以在厘米～毫米的量级，这帮助减小最小天线尺寸。这可以使得波束成形天线阵列实际上能够用更多数量的天线来实现，以便增强波束指向性。5G NR无线通信可能就是这种情况，其使用约28GHz作为载波频段(也称为毫米波频段)，并且使用约50GHz作为未授权频段。
毫米波通信通常具有低的衍射能力。毫米波中的无线电路径可以容易地被某些种类的固态对象(例如，车、建筑物、人等)阻挡，因此毫米波通信传统上可能依赖于视距(line-of-sight,LOS)连接。毫米波无线电路径在某些反射体(例如，金属表面)上可以具有良好的反射，这可以使得能够使用非视距(non-LOS,NLOS)无线电路径。
毫米波通信通常利用波束对。在波束对中，发射器波束方向和接收器波束方向可以共同提供良好的连接性。波束对中的发射器波束和接收器波束可以直接指向彼此(在图5的左侧示出的、LOS条件下)，或者可以通过反射路径耦合(在图5的右侧示出的、NLOS条件下)。波束对可以视为连接发射器和接收器的无线电路径，并且可以用于DL和UL这两者，时分双工(time division duplex,TDD)或频分双工(frequency division duplex,FDD)传输。在某些状况下，已建立的波束对可能突然变得过时(例如，由于移动障碍物导致无线电路径的阻挡)，并且可能没有足够的时间进行常规波束调整。BS与ED之间的路径连接可能丢失，因而触发对波束对的重新建立请求。该过程可以称为波束恢复，并且有时类似于初始波束建立。
通常，无线系统可能期望保持波束对。这可以称为波束管理。为了进行有效的波束管理，需要关于ED 110的空间位置信息。这可能具有挑战性，诸如当ED 110具有高移动性时和/或当使用了更窄的波束方向时。传统方法依赖于BS 170发送参考信号DL并且ED110以UL反馈进行响应。图6示出了示例波束成形传输帧结构。例如，示出无线电帧300n和300(n+1)(通常称为无线电帧300)。无线电帧300包括DL帧310和UL帧340。DL帧310携带同步信号帧(synchronization signal frame,SSF)320，同步信号帧320包括(一个或多个)同步信道322和(一个或多个)物理广播信道(PBCH)324。PBCH 324携带同步信号块索引(synchronization signal block index,SSBI)326。UL帧340携带随机接入信道(randomaccess channel,RACH)350。如由弯曲箭头指示的，由BS 170在给定无线电帧300的DL帧310中发送的SSF 320在RACH 350中报告回BS 170。在示例操作中，ED 110在检测到来自BS 170的SSF 320时执行以下操作：在(一个或多个)同步信道322上进行同步；对(一个或多个)PBCH 324进行解码；获取DL帧310中的DL控制信道的(一个或多个)位置；对DL控制信道进行解码，以获取UL帧340中UL RACH 350的位置。然后，ED 110通过以下操作(与其他ED 110)竞争UL RACH 350：使用其自身的设备ID生成RACH信号；在UL RACH 350上传输RACH信号。来自成功竞争的ED 110的UL信号被BS 170接收。
BS 170依赖于与ED 110的无线信号通信来确定ED 110的位置和移动性。如图7所示出的，例如，BS 170的波束成形天线阵列对扫描区域805进行扫描，以与ED 110建立波束对。波束成形天线阵列一次仅能生成朝向一个方向的一个波束。因此，BS 170的波束成形天线通常使用不同的波束方向810(例如，n个不同的角度；也称为波束角度)来扫描区域805，在每个波束方向810上发送DL参考信号(例如，同步信号)，并且在方向810之一上接收来自ED 110的潜在UL确认信号。类似地，具有波束成形天线阵列的ED 110也使用不同的波束方向820扫描DL参考信号。ED 110可以解码通过不同的方向发送的DL参考信号，然后响应于每个解码的参考信号传输UL确认信号。在该示例中，ED 110在不同的波束方向820上进行扫描，并且成功地解码在波束方向#3(由阴影指示)上DL传输的参考信号。然后，ED 110在对应于波束方向#3(由阴影指示)的UL RACH信道上传输RACH信号。由ED 110传输的确认信息通常包含设备ID和信道有关信息。在一些示例中，BS 170可以从不同方向接收来自同一设备(例如，如由确认信息中包含的设备ID指示的)的确认信息，在这种情况下，BS 170做出从此时起以哪个波束方向810与ED 110进行通信的决定(例如，选择具有最高信号功率或最高信道质量的波束方向)。然后，BS 170可以通过选择的波束角度810向ED 110发送DL控制信息(例如，功率控制和时间提前控制消息等)和数据信号。以这种方式，建立了BS 170与ED 110之间的波束对。
在建立波束对之后，BS 170和/或ED 110可以监测波束对，该波束对可能衰减(例如，由于ED 110的移动性或环境改变)。BS 170可以监测UL信道质量，以评估和调整波束方向。ED 110可以监测DL信道质量，以评估和调整波束方向。ED 110可以基于对与DL数据一起传输的DL同步信号和/或DL参考信号的测量来继续扫描和更新波束方向。图8示出了BS 170与两个ED 110x和110y进行通信的示例，这两个ED 110x和ED 110y可以是时空复用的。参考信号902x、902y可以与参考信号904x、904y在各自选择的波束方向上按时间顺序传输。在该示例中，ED 110x对具有最高接收功率的DL参考信号902x进行解码。然后，ED 110x请求BS170使用对应的波束方向#3与ED 110x进行通信。类似地，ED 110y对具有较高接收功率的DL参考信号904y进行解码。然后，ED 110y请求BS 170使用对应的波束方向#2与ED 110y进行通信。每个ED 110x、ED 110y还可以继续测量在其他波束方向上传输的参考信号。例如，在图8中，ED 110y具有移动性。ED 110y可以在ED 110y移动时确定波束方向#1具有更好的质量，并且ED 110y可以向BS 170发送请求以请求BS 170调整到波束方向#1进行传输。
上面已经提供了传统波束管理的一般性讨论。一些细节在特定实现方式中可能有所不同。通常，传统方法可能具有缺点，诸如需要大量的发射器和接收器交互，并且需要消耗无线电资源(特别是当存在ED移动性时)。例如，该传统方法可能消耗大部分的DL无线电资源来在每个可能的方向上周期性地传输波束有关参考信号。该传统方法还可能消耗大部分的UL无线电资源来传输波束有关信道质量测量。
为了从毫米波频段中可能的高吞吐量受益，通常必须建立波束对并且管理波束以考虑移动ED和/或移动障碍物。应当注意，在其他频段中也需要这种波束管理。
在一些示例中，毫米波通信可以与其他频率通信一起部署。例如，在5G NR中，无线系统中可能存在共存的截然不同的频段：诸如28GHz、6GHz以下、以及最终50GHz的未授权频段。BS 170和ED 110均可以在不同的频段上收发信号。由于较低频段处良好的衍射和较小的路径损耗，宏小区可以部署在6GHz以下频段，以实现较大的覆盖和良好的室内穿透。可以在宏小区内、在28GHz或更高频段部署小型小区，以进行更高吞吐量通信。通常，小型小区的直径可以为约50米至约250米的尺寸，而宏小区的尺寸可以为千米量级。在图9示出的示例场景中，可以设立一个或多个小型小区710(例如，运行在28GHz)，以在宏小区705(例如，运行在6GHz以下)内提供热点。每个小型小区710可以由相应的小型小区BS 170b服务，并且宏小区705可以由宏小区BS 170a服务。ED 110(例如，高类别设备)可以同时连接至宏小区705和小型小区710(例如，通过既与宏小区BS 170a又与一个小型小区BS 170b建立连接)。因此，移动ED 110可以在两个或更多个小型小区710之间移动，但是仍然留在同一宏小区705内。在某些情况下，较高频段毫米波可以用于DL传输，并且较低频段毫米波或甚至6GHz以下(即，非毫米波)可以用于UL传输。这是因为BS 170可以使用较大尺寸的天线阵列来生成非常窄的波束。相比较，ED 110可以使用的小尺寸的天线阵列(例如，由于ED尺寸强加的尺寸限制)，可能无法生成与BS波束一样窄的波束。通常，在相同的功率条件下，较窄波束可以比较宽波束传输更长距离。进一步地，ED 110通常还具有传输功率限制。因此，由ED 110使用相同毫米波频段传输的UL信号可能不能到达BS 170。因此，ED 110可能需要选择较低频率的毫米波频段或甚至非毫米波频段来传输UL信号。
波束管理存在一些挑战，这可能与毫米波通信特别相关。这些挑战中的一者或多者也可能(在较小程度上)适用于6GHz以下或其他频段的通信。
由于高频载波的衍射能力弱，毫米波通信往往对由障碍物(例如，车、建筑物、人体等)引起的阻挡是敏感的。在快速发生的阻挡的情况下(例如，由于ED 110的移动性或障碍物的移动性)，ED 110和BS 170均可能没有足够的时间来调整它们相应的波束。波束对丢失，并且波束恢复过程(这可能类似于波束建立过程)开始。可能期望减少对波束恢复的需要。
通常，毫米波波束相对较窄(例如，具有几度的波束角度)。因此，毫米波无线电波束可能容易并且频繁地受到阻挡的影响。这可能对系统吞吐量产生负面影响。
当ED 110移动时，期望波束调整相当频繁地发生(由于毫米波波束的宽度窄)。每次波束调整消耗一些系统资源，从而对整体系统吞吐量和容量产生负面影响。移动性还可能对一些良好建立的波束对引入阻挡，并且触发波束恢复过程。可使用许多系统资源以便重新建立波束对，这可能进一步影响整体系统吞吐量和容量。
鉴于前面的讨论，可以意识到，用于波束管理的传统方法可能存在挑战和缺点，特别是对于毫米波通信而言。
在本文公开的各种示例中，描述了一种方法，该方法使用感测系统作为无线通信系统的一部分，或作为无线通信系统的辅助。感测系统可以包括采集关于ED和周围环境的信息(例如，视频样信号或数据)的多个传感器。该信息可以用于帮助无线系统来实时地或接近实时地确定ED和其他障碍物对象的3D位置和/或3D速度。在本公开中，实时或接近实时可以指足够快地被执行的动作，以考虑现实世界环境中的改变。例如，对于时间敏感的操作(例如，管理与快速移动的自主车辆的通信)，频率为10毫秒～100毫秒量级的更新可以视为是实时的或接近实时的；对于不太时间敏感的操作(例如，追踪行人)，频率为～秒量级的更新可以视为是实时的或接近实时的。在一些示例中，感测系统可以使用机器学习方法来帮助改善对对象(例如，ED或障碍物)的位置、速度和/或行为的确定和/或预测。
由感测系统采集的信息(例如，3D位置信息)可以与特定无线信号相关联，使得ED的信息(诸如，3D位置和3D速度，这在本文中通常称为3D坐标信息或坐标信息)可以与对应的设备ID相关联。如将在下文进一步讨论的，取决于应用，可以将坐标信息计算到期望的精确度程度。
关于测量的来自无线系统的信号有关信息与测量的ED的坐标信息之间的关联的信息可以累积并且用于执行将来的关联。例如，可以训练机器学习系统(例如，深度神经网络(deep neural network,DNN)，诸如卷积神经网络(convolutional neural network,CNN))，以预测给定3D坐标和某些环境参数下的信号有关信息(例如，信道状况，或波束对参数)。该预测信息可以用于辅助由BS和/或ED进行的波束调整。来自其他源(例如，其他外部系统)的信息也可以用于预测信号有关信息。
本文描述的示例可以帮助改善波束成形技术的性能，特别是在ED移动性的情况下。例如，在具有目标ED的3D坐标的先验知识的情况下，BS可以以相对较高的精确度将具有适当功率的无线电波束直接指向该目标ED，以建立波束对。在具有服务BS的3D坐标的先验知识的情况下，ED可以将无线电波束指向关联的服务BS。类似地，在具有目标ED的3D坐标的先验知识或预测的情况下，BS和/或ED可以改变波束对的路线。尽管本文中的某些讨论涉及毫米波通信，但是应当理解，本公开的方面可以适用于使用任何频段的无线通信。
在一些示例中，来自感测系统的信息可以帮助无线系统管理波束对。这在毫米波通信中可能特别有用，因为有效的波束管理可以帮助减少控制和调度开销。例如，对于给定的3D坐标，BS可以具有用于与位于该给定的3D坐标的ED(具有适当的波束方向和功率)建立主要连接(例如，LOS连接)的信息，并且BS还可以具有用于与(具有适当的波束方向和功率的)ED建立一个或多个替代连接(例如，NLOS连接)的信息。来自感测系统的信息可以用于预测预期障碍物，并且BS可以使用该信息来调度ED以在预期障碍物之前通过替代连接建立波束对。
在一些示例中，关于对象和/或ED的3D坐标的信息(其可以是基于毫米波通信而采集的)对于不同无线电频段处(例如，在6GHz以下处的宏小区中)的通信可能是有用的。例如，6GHz以下频段处的宏小区可能包含许多处于28GHz的微小区。ED可以连接到宏小区BS和小型小区BS。可以以相对较高的精确度采集关于小型小区内的对象和/或ED的3D坐标的信息，并且因而，小型小区可以用作向宏小区提供这种信息的定位量规(gauge)。例如，6GHz以下频段处的信道有关信号(例如，用于DL信道和/或UL信道)可以与特定的3D坐标相关联。使用关于ED的3D坐标以及关于该坐标处的信道状态的这种先验信息，宏小区BS可以执行优化操作，诸如资源分配、M-MIMO配对和分组、功率控制过程以及其他这样的操作，这可能基于ED的位置。
在一些示例中，可以向BS提供关于一个或多个关联的和被追踪的ED的3D坐标的信息。因而，BS可以使用该坐标信息来帮助调度直接ED到ED通信。例如，BS可以向每个ED提供坐标信息(例如，相对位置和速度)，并且还可以提供它们相应的通信目标的关键传输参数，以便帮助每个ED建立用于ED到ED通信的波束对。
图10是感测系统和无线系统可以彼此协作的示意图。在该示例中，无线系统100是上面关于图1讨论的无线系统100。在其他示例中，可以使用不同的无线系统。感测系统400包括多个传感器402。在该示例中，感测系统400包括用于根据感测数据确定坐标信息(例如，3D位置和3D速度)的位置系统500。在一些示例中，位置系统500可以用作控制系统以配置感测系统400中的传感器402的行为。位置系统500可以从一个或多个其他系统(例如，因特网150或核心网络130)接收针对传感器402的控制命令，和/或可以自身生成这些控制命令。在一些示例中，位置系统500可以在感测系统400的外部。例如，感测系统400可以仅仅是传感器402的合集。关联系统600与位置系统500和无线系统100(在该示例中，具体地为核心网络130)进行通信。关联系统600从位置系统500接收坐标信息，并且从无线系统100接收信号有关信息。关联系统600将坐标信息与信号有关信息相关联，如下文进一步讨论的。在一些示例中，关联系统600和位置系统500可以一起实现(例如，在数据中心处或在数据服务器处)。在一些示例中，关联系统600可以是无线系统100的一部分。例如，关联系统600可以实现为核心网络130的一部分，和/或可以实现为BS 170的一部分。在一些示例中，位置系统500还可以是无线系统100的一部分(例如，在核心网络130中实现)。如将在下文进一步讨论的，位置系统500和关联系统600可以各自包含其他系统(例如，机器学习系统)。
在一些示例中，感测系统400可以设置为监测ED 110处和/或环境中某些事件的发生并且生成发生某些事件的通知(例如，感测系统400可以被配置为火灾警报)。例如，感测数据和通知(例如，警报)可以直接通过无线系统100传输，以最小延迟到达目标接收器。在一种示例中，传感器402可以包括一个或多个非接触温度传感器，其可以用于定期地测量环境温度。测量的温度值可以(例如，以规则的间隔，或在检测到处于一定阈值或高于一定阈值的温度时)发送至位置系统500。位置系统500可以被配置为检测所测量的温度是否迅速增加超过预设阈值(这可能指示火灾或过热情况)。位置系统500可以触发警报，并且通过无线系统100(例如，经由BS 170和核心网络130)将有关信息(例如，与测量的高温度、测量的温度值等对应的位置)发送至目标接收器。
在一些示例中，感测系统400可以通过无线系统100接收对数据的请求并且通过无线系统100传输采集的数据。例如，这种请求可以来自第三方。继续上文火灾警报的示例，目标接收器(其可能是第三方)可能希望具有关于受影响区域的更多信息(例如，实时视频数据)，以便在接收到警报之后评估情况。目标接收器可以发出该请求。该请求可以通过无线系统100(例如，经由核心网络130和BS 170)转发至位置系统500。如果位置系统500已经具有所请求的信息(例如，已经从相关传感器402采集到)，位置系统500可以(再次经由无线系统100)将所请求的信息发送至目标接收器。位置系统500还可以控制传感器402采集所请求的信息(例如，如果尚未采集到该数据，或者如果位置系统500目前可用的数据质量不足)，并且(再次经由无线系统100)发送数据(视情况而进行或不进行预处理，诸如压缩)至目标接收器。
在另一种示例中，对数据的请求可以来自作为无线系统100的一部分的ED 110。例如，ED 110可以是自主车辆。在某些情况下，自主车辆的摄像头和/或控制系统可以检测视场中存在的盲区(例如，由于由某些障碍物的阻挡)。车辆的控制系统可以发出对关于盲区的更多信息的请求，并且该请求可以传输至当前与车辆相关联的服务BS 170。该请求可以包括例如车辆ID、盲区(例如，盲区的近似坐标)和所请求数据的指示(例如，请求提供盲区的实时图像)。在BS 170接收到该请求之后，BS 170可以很少延迟或没有延迟地将其发送至位置系统500。位置系统500可以分析该请求，并且在感测系统400中选择一个或几个传感器402(例如，指向请求中指示的盲区的传感器402)以捕获并提供所请求的数据。然后，位置系统500可以通过BS 170将采集的数据(例如，视情况而进行或不进行预处理，诸如压缩)和(可选地)有关信息(例如，传感器402的3D坐标、拍摄方向等)发送至请求车辆。
位置系统500和/或关联系统600可以使用例如上面关于图2描述的计算单元200中的一个或多个来实现。例如，本文公开的位置系统500和/或关联系统600的一种或多种功能可以编码在存储于存储器208并且由处理单元201执行的指令中。存储器208可以包括模块(例如，机器学习模块)和/或数据库(例如，关联数据表格)，以实现本文公开的示例。
在一些示例中，感测系统400可以独立于无线系统100而部署。在其他示例中，感测系统400可以是无线系统100的一部分(例如，作为辅助系统，或作为无线系统100内的子系统)。感测系统400可以在一个或多个小区上连续地、周期性地或间断地提供关于ED 110的感测数据(例如，实时或接近实时的图像、视频样数据或与服务BS的相对位置)。感测系统400可以包括一种或多种类型的传感器402(例如，视频摄像头、红外摄像头、激光雷达、雷达和毫米波雷达等)，以捕获不同类型的感测数据(例如，视频数据、静态图像数据、雷达数据或音频数据等)，并且可以提供不同环境状况下的感测数据。感测系统还可以存储或访问可由另一系统生成的预定义的环境信息。例如，感测系统可以存储或访问来自外部地图系统的确切3D地理信息(例如，关于街道分布、灯杆、建筑物等的信息)。
在本公开中，视频样数据是指包括图像流(可以称为视频数据帧)的数据。位置系统500可以使用运动分析(例如，使用任何合适的运动捕获算法)来执行对视频数据流中捕获的任何对象的定位估计。可以使用图像分割技术来搜索和监测图像数据流中的多个对象。例如，机器学习技术(例如，关注网络)可以自动识别在数据中捕获的任何感兴趣对象，并且可以过滤除或忽略其他对象。例如，位置系统500还可以使用对象追踪来跟踪在视频数据流中捕获的感兴趣对象。
传感器402可以是当前可用的任何合适的传感器，或可以被开发用于本文公开的目的。例如，传感器402可以包括在各个领域中商业上用于实时地或接近实时地获取关于感测环境的信息的任何传感器。通常，使用质量较好的传感器402可以帮助改善由感测系统400获取的数据的质量。传感器402可以位于各种位置并且指向各种不同的视角，以覆盖特定物理区域的大部分或全部。
从传感器402采集的信息可以具有与经由无线系统100中的无线通信采集的信息不同的特性。例如，由传感器402获取的感测数据可以不受时变衰落衰减和多普勒抖动的影响。相比较，无线信号可能经受信道失真，并且最终可能因接收器而有偏差。为了获取更加可靠的传输信号，可以补偿信道失真。然而，当前的无线标准未提供关于合适的检测和补偿算法可以用于改善测量可靠性(除了最低要求外)的细节。因此，由ED 110估计的信道信息的可靠性可能是有问题的。感测系统400可以通过使得能够直接控制所采集的感测数据的质量来解决这种缺点。例如，随着传感器402数量的增加，可以改善对ED 110的空间坐标的估计。
传感器402可以位于任何合适的位置以获取关于感兴趣区域(其可以包括一个或多个小型小区，并且可以覆盖宏小区的一部分或全部)的数据。一个或多个传感器402可以与BS塔一起安装，使得(一个或多个)传感器402可以提供具有与BS 170类似的观察视角的感测数据。一个或多个传感器402可以位于距BS 170一定距离处，例如以获取对于识别NLOS无线电路径可能有用的数据。一个或多个传感器402可以位于便利于与(一个或多个)传感器402相关联的其他功能/目的的位置。例如，传感器402可以是安装在高安全性位置处的安全摄像头。在一些示例中，感测系统400可以允许传感器402的现场升级。例如，当新的传感器402部署并且添加到感测系统400中时，新的传感器402可以提供新型的数据或不同质量的数据。位置系统500可以将该新型或新质量的数据用作新维度的数据，以帮助改善设备定位的整体可靠性。
传感器402可以经由有线连接或无线连接将数据传送至位置系统500。例如，传感器402可以相对固定在适当位置，并且可以使用专用链路与位置系统500通信。在一些示例中，无线传感器402可以使用与无线系统100相同的无线电资源。在传感器402处于相对固定的位置的示例中，可以将传感器402的3D地理位置注册(例如，通过手动输入，或由(一个或多个)其他传感器402感测)至位置系统500中。传感器402的已知位置可以用作参考位置，用于诸如使用经典几何算法来确定对象的3D坐标。
在某些情况下，传感器402本身可能具有移动性。这对于在期望更多感测数据的区域中动态地定位一个或多个传感器402可能是有用的。在一些示例中，位置系统500可以确定关于特定区域的数据不足，并且可以调遣一个或多个移动传感器402来获取关于该区域的数据，诸如当大批ED正在该区域中采集并移动时。例如，当大量ED 110正在特定区域采集时，位置系统500可以确定(例如，使用来自关联系统600的信息)对该区域中更多感测数据的需求。位置系统500可以将一个或多个移动传感器402调遣至该区域。移动传感器402的示例包括无人机、自主车辆、半自主车辆以及其他载人移动设备或无人移动设备。自主移动传感器402可以使用来自机载或外部传感器(例如，全球定位系统(global positioningsystem,GPS)、毫米波雷达或激光雷达等)的信息来确定其自身的3D坐标(例如，包括3D位置和/或3D速度)。在一些示例中，位置系统500可以远程地(例如，经由无线控制信号)控制移动传感器402的位置和/或轨迹。
在一些示例中，感测系统400中的传感器402可以通过IP地址被连接和访问。在其他示例中，可以通过特定标识(ID)而不是IP地址系统来分派传感器402。位置系统500可以根据IP或ID来控制传感器402。可以使用不同的方法来寻址特定传感器402，并且可以使用不同方法来寻址不同传感器402。
在一些示例中，可以使用从多个传感器402采集的数据来实时地或接近实时地确定坐标信息(例如，包括3D位置和3D速度)。在一些示例中，将传感器402与BS天线塔一起安装可能是成本较低的实现方式。在BS塔上不同位置处有多个传感器402的情况下，可以使用来自不同传感器402的数据(类似于双目系统)采用经典几何理论来测量对象到BS塔的距离。例如，第一位置处的传感器402可以检测在相对3D位置x1,y1,z1处的对象；并且第二位置处的另一传感器402可以检测在相对3D位置x2,y2,z2处的同一对象。位置系统500可以使用来自这两个传感器402的数据来计算绝对3D位置x',y',z'，其表示该对象相对于位置系统500的3D坐标系的3D位置。
在一些示例中，坐标信息的精确度可以适用于不同种类的应用。例如，波束覆盖面积与波束角度成比例。具有较大波束角度的波束比具有较小波束角度的波束覆盖更大面积。因此，当提供用于波束管理的坐标信息时，与波束角度较小的波束的管理相比，坐标信息的精确度在波束角度较大的波束的管理中可能较差。例如，当坐标信息用于毫米波波束的波束管理操作时，为了有用，坐标信息可能需要～毫米量级的精确度；而当坐标信息用于6GHz以下波束的波束管理操作时，为了有用，坐标信息可能仅需要～10厘米-100厘米量级的精确度。取决于应用，位置系统500可能能够将坐标信息计算到必要的精确度程度。在一些示例中，坐标信息的精确度可以至少部分地取决于传感器402的精确度和/或灵敏度。
在一些示例中，位置系统500可以接收针对包括小型小区(例如，毫米波小区)和宏小区(例如，6GHz以下小区)两者的多个小区或多个BS的感测数据。因为每个传感器402可以提供独立的数据流，位置系统500(其可以获取针对多个小区的感测数据)可以被配置为管理可以检测和追踪对象的多维信号空间。例如，位置系统500可以利用机器学习，以便在高维空间中追踪对象或执行运动检测。移动对象的3D轨迹可以追踪为多维空间中的多维轨迹。
在一些示例中，为了确定绝对3D坐标信息，可能需要3D参考。一个或多个相对固定对象(例如，建筑物或交通灯)的3D位置可以为位置系统500事先知晓，并且可以用作参考点。当这些参考点由传感器402捕获时，可以计算任何其他感测对象相对于已知参考点的绝对3D坐标。
在一些示例中，可以在不使用参考点的情况下确定感测对象的绝对3D位置。例如，可以使用从多个传感器402采集的数据来确定对象的3D位置，所述多个传感器402从不同的视角和/或从不同的距离检测同一对象。位置系统500可以确定对于不同的视角/距离共同的一个或多个固定对象，并且确定固定对象的3D坐标。然后，位置系统500可以使用固定对象的3D坐标来使得能够确定其他移动对象的3D坐标。
可以预期，用于采集关于给定区域的数据的传感器402越多，由位置系统500确定的坐标信息越准确和/或越精确。对于大量的传感器402，为了控制必须传输的无线信号的数量，更实际的可能是支持有线连接到位置系统500而不是无线连接。在一些示例中，无论使用无线传感器还是有线传感器402，均可以执行压缩和/或预处理以在无线传输至位置系统500之前对数据进行压缩/过滤。通常，本公开将压缩称为一种类型的预处理。其他可能的预处理操作包括过滤、下采样、对象识别/分类或特征提取，以及其他可能性。这样的预处理可以由每个传感器402执行，或可以由中间节点(例如，对来自一个或多个传感器402的数据进行预处理并进而将预处理的数据传输至位置系统500的中间路由器)执行。给定传感器402的压缩率可以适应于环境和/或感测数据的类型。例如，对于归因于良好天气可见性的高质量视频样信号，可以使用较高的压缩率。在一些示例中，可以对感测数据进行预处理，使得仅当在数据中捕获到感兴趣对象时才将数据传输至位置系统500。在一些示例中，传输至位置系统500的预处理数据可以仅包括感测数据的一部分(例如，滤除图像数据中示出天空的一部分)。在另一示例中，当存在大量提供感测数据的传感器402时，每个传感器402可以传输小压缩尺寸的视频样数据。压缩率还可以取决于被追踪对象。例如，如果有更多的对象待识别和追踪，可以选择较低的压缩率；否则，可以使用较高的压缩率。在一些示例中，传感器402本身可以执行特征提取以滤除任何不相关信息，使得仅将与感兴趣对象有关的数据传送至位置系统500。
被追踪对象可以包括例如各种设备，诸如物联网(Internet of things,IoT)设备(其在大多数时间位置相对固定)、车辆、通信设备和人。通常，可以相对容易地(例如，由于具有已知的规则几何形状)检测(例如，使用经典(即，基于非机器学习的)对象检测，或使用基于机器学习的方法)并追踪IoT设备和车辆。检测移动ED 110，诸如人手中的移动电话，可能更具挑战性。进一步地，在检测到移动ED 110之后，可能有用的是：位置系统500能够确定(例如，以关联概率)该ED 110当前是否在使用中、未在使用中或预期将在不远的将来要使用。位置系统500可以使用机器学习来例如识别可与ED 110的使用相关联的某些人姿势。例如，在高吞吐量使用(例如，视频游戏、视频会议或视频观看)中，人可能表现出一些典型姿势来握持ED 110(例如，向上握持ED 110至视线水平)。可以训练位置系统500内的机器学习系统，以识别指示设备使用的典型人姿势。
图11例如示出了当使用设备(圈起的)时人可能采取的一些示例姿势1100。来自一个或多个传感器402的感测数据可以由位置系统500的机器学习系统530(例如，DNN)使用，以便确定感测数据中捕获的姿势1100是否指示正在使用ED 110。如上文讨论的，还可以训练机器学习系统530以确定姿势1100是否指示在不久的将来(例如，在接下来的1分钟之内)很有可能要使用ED 110。还可以训练机器学习系统530以输出预测类型的设备使用(例如，音频或视频)，这可以帮助无线系统预计网络通信量，并且为预计的网络通信量做准备。
在某些情况下，感测环境中的对象可能具有相对可预测的轨迹(例如，基于物理道路和/或交通信号通常可预测车辆的移动，或者行人的移动可能主要沿着人行道和人行横道)。ED 110的使用也可能是相对可预测的。例如，当使用ED 110的通信(例如，在移动电话上进行通话)中断但是ED 110保持在用户手中时，可以预测ED 110的使用很有可能在不久的将来恢复。这种预测可以由位置系统500执行，并且可以将预测信息提供给无线系统100(例如，以帮助改善效率，如下文进一步讨论的)。
图12示出了位置系统500内的示例系统(也称为子系统或模块)，其可以用于确定和预测感测对象的3D坐标信息。如之前解释的，ED 110可以以不同的形式存在。例如，ED110可以是移动站、蜂窝电话、机器类型通信单元、传感器、便携式计算机或平板电脑，以及许多其他可能性。在本公开中，“感测对象”可以指代可以由感测系统400(例如，使用传感器402)和/或由无线系统100(例如，使用无线通信信号，其可以用于确定坐标信息)感测的任何感兴趣对象。例如，感测对象可以是ED 110，或可以包括一个或多个ED 110。例如，便携式计算机、移动电话或平板电脑可以是ED 110，并且还可以是感测对象。在一些示例中，可以将人视为感测对象。考虑可能携带ED 110(例如，移动电话)并且将ED 110放置在从外部看不见的地方(例如，在口袋中)的人的示例。感测系统400中的传感器402可能无法检测到以此方式携带的ED 110，但是ED 110可以与一个或多个BS 170进行无线通信，该通信可以由无线系统100捕获。以这种方式，将人视为感测对象。在一些示例中，可以将车辆视为感测对象。例如，车辆可以安装有ED 110，并且在那种情况下，可以将车辆本身视为ED 110。进一步地，车辆还可以承载一个或多个乘客，并且每个乘客可以在车辆内携带他们自身的ED 110。无线系统100可以感测(例如，如上文讨论的，通过无线通信信号)安装或携带在车辆中的ED110，并且因而可以将车辆视为感测对象。
传感器402采集感测区域的感测数据，并且感测数据可以捕获到感兴趣对象(例如ED 110)。在该示例中，预处理器404对来自每个传感器402的数据进行预处理，例如在传输至位置系统500之前执行数据的压缩。在一些示例中，可以将预处理器404集成到相应的传感器402中，或一个预处理器404可以用于压缩来自两个或更多个传感器402的数据。在其他示例中，可以不需要进行预处理并且可以省略预处理器404；或仅传感器402的子集(例如，无线传感器402)需要进行预处理，并且仅对该传感器402的子集提供预处理器404。其他这样的变化是可能的。图12示出了将感测数据输入到位置系统500的坐标确定模块(或系统)520。在其他示例中，可以将感测数据输入到位置系统500的另一模块，例如对象识别模块，以从感测数据提取感兴趣对象。坐标确定模块520可以执行计算(例如，经典几何计算，诸如三角测量)，以确定感测的对象的坐标信息。
感测的坐标信息可以由坐标确定模块520输出为包含给定对象的3D位置和3D速度信息(例如，<x,y,z,Vx,Vy,Vz>)的向量。3D位置可以由给定对象的3D坐标定义。例如，可以使用通常包括纬度、经度和海拔的地理坐标系。只要可以识别位置，类似于从感测系统400、位置系统500、关联系统600和/或无线系统100确定位置，就可以使用任何其他坐标系。例如，在无线系统100中部署毫米波通信的示例中，无线系统100中用于指示波束方向的坐标系可以与位置系统500中用于指示感测对象的3D位置的坐标系相同。在一些示例中，在无线系统100和位置系统500中使用的坐标系可以是不同的。可以执行转换(例如，通过关联系统600)，使得可以将在不同坐标系中捕获的坐标信息映射到公共坐标系或以其他方式参考公共坐标系。
在一些示例中，在为识别的感兴趣对象计算坐标信息之前，坐标确定模块520自身可以执行对象识别(例如，任何合适类型的基于机器学习的对象检测)，以便在感测数据中识别和定位感兴趣对象(例如ED 110)。来自坐标确定模块520的输出可以本地存储，和/或可以提供给关联系统600(例如，用于改善波束管理操作)。来自坐标确定模块520的输出还可以提供给位置系统500的机器学习系统530，以执行轨迹预测。例如，可以基于针对当前时间点(以及可选的一个或多个先前时间点)的感测坐标信息，训练机器学习系统530以输出预测3D坐标信息(例如，未来时间点的<x',y',z',Vx',Vy',Vz'>)。机器学习系统530的输出也可以本地存储和/或提供给关联系统600。
再次参考图10。如上文讨论的，位置系统500可以用于识别和追踪感测地理区域(其可以包括一个或多个小区，诸如宏小区和/或小型小区)内的感兴趣对象(例如，车辆、人、电话、平板电脑等)。通常，由位置系统500计算的信息可以包括3D坐标信息，诸如3D位置(例如，x,y,z坐标)和3D速度或运动(例如，Vx,Vy,Vz)。检测对象的坐标信息可以生成为与该对象相关联的向量。无线系统100可以基于无线信号采集不同的信息集合。例如，无线系统100可以采集关于无线信道的信息(例如，信道质量指示符(channel qualityindicator,CQI)或测量的波束状态信息)，并且该信息可以与注册ED 110的UE-ID相关联。来自无线信号的信息通常可以称为信号有关信息，因为该信息可以从通过UL通信/DL通信传输的信号中得出。可以执行关联(例如，通过关联系统600)，以将由位置系统500检测的对象与在无线系统100中注册或授权的ED 110相关联，使得来自位置系统500的坐标信息和来自无线系统100的信息有关信息可以彼此相关。
在一些示例中，位置系统500可以部署在RAN 120内。位置系统500可以直接向属于RAN 120的BS 170提供关于移动目标的追踪信息。例如，由位置系统500捕获的关于某些对象特征的信息(例如，车辆的图像)也可以发送到并且存储于核心网络130，用于将来使用。例如，关联系统600可以使用来自核心网络130的这种存储的特征信息来帮助识别对象并且进行关联。
位置系统500中的追踪功能和预测功能通常是时间敏感功能。通常，当实时地或或接近实时地生成并且可使用这样的信息时，追踪信息和预测信息可能会更加有用。为了帮助减少时间延迟，至少将位置系统500的追踪功能和预测功能部署为尽可能靠近相关BS170可能是有用的。
如先前所述，在毫米波波束成形中，波束相对较窄。BS 170按时间顺序在一系列固定波束方向上发送DL同步信号。ED 110测量DL波束方向中的一个或多个并且报告给BS170，其中DL 110可以在这些DL波束方向上以最高信号功率进行接收。特别是对于毫米波波束成形，BS 170与ED 110之间的波束对的质量可以更多地取决于它们的相对位置，而不是它们之间的物理无线电信道(包括快速衰落和频率选择性)。关联系统600可以使用这些特性来将位置与无线设备相关联。
考虑图13A示出的示例。为了简单起见，BS 170被示出为具有四个波束方向#1、#2、#3和#4。还示出了三个物理位置A、B和C。许多反射表面被示出为阴影化表面。位置A处的任何ED 110可以通过来自BS 170的反射波束#1收发信号。位置B处的任何ED 110可以通过来自BS 170的反射波束#1(但是信号强度低于位置A处的信号强度，因为信号路径更长)和来自BS 170的LOS波束#3收发信号。位置C处的任何ED 110可以通过来自BS 170的反射波束#2和反射波束#4收发信号。因而，不同波束方向的测量和反馈可以用作计算ED 110是在位置A、B还是C的基础。图13B示出另一示例。在该示例中，存在两个BS 170c、170d，并且ED110能够进行双连接，使得ED 110可以与多个BS 170c、170d通过波束(LOS或反射)收发其信号。位置A、B或C处的ED 110可以针对来自两个BS 170c、170d的波束方向进行测量并且提供反馈，这可以提供更多数据来计算ED 110的实际位置。
通常，基于已知的传输DL波束方向、周围环境、反射对象的存在和传播距离，可以预测和推断特定位置处的ED 110的波束状态(例如，包括接收到的DL波束方向、信号接收功率)。也就是说，可以预期ED 110处的整体测量的波束状态将更多地取决于位置和环境，而不是ED 110本身。因此，可以预期位置的改变会导致ED 110处的测量的波束状态改变。在此基础上，由定位系统500(使用感测数据)识别的对象可以与无线设备中的ED 110相关联。
例如，可以使用不同的方法及其组合来计算给定位置与ED 110测量的波束状态之间的关系。例如，对于给定位置并且使用已知的环境参数(例如，基于感测数据)，可以基于反射或LOS衰减来计算(例如，以启发方式)预期波束状态。例如，无线电路径可以在LOS路径上的波束方向上延伸。波束信号质量也可以在某些位置处(例如，以米量级的位置粒度)测量。然后可以通过插值确定其他位置处的波束信号质量。波束状态还可以通过测试ED或某些位置的某些其他功率测量仪器来测量。这样的信息的分布可以通过插值来确定。波束状态(例如，包括信号质量)也可以由给定位置处的ED 110报告。然后，可以通过插值确定其他位置处的波束质量。可以执行其他这样的计算。可以使用不同计算的组合来绘制出给定环境中位置与波束状态之间的关系。
可以采集给定环境中某(一个或多个)位置处(例如，某(一个或多个)3D坐标处)的信号有关信息，以创建信号有关地图。该地图可以由关联系统600生成，以及存储和/或访问。例如，信号有关地图可以本地存储在关联系统600的存储器中，或可以存储在可以由关联系统600访问的另一存储器位置中(例如，在核心网络130中，或关联系统600外部的数据库中)。信号有关地图可以是任何合适形式。在一些示例中，信号有关地图可以是表格形式，包含描述环境的信息(例如，任何上文描述的环境信息)以及关联的3D位置、3D速度和信号有关信息。在一些示例中，信号有关地图可以是图像和关联表格的形式。例如，图像可以捕获不同的环境(例如，具有不同的车辆分布)。与每个相应图像对应的表格可以包含如上文描述的其他信息(例如，3D位置、3D速度和/或信号有关信息)。对于图像和表格形式的信号有关地图，参考或更新地图可以从识别(例如，使用机器视觉技术，或使用图像元数据中包含的标记)与当前环境对应的信号有关地图中最相似的图像开始。
可以使用信号有关信息，诸如信号测量(例如，从ED 110或某(一个或多个)位置处的一些其他信号测量仪器感测的)，来更新该信号有关地图。该信号有关地图还可以使用信号有关信息的报告来更新，例如从被追踪的ED 110的实地测量生成的报告。关联系统600可以使用信号有关地图来将感测对象的坐标与由无线系统100报告的信号有关信息相关联。该信号有关地图还可以用于针对(例如由位置系统500预测的)ED 100的预测或期望坐标位置预测有用的无线通信参数(例如，波束状态信息、CQI等)。可以将这些预测的无线通信参数提供给无线系统100，以帮助建立和/或改善(一个或多个)BS 170与ED 110之间和/或ED之间的无线通信。参考图24和图25，下文将讨论生成和使用信号有关地图的更多细节的示例。
在初始接入、波束调整和波束重新建立过程期间，可以使用从ED 110反馈的测量的波束状态信息和将波束状态与位置关联的历史信息在ED 110与其3D坐标位置之间建立关联。这样的关联可以在关联系统600处执行。在一些示例中，这样的关联可以由BS 170执行(例如，在关联系统600至少部分地在BS 170中实现的情况下)，并且可以进而传送给关联系统600。
可以使用不同的方法来使用环境信息和关于波束对的信息(例如，测量的波束状态)估计可能的ED位置。图14A示出了基于机器学习的方法(在这种情况下，示出为神经网络)来估计可能的ED位置。可以在关联系统600的机器学习系统630a处实现机器学习。在一些示例中，可以在无线系统100处，例如在BS 170处实现机器学习。在示出的示例中，神经网络的输入是环境信息和测量的波束状态反馈，并且输出是可能的ED位置。可以累积或从数据库获取现实世界样本，作为训练神经网络的训练集合。一旦经过训练，神经网络可以输出给定环境信息和关于波束对的信息的情况下的可能的ED位置。在一些示例中，为了得到足够的标记数据来训练该神经网络，当该区域中ED的数量相对稀疏时，可以请求一些被追踪的ED来报告波束状态信息。可以通过将这样新采集的标记数据添加至训练集合来进一步训练神经网络。
在某些情况下，可以在ED 110的UE-ID与检测对象的位置之间建立高概率(例如，>70％置信度)的关联。这可以被视为强关联。例如，在给定区域中可能仅有一个ED 110发送无线信号，并且在该区域中仅捕获到一个对象，因此该ED 110的UE-ID可以以高概率与在该区域中检测到的这一个对象相关联。然后，关联系统600可以将UE-ID关联到被追踪对象。在某些情况下，可以建立低概率(例如，<30％)的关联。这可以被视为弱关联。例如，可能有许多ED 110彼此紧邻地发送无线信号。在弱关联的情况下，关联系统600可以将关联存储为临时或未确认的关联。稍后，ED 110可能移动或者环境参数可能改变。这将引起来自ED 110的测量反馈发生变化，并且位置系统500也将捕获ED 110的移动。可以使用测量反馈和位置位移中的一个或多个这种变化来增强关联可靠性。关联系统600可以将临时或未确认的关联更新为确认的或强关联。
当已经建立了强关联(即，无线系统100中注册的UE-ID与位置系统500中识别的对象之间的关联具有高置信度)时，无线系统100中的波束对调整可以从来自位置系统500的坐标信息受益。位置系统500和关联系统600可以继续追踪ED 110(例如，包括记录其位置和波束状态反馈)，并且还可以记录其他环境参数(例如，一天中的时间、天气状况等)。这种信息可以用作地面实况样本，用于将来使用。
在某些情况下，关联系统600可能失去对先前追踪ED 110的追踪。关联系统600仍然可以保持最近的关联，包括最后的已知位置和关联的信号测量反馈的记录。如果该ED110的信号(例如，具有相同UE-ID的信号)重新出现在所记录的最后位置处或附近，则关联系统600可以优先地将该ED 110与所记录的最后位置处或附近的对象相关联。
如果已知某些环境信息(例如，地形、建筑物、车辆等)和测量波束状态反馈，则可以使用各种方法来估计ED的位置。例如，可以在关联系统600中使用基于机器学习的方法(例如，使用神经网络)来执行对ED位置的估计。神经网络的输入是环境信息和测量波束状态反馈，输出是估计的设备位置。可以累积或从数据库检索多个实际测量样本，以训练神经网络。一旦经过训练，神经网络输出给出环境信息和测量束状态反馈情况下的估计位置。
ED 110可以同时在多个频段上操作，例如在6GHz以下和28GHz毫米波。可以分别在两个频段上建立由感测系统1000在检测的ED 110与检测的无线信号之间建立的关联。这可以使得无线系统能够利用由毫米波频段通信和其他(例如，更低的)频段通信所提供的好处。例如，6GHz以下频段的好处是其穿透固态物体的良好衍射属性。因而，可以在被传感器402和毫米波通信阻挡的区域中使用6GHz以下通信。例如，28GHz频段的好处是高空间分辨率和对距离偏移的敏感性。在图15中示出了对此的图示。在该示例中，单个ED 110连接到两个频段：6GHz以下频段和毫米波频段。可以同时在两个频段上测量信道状况。在两个频段上获取的测量可以与由位置系统500获取的3D坐标信息关联在一起。
在一些示例中，ED 110可以直接向位置系统500标识其本身。例如，IoT设备或车辆可以诸如通过周期性地发射识别信号(例如，ID有关图案的激光信号)来将其设备ID(签名)传输至位置系统500(例如，经由检测这种信号的传感器402)。或者，感测数据可以直接捕获关于ED 110的识别信息，诸如捕获车辆牌照的图像数据。在一些示例中，位置系统500可以使用上下文信息来识别ED 110。例如，可以通过识别用户(例如，使用面部辨识技术，或使用步行姿势辨识)来识别ED 110，诸如移动电话。
已经描述了使用毫米波系统的属性来执行将感测对象的坐标信息(来自位置系统500)与在无线系统100中注册的设备ID相关联的示例。另外地或替代地，可以使用其他方法来在关联系统600中执行关联。例如，在ED 110本地，ED 110可以具有确定其自身的坐标信息的能力。ED 110可以安装有传感器和/或仪器以确定其自身的坐标信息。例如，具有GPS模块的ED 110可以确定其自身的地理坐标(通常表示为组合的3D笛卡尔(Cartesian)向量，以示出纬度、经度和海拔)并且生成其自身的坐标信息。在一些示例中，ED 110可以通过使用来自不同BS 170的信号的时间提前(timing advance,TA)测量或到达角(angle ofarrival,AoA)测量来确定其自身的坐标信息。可以将这样的ED生成的坐标信息发送至BS(或其他网络侧设备)。然后，可以由无线系统100将ED生成的坐标信息报告给关联系统600，使得关联系统600能够使用所报告的坐标信息来执行关联。在一些示例中，BS(或其他网络侧设备)可以使用各种方法来获取或确定ED 110的坐标信息。例如，如果ED 110是预安装的IoT设备(例如，安装在固定位置处)，IoT设备可以向BS 170或整个网络系统注册其坐标信息。在一些示例中，可以采用基于网络的定位计算。网络侧部件(例如，BS 170)测量源自ED110的信号并且将信号进行组合以确定该ED 110的位置估计。然后，无线系统100可以将估计的该坐标信息报告给关联系统600。不管坐标信息是由ED 110确定的还是由BS 170(或其他网络部件)确定的，对于在关联系统600处执行的关联，坐标信息可以足够精确(例如，具有厘米水平的精确度)。在一些示例中，来自无线系统100的坐标信息可以识别尚未被感测系统400感测到的感测对象(例如，ED 110携带在口袋中，或者以其他方式对传感器402隐藏)。在这样的情况下，关联系统600仍然可以将坐标信息视为与感测对象相关联。在一些示例中，该坐标信息可以在稍后当由感测系统400感测到感测对象(例如，从口袋中取出ED110)时，与来自感测系统400的信息相关联。
在一些示例中，坐标信息可以具有低准确度和/或低精确度，在这种情况下，坐标信息可以用作附加或补充信息以帮助关联系统600进行关联。例如，定位系统的精确度可能相对粗糙(例如，在米的范围内，例如，GPS准确度通常在4米的范围内，并且基于LTE系统中的空间定位参考信号的到达时间计算的定位准确度通常在50米至200米的范围内)。尽管在这种情况下精确度可能粗糙，但是这样的坐标信息可能仍然足以提供针对ED 110的位置的粗略估计。这样，粗糙(或不精确)的坐标信息可以用作补充信息，以帮助减少关联系统600进行关联要考虑的区域。进一步地，这样的粗糙坐标信息可以帮助验证已经做出的关联。
在一些示例中，将测量的信道质量(其可以是来自无线系统100的一种类型的信号有关信息)和ED 110的坐标信息(来自位置系统500)相关联的数据可以用作机器学习系统(例如，DNN)的训练数据。例如，可以训练机器学习系统，以预测针对任何给定3D坐标的信道信息。可以在关联系统600处和/或在无线系统100处(例如，在核心网络130处和/或在BS170处)执行信道信息的这种预测。在信道信息的预测是在集中式数据中心处(例如，在核心网络130处，或在集中式关联系统600处)执行的情况下，该预测可以是全局化的或普遍化的。在信道信息的预测是在更加局部化的实体处(例如，在BS 170处)执行的情况下，该预测可以特定于局部区域中(例如，在小区内)的信道。
在一些示例中，在已建立检测的ED 110与其无线ID之间的关联之后，关联系统600和无线系统100均可以追踪ED 110的轨迹。这可以向BS 170提供关于ED 110的移动和/或活动的信息。在一些示例中(例如，核心网络130和/或关联系统600使用机器学习)，BS 170可以知晓关于ED 110的期望未来移动和/或活动的预测信息。该信息可以对波束管理有用。为了在BS 170与ED 110之间建立并且保持波束对，可以使用其他信息，诸如选择适当波束方向、适当波束功率和适当调制编码方案(modulation coding scheme,MCS)的信息。
如果已知环境信息和位置，则可以使用不同的方法来估计可能的波束对。图14B示出了基于机器学习的方法(在这种情况下，示出为神经网络)来估计可能的波束对。可以在关联系统600的机器学习系统630b处或位置系统500处实现机器学习。在一些示例中，图14A的机器学习系统630a可以类似于图14B的机器学习系统630b。在一些示例中，可以在无线系统100处，例如在BS 170处实现机器学习。在示出的示例中，神经网络的输入是环境信息和位置，并且输出是(一个或多个)可能的波束对(其中关于(一个或多个)可能的波束对的信息可以包括针对BS 170的波束方向和针对ED 110的相对波束方向)。可以累积或从数据库获取现实世界样本，以训练神经网络。一旦经过训练，神经网络可以输出给定环境信息和位置的情况下的可能的波束对。在一些示例中，为了得到足够的标记数据来训练该神经网络，当该区域中的ED的数量相对稀疏时，可以请求一些被追踪的ED来报告波束状态信息。可以通过将这样新采集的标记数据添加至训练集合来进一步训练神经网络。针对BS 170的预测波束方向可以用作DL发射器波束方向和UL接收器波束方向。该预测可以与由ED 110使用的频段无关。在一些示例中，针对ED 110的预测的相对波束方向可以与关于BS位置的信息一起提供给ED 110。ED 110可以使用该信息来计算DL接收器波束方向和UL发射器波束方向。
功率和MCS可以与信道状况或质量有关。传统上，信道有关信息以如下方式进行测量：BS 170针对UL信道且ED 110针对DL信道，并且使用来自ED 110的反馈。无线系统100可以基于ED 110的3D坐标(例如，3D位置和3D速度)和设备类型来预测信道状况。基于使用实际数据的训练，机器学习可以用于针对不同3D坐标、不同设备类型和/或不同全局参数来估计信道状况。
参考图16和图17，示出了使用机器学习系统进行信道状况预测的示例。在示出的示例中，由关联系统600将来自位置系统500的3D坐标信息和来自无线系统100的信道信息(例如，与相应无线频段和/或相应设备类型相关联的信道状况)进行关联(例如，使用上文讨论的关联方法)。每个被追踪ED 110的关联数据可以由关联系统600输出，和/或存储为例如表格。在图16示出的示例表格中，一条目可以关联设备类型(例如，车辆、IoT设备或通信设备等)、全局参数(例如，天气、时间、日期、温度或其他环境数据)、坐标信息(可以有针对移动ED 110的多个3D坐标信息的集合)和信道信息(例如，针对UL信道和DL信道，在包括非毫米波频段的不同频段上的信道状况)。关联的数据可以用作机器学习系统640的输入，以输出信道状况。
机器学习系统640可以在关联系统600(如图所示)和/或无线系统100中实现。测量的实际信道状况信息可以用于训练机器学习系统640(例如，使用损失函数和均方误差)。例如，在已经对机器学习系统640进行充分训练之后，对于给定的输入设备类型、给定的3D坐标和(一个或多个)给定的全局参数，可以使用机器学习系统640(例如，由无线系统)来执行推理，以便预测(或估计)信道状况。机器学习系统640对信道状况的预测可以基于可接受假设，即在给定3D坐标处的ED 110的信道状况会类似于在给定3D坐标处或附近的、并且在类似环境中的相同类型的其他ED的信道状况。预测的信道状况可以一起或分别用于不同的频段。随着新数据的采集和关联数据的更新，训练数据可以被更新并且机器学习系统640可以被重新训练和更新。在一些示例中，可以从包含对DL传输的测量的UL ED报告采集训练中使用的信道状况信息。机器学习系统640可以用于预测DL信道状况，并且可以帮助确定适当的DL传输功率和MCS组合。在一些示例中，可以从来自ED 110的BS测量的UL传输采集训练中使用的信道状况信息。机器学习系统640可以用于预测UL信道状况，并且可以帮助确定ED 110要使用的适当的UL传输功率和MCS组合。BS 170可以使用预测的UL传输功率和MCS组合来分配ED UL传输。
在一些示例中，精确信道状况的预测可能是困难的。例如，可仅向BS 170提供波束对信息(由图14b的机器学习系统630b输出)。可以使用非机器学习方法(例如，使用传统计算)来计算精确信道状况。
在一些示例中，毫米波频段可以仅用于在DL方向上的传输，而在UL方向上的传输可以使用非毫米波频段。在这种情况下，BS 170仍可以使用预测的波束对信息(由图14b的机器学习系统630b输出)来确定适当的DL波束方向。BS 170还可以使用预测的DL信道状况来决定用于ED 110的适当的DL传输功率和MCS组合。
尽管本公开描述了使用机器学习系统，诸如用于波束对预测的机器学习系统630b和用于DL信道状况预测或UL信道状况预测的机器学习系统640，但是应当理解，可以代替地使用非机器学习方法。例如，可以代替地使用传统计算来计算波束对、DL信道状况和/或UL信道状况。
机器学习系统640的输出可以用于帮助改善无线系统100中的波束管理。例如，可以一起使用针对DL和UL的预测信道状况(由机器学习系统640输出)和预测波束对信息(由图14B的机器学习系统630b输出)，以提供关于针对移动ED 110的预测的(例如，在不久的将来，诸如下一秒内的)3D坐标的预测信道状况的信息。该信息可以使得BS 170能够提前为接下来的时刻准备波束对。准备波束对可以包括例如计算新的波束方向和/或新的波束功率和/或决定MCS组合，和/或改变为新的波束方向和/或新的波束功率和/或另一MCS组合。例如，可以向BS 170提供预测的信道状况和预测的波束对信息。然后，BS 170可以确定应当在BS 170处使用的适当的波束参数(例如，波束方向、MCS组合和波束功率)，以便与ED 110保持良好的波束对。BS 170可以进一步向ED 110提供预测信息中的一些或全部，以使得ED110能够视情况调整其自身的波束。这可以帮助避免或减少波束管理所需的交互次数(与传统波束管理过程相比)。
例如，给定针对ED 110的测量的或预测的坐标信息，BS 170可以基于预测的信道状况准备用于建立或用于追踪目的的波束对。代替准备一个主要波束对，BS 170可以生成一个或多个候选波束对，以防主要波束对变为被阻挡的(例如，由于移动障碍物)。
位置系统500可以追踪和预测感测环境中的不同感兴趣对象(包括ED 110以及其他对象(例如，静止的障碍物和移动的障碍物))的轨迹。可以将关于移动障碍物的预测轨迹的信息提供给无线系统100(例如，直接从位置系统500传送至无线系统100，或者经由关联系统600传送)。考虑图18示出的示例。如图18的左图示出的，位置系统500可以检测移动障碍物905(例如，移动中的车辆)，该移动障碍物可能阻挡BS 170与ED 110之间的当前波束对。位置系统500可以预测(例如，使用机器学习系统530)到：障碍物905正沿轨迹移动。位置系统500可以使用关于障碍物905的预测轨迹的信息和关于当前建立的波束对的信息(从无线系统100获取的)来确定：预期障碍物905在从时间tx到ty的时间阻挡BS 170与ED 110之间的当前波束对。位置系统500可以(例如，经由到核心网络130的通信或直接到受影响的BS170的通信)通知无线系统100：预期BS 170与ED 110之间的当前波束对在时间tx到ty之间要被阻挡。无线系统100可以使用该信息来使得BS 170能够从时间tx到ty选择替代路径(例如，NLOS路径)，以保持与ED 110的波束对(参见图18的右图)，并且BS 170可以在时间ty之后返回针对波束对的先前路径(例如，LOS路径)。
图19A和图19B示出了可以如何使用关于追踪轨迹和预测轨迹的信息来帮助波束管理的其他示例。在图19A和图19B中，tx、ty、tz和th是不同的时刻。在图19A中，BS 170和ED110已经建立了波束对。在tx处，ED 110开始移动。位置系统500可以预测ED 110的轨迹并且预测ED 110在ty处的位置。在示出的示例中，位置系统500可以使用关于感测环境的信息(诸如存在道路)，来帮助预测ED 110的轨迹。环境信息和在ty处的预测位置可以作为输入提供给机器学习系统630(例如，如图14示出的)，用于预测合适的波束对。机器学习系统630可以输出多于一个预测的合适波束对，并且可以对候选波束对进行优先级排序(例如，根据预测信号质量)。BS 170可以选择要在ty处使用的候选波束对中的一者，并且可以在ty之前准备选择的波束对。BS 170可以向ED 110传输信息(例如，关于在ty处将由BS 170使用的波束角度的信息，以及关于在ty处的ED 110的预测位置的信息)，以使得ED 110能够为ty处的波束对做准备。如图19A示出的，预测信息的使用可以使得BS 170(以及还可能有ED 110)能够在预计到障碍物的情况下选择和准备NLOS波束对(使用离开反射表面910的反射)。
图19B示出了与上文关于图19A讨论的过程类似的过程。在图19B的示例中，考虑到障碍物905(例如，建筑物)，预测信息可以用于在两个或更多个BS 170c、170d之间选择和准备波束对。核心网络130可以用于协调多个BS 170c、170d之间波束对的选择和准备。例如，机器学习系统630(例如，其可以在核心网络130中或在关联系统600中实现)可以用于预测针对覆盖ED 110的预测轨迹的两个或更多个BS 170c、170d的候选波束对。例如，由机器学习系统630输出的候选波束对可以包括使用BS 170c和BS 170d中任一者的波束对。核心网络130或各个BS 170c、170d可以选择波束对，并且BS 170c、BS 170d可以与上述描述类似地准备波束对。例如，BS 170c、BS 170d还可以在ty之前发起任何必要的切换过程。关于预测轨迹的信息还可以帮助避免乒乓切换(即，在短时间帧内BS 170c、BS 170d之间的切换快速地来回发生)。
在一些示例中，BS 170可以将其自身的坐标信息发送给ED 110。ED 110可以具有确定关于其自身的姿势或取向的信息的能力(例如，使用内置取向传感器，诸如移动电话中的加速度计)。ED 110可以组合关于BS 170的位置的信息和关于ED 110本身的取向的信息，以决定其自身的波束方向。
在一些示例中，关于ED 110的姿势或取向的信息对于BS 170可能有用，以帮助建立和/或改善BS 170与该ED 110之间的波束对。例如，如果ED 110是无线连接的车辆，则如果BS 170具有关于该车辆的取向(例如，车辆的前进方向的取向)的信息，BS 170可以更加有效地确定在BS 170与该车辆之间使用的波束对的参数(例如，ED的波束方向可以是预定义索引的形式，其可以相对于从ED的角度的方向而定义)。BS 170可以将波束对信息发送至ED 110并且指导在ED 110处的波束选择。关于ED 110的姿势或取向的信息可以另外地或替代地由位置系统500捕获，或由ED 110报告给BS 170(或其他网络侧设备)。
在一些示例中，基于毫米波通信获取的信息(例如，3D坐标与信号强度之间的关系，其可以基于来自毫米波通信的信号有关信息来计算，如图13A和图13B示出的)可以对6GHz以下的宏小区通信有用。例如，在典型的部署场景中，6GHz以下频段的宏小区可包含多个28GHz的小型小区。ED 110可以连接至宏小区BS 170a和一个小型小区BS 170b(例如，参见图15)。位置系统500可以使用从小型小区通信得到的信息来以相对较高的精确度确定ED110的3D坐标。关联系统600可以将6GHz以下频段的DL和UL中的信道有关信号与3D坐标相关联。此外，可以预测该3D坐标处的信道状况。该信息可以提供给宏小区BS 170a。在具有ED110的3D坐标和该坐标处的预测信道状态的这种先验知识的情况下，宏小区BS 170a可以基于设备位置执行优化，诸如资源分配、M-MIMO配对和分组、功率控制过程或其他这样的过程。
使用来自位置系统500和无线系统100的信息，可以构造地图以将信号有关信息与3D坐标相关联。例如，这样的地图可以使得能够预测遍及一地理区域不同频段上的信道有关信息。在另一示例中，这样的地图可以帮助确定针对给定3D坐标的主要和次要连接候选。基于由ED 110测量的信号有关信息，这样的地图还可以帮助计算连接的并且活动的ED 110的3D坐标。
ED 110的位置信息(例如，3D坐标或预测的3D坐标)对于无线通信可能是有用的。例如，宏小区中的资源分配调度算法可以基于预测的ED轨迹来利用预测的设备的信道有关信息，其中这种预测可以基于毫米波通信。在另一示例中，可以通过提供关于ED的位置和/或预测轨迹信息作为切换的一部分来减少切换开销。在另一示例中，以相对较高的精确度确定ED位置的能力可以使得BS能够将附近的ED分组在一起以进行群组广播，或将两个遥远的ED配对以用于多用户MIMO(multiple-user MIMO,MU-MIMO)分配。图20示出了宏小区705包含三个小型小区710的示例。可以基于ED 110与小型小区BS 170b之间的通信来获取坐标信息。如图所示，宏小区BS 170a可以使用该坐标信息来协调MU-MIMO通信(例如，以使得能够选择预编码和/或信道)。
在上文的一些讨论中，已经将BS描述为在一个方向上辐射具有一个主瓣的无线电波束。在传统部署中，一个区域被BS 170的一个波束成形天线阵列覆盖。也就是说，在该区域内，在任何时候均有指向一个波束方向的一个波束。
在一些示例中，本公开可以使得BS能够同时辐射一个或多个波束(例如，使用两个或更多个天线阵列，或通过划分一个天线阵列以作为两个或更多个子阵列进行操作)，这可以帮助改善系统吞吐量。通过使用来自位置系统500和关联系统600的坐标信息可以促进这一点。例如，来自位置系统500的坐标信息可以用于避免同时收发的不同波束之间的干扰。图21中示出了一个示例。在该示例中，BS 170包括两个(或更多个)天线阵列256a、256b，每个天线阵列接收旨在分别向两个(或更多个)ED 110y和110x进行传输的相应数据流。BS170可以被提供有指示每个ED 110x、110y的位置的坐标信息。BS 170可以使用该信息来确定在ED 110x、ED 110y之间有足够的空间间隔，以使得能够使用两个单独的波束对同时向两个ED 110x、110y进行传输，而没有显著干扰。如图所示，从BS 170到ED 110x和ED 110y的DL传输可以在DL帧310中使用不同的频率同时发生；类似地，从ED 110x和ED 110y到BS 170的传输可以在UL帧340中使用不同的频率同时发生。
图22示出了另一示例，其中BS 170可以使用两个(或更多个)天线阵列256a、256b来传输以同一ED 110为目标的两个(或更多个)波束。例如，可以由机器学习系统630(例如，如关于图14讨论的)输出多个候选波束对，并且BS 170可以选择两个(或更多个)波束对来用于与ED 110的通信，每个选择的波束对由相应的天线阵列256a、256b进行辐射。这可以使得能够在BS 170与单个ED 110之间建立多个不同的波束对(在该示例中，包括LOS波束对和NLOS波束对)。经由两个或更多个波束接收的信号可以在ED 110的接收器处进行组合。例如，这种冗余可以帮助克服深度衰落的影响，以便改善接收的DL信号质量。
通常，来自位置系统500和关联系统600的信息可以使得能够更加有效地使用空间维度，例如以使得能够同时进行多重传输和/或用于更高的吞吐量。
来自位置系统500和关联系统600的信息还可以帮助协调ED到ED通信(例如，车辆到车辆通信)。为了在两个ED之间建立无线通信，关于每个ED的3D坐标的知识可能是有用的。如上文讨论的，可以确定每个ED的当前(以及可选地，预测的)坐标信息。该信息可以提供给每个ED，可选地，与对建立ED到ED通信有用的其他信息一起提供给每个ED。ED可以使用该信息来管理它们自身的波束或其他无线通信参数。
如本文公开的，位置系统和无线系统的集成不仅可以包括将ED的坐标信息与无线信号相关联，而且还可以包括将环境和/或地理信息与无线的无线电信道有关信息相关联。例如，关联系统600可以(例如，使用机器学习)确定ED的物理位置与其无线通信量使用之间的相关性。关联系统600可以识别异常情况并且相应地生成通知。关联系统600可以基于检测的当前物理通信量来提供可用于控制ED 110(例如，自主车辆或半自主车辆)的轨迹的信息。这样的示例可以帮助管理网络通信量(例如，优化资源使用)和/或帮助管理物理通信量。
还可以将关于ED的坐标信息提供给ED本身。这可以使得ED能够优化其自身的波束管理(例如，基于来自关联的BS的相对3D位置)。ED还可以向BS提供指示服务质量(qualityof service,QoS)或体验质量(quality of experience,QoE)以及关联的波束管理设置的反馈。在给定ED的3D位置的情况下，BS和/或核心网络处的算法(例如，机器学习算法)可以使用来自多个ED的这种信息来学习针对ED的适当的波束管理设置或其他无线通信参数设置。
在一些示例中，当BS确定ED正在离开驻留地(decamping)或者应该切换至相邻小区时，BS可以将ED的当前(以及可选地，预测的)3D坐标传输至相邻BS，以帮助促进切换过程。BS或相邻BS还可以将BS自身的3D位置传输给ED，以使得ED能够优化其自身的波束管理和切换过程。
在一些示例中，ED 110的坐标信息(其可以由ED 110本身或者由BS或其他网络侧设备报告给关联系统600)可以足够精确(例如，具有～10厘米量级的精确度)，以使得坐标信息能够用于将感测对象(由感测系统400感测的)直接与如在无线系统100中注册的ED110的唯一ID相关联。特定位置处的给定环境中的信号有关信息(其可以例如以上文讨论的信号有关地图的形式进行采集和存储)可以用于帮助BS 170(或其他网络侧设备)来管理针对该ED 170的无线传输。
在一些示例中，可以将ED 110的较低准确度或较低精确度的坐标信息(其可以由ED 110本身或由BS 170或其他网络侧设备进行计算和报告)提供给关联系统600。这样的较低质量的坐标信息可能不足够准确或精确以使得关联系统600能够直接在坐标信息与感测对象之间进行关联。然而，这样的较低质量的坐标信息仍可以帮助关联系统600，作为对从无线系统100报告的信号有关信息的补充信息。
图23是示出了可以被执行以实现本文公开的一个或多个示例的示例方法2300的流程图。例如，方法2300可以由关联系统600(以及可能的与位置系统500一起)或由包括关联系统的位置系统500来执行。
在2302处，可以基于从一个或多个传感器402获取的感测数据确定坐标信息。2302可以由关联系统600执行，例如在位置系统500是关联系统600的一部分的示例中。在其他示例中，关联系统600可以不执行2302。
在2304处，获取坐标信息和信号有关信息。例如，可以通过执行2302来获取坐标信息。在其他示例中，可以从与关联系统600独立的位置系统500获取坐标信息。可以从无线系统100获取信号有关信息。在关联系统600是无线系统100的一部分(例如，与核心网络130和/或BS 170集成在一起)的示例中，可以隐式地获取信号有关信息。
在2306处，将给定的坐标信息的集合(例如，包含给定的感测对象的3D坐标和3D速度的向量)与信号有关信息的集合(例如，给定UE-ID的测量的信道状况集合)相关联。可以使用诸如上文的示例中讨论的各种合适的方法(包括基于机器学习的方法)来执行该关联。坐标信息可以包括测量的坐标信息(例如，使用感测数据计算的)和/或预测的坐标信息(例如，针对一个或多个未来时间点的预测位置、轨迹和/或速度)。关联信息可以存储在位于关联系统600本地的表格中和/或远程地位于数据库的表格中。
在2308处，提供关联信息以执行各种波束管理活动，如上文讨论的。也可以出于机器学习的目的而提供关联信息，如上文讨论的。
图24是示出了用于生成或更新信号有关地图的示例方法2400的流程图。例如，方法2400可以由关联系统600或包括关联系统的位置系统500执行。在其他示例中，方法2400可以由另一实体(例如，核心网络130的部件)执行。
可选地，在2402处，可以获取现有的信号有关地图。例如，信号有关地图可以已经先前生成和存储，并且方法2400可以用于更新现有的信号有关地图中的信息。例如，可以通过从关联系统600的本地存储器中检索存储的地图来获取现有的信号有关地图，或者可以通过关联系统600访问存储有信号有关地图的另一数据库或存储器来获取现有的信号有关地图。
在2404处，获取信号有关信息。可以使用各种方法来获取信号有关信息。
例如，可以通过使用ED 110或某种其他信号测量仪器在感兴趣位置和特定环境处进行测试来测量信号有关信息。可以例如在来自核心网络130的命令下在无线系统100中进行测试。在一些示例中，关联系统600可以与无线系统100通信以请求执行测试以便获取某些期望的信号有关信息。例如，如果关联系统600确定在现有的信号有关地图中的某个地理位置处没有信号有关信息，或者某个地理位置处的信号有关信息过期(例如，陈旧超过1小时)，关联系统600可以将请求传送给无线系统100，以获取该某个地理位置处的新的信号有关信息。在一些示例中，可以在没有来自关联系统600的请求的情况下由无线系统100发起测试。例如，无线系统100可以(例如，使用各种追踪技术)确定ED 110已经从第一地理区域移入第二地理区域。核心网络130可以指示第二地理区域中的BS 170请求ED 110执行测试，以便获取针对第二地理区域的信号有关信息。可以使用其他技术来测试或探查不同地理位置中最新的信号有关信息。然后，可以将所得的信号有关信息提供给关联系统600。
在一些示例中，历史信号有关信息可以由关联系统600获取。例如，先前接收的信号有关信息(例如，在上文讨论的方法2300期间获取的)可以与感测对象的坐标信息以足够高的置信度(例如，超过95％的置信度)相关联。可以获取来自该地理坐标处的该感测对象的历史信号有关信息，用于生成或更新信号有关地图。另外地或替代地，可以从该感测对象(例如，其中感测对象是ED 110，诸如无线连接的车辆或移动设备)获取更加新的(例如，当前的)信号有关信息以及来自该感测对象的坐标信息。在一些示例中，感测对象可以是具有已知地理位置的静止的ED 110(例如，固定位置处的IoT设备)。信号有关信息可以从该静止的ED 110(通过无线系统100)获取，并且容易地与已知地理位置相关。
在一些示例中，可以实地(例如，在用户的常规使用期间)测量信号有关信息，并且由被追踪ED 110将信号有关信息报告给无线系统100。通过适当的追踪技术可以确定被追踪ED 110的地理位置。信号有关信息和被追踪位置均可以由无线系统100报告给关联系统600。
在2406处，将在2404处获取的信号有关信息与地理信息(例如，特定坐标信息)相关联。如上所述，地理信息可以由无线系统100报告给关联系统600。在地理信息具有足够质量(例如，足够精确和准确的坐标信息)的情况下，关联系统600可以直接将信号有关信息与地理信息相关联。在一些示例中，关联系统600可能已经具有地理信息(例如，在信号有关信息是从已知位置处的静止的ED 110获取的情况下)，并且关联系统600可以将从静止的ED110获取的信号有关信息与该ED 110的已知地理信息相关联。
可选地，在2408处，如果获取的信号有关信息与现有的信号有关地图中的现有信息之间存在冲突，则可以以各种方式执行冲突解决。如果在给定地理位置处的信号有关信息与现有的信号有关地图中给定地理位置处的记录的信号有关信息显著不同(例如，相差超过10％)，则可能发现冲突。在一些示例中，冲突解决可以涉及用新获取的信号有关信息代替现有的(较旧的)信号有关信息。在一些示例中，冲突解决可以涉及将现有的信号有关信息与新获取的信号有关信息进行组合以生成要存储在信号有关地图中的更新的信号有关信息(例如，可以通过对现有的和新获取的功率测量进行平均来计算更新的功率测量)。可以使用其他冲突解决技术。在没有现有的信号有关地图或现有的信号有关地图不包括针对该给定地理位置的信号有关信息的示例中，冲突解决可以不是必须的。
在2410处，使用与地理信息(来自步骤2406)相关联的信号有关信息来生成信号有关地图或更新现有的信号有关地图。然后，可以存储信号有关地图(例如，在关联系统600本地，或在关联系统600可访问的另一位置处)。信号有关地图还可以提供给无线系统100或可由无线系统100访问，例如以辅助无线系统100执行无线通信。
图25是示出了用于使用(例如，如根据上文描述的方法2400生成或更新的)信号有关地图来辅助无线通信的示例方法2500的流程图。方法2500可以由位置系统500执行。
在2502处，识别被追踪对象。被追踪对象可以是由感测系统400感测并且由无线系统100追踪的任何感测对象。可以通过在无线系统100处注册并且提供给位置系统500(例如，响应于来自位置系统500的请求)的设备ID来识别该被追踪对象。关于该被追踪对象，无线系统100还可以向位置系统500提供其他信息(诸如，一系列感兴趣时间，或感兴趣的无线通信参数)。“感兴趣时间”是指与感测对象进行通信所需要的时间。在接收到感兴趣时间之后，该信息可以在接下来的步骤2504中用于预测被感测ED的坐标位置。感兴趣的无线通信参数可以包括用于选择预测坐标的精确度的参数。例如，如果在与ED的通信中采用非常窄的波束成形，则需要较高的精确度；如果使用全向通信，则较低精确度的坐标信息可能足以支持通信。
在2504处，位置系统500预测被追踪对象在将来的时间(例如，由无线系统100提供的一个或多个感兴趣时间)的坐标位置。可以使用来自感测系统400的信息来执行该预测(例如，来自传感器402的信息可以用于确定被追踪对象的当前速度和/或行进方向，并且因而通过假设速度和/或行进方向会保持不变来确定预测的坐标位置)。预测坐标位置可以是向量的形式，该向量至少包含预测的3D位置，并且可选地还包含预测的或当前的3D速度信息和/或感兴趣的未来时间。
可以将预测的坐标位置(例如，以查询或请求的形式)提供给能够访问信号有关地图的系统(例如，关联系统600)。在一些示例中，代替位置系统500将预测的坐标位置提供给访问信号有关地图的另一系统，位置系统500自身可以访问信号有关地图，或可以被提供有信号有关地图(或信号有关地图的一部分)的副本。
在2506处，确定与预测的坐标位置对应的信号有关信息。例如，预测的坐标位置可以用于在信号有关地图中查找信号有关信息。这可以由关联系统600(或其他系统)在从位置系统500接收预测的坐标信息之后执行。位置系统500可以通过以下方式确定针对预测的坐标位置的信号有关信息：向关联系统600(或其他系统)发送查询或请求(包括预测的坐标信息)，并且从关联系统600(或其他系统)接收响应(包括针对预测的坐标位置的信号有关信息)。在一些示例中，针对预测的坐标位置的信号有关信息可以由位置系统500自身确定，其中位置系统500访问或接收信号有关地图(或信号有关地图的一部分)的副本并且查找期望的信号有关信息的。
在一些示例中，预测的坐标位置已经与对应的信号有关信息一起记录在信号有关地图中。因而，可以从信号有关地图直接确定针对该预测的坐标位置的信号有关信息，并且将该信号有关信息提供给无线系统100。在一些示例中，预测的坐标位置不与对应的信号有关信息一起记录在信号有关地图中，或者信号有关地图不涵盖预测的坐标位置。在这种情况下，可以计算或估计针对预测的坐标位置的信号有关信息。例如，可以执行针对相邻已知位置的、记录在信号有关地图中的信号有关信息的内插或外推。
在一些示例中，可能不能以足够高的置信度来估计或计算信号有关信息，在这种情况下，不能进行预测。可以通知无线系统100：信号有关信息针对预测的坐标位置不可用。位置系统500还可以请求无线系统100获取针对预测的坐标位置的(在将来的某些时间的)信号有关信息(例如，使用如上所述的任何合适方法)。
在2508处，将信号有关信息(无论是直接在信号有关地图中查找的还是估计的)提供给无线系统100。无线系统100可以使用信号有关信息来帮助在BS 170与ED 110之间或在ED 110之间设置无线通信(例如，其中ED 110是在2502处识别的被追踪对象)。
在各种示例中，本公开描述了与无线通信系统协作使用位置系统。位置系统使用从传感器采集的信息并且生成坐标信息，该坐标信息可以辅助无线系统。例如，位置系统可以提供信息以帮助无线通信系统来改善诸如波束管理、资源管理等功能。位置系统还可以与无线系统一起用于其他功能。例如，位置系统可以被配置为监测某些事件(例如，火灾的发生)，并且一旦检测到这样的事件，通过无线系统向目标接收器传输相关的感测数据和/或通知。经由无线系统传输这种数据/通知可以具有很小的时间延迟。在一些示例中，位置系统还可以被配置为处理来自第三方的各种请求。
可能难以促进位置系统和无线系统之间的协作，特别是如何将位置系统中的感测数据与无线系统中的无线信息相关联的问题。在各种示例中，本公开描述了用于确定(来自位置系统的)感测对象与(无线系统中使用的)ED ID之间的关联的不同方法。对于某些类型的ED，可以基于由ED或BS(或其他网络侧设备)捕获或计算的坐标信息来确定该关联。例如，可以使用ED内的GPS模块来捕获坐标信息，或者可以使用各种位置计算方法(例如，使用到达时间(ToA))来计算坐标信息。对于某些类型的ED，可以基于识别可以由位置系统自身感测/检测的信息来确定该关联。例如，对于车辆，可以由位置系统捕获和检测牌照号码，并且牌照号码可以指示ED ID。对于其他类型的ED，该关联可能倾向于更加困难。在本文描述的示例中，使用无线波束成形技术的属性来进行这种关联。这种关联对于无线系统从位置系统受益(例如用于波束管理)是必要的。
在各种示例中，本公开描述了一种位置系统，该位置系统提供可以用于确定ED在无线网络中的定位的信息。在一些示例中，来自位置系统的信息可以用于补充由无线网络中的现有的技术执行的定位计算。
与传统定位技术相比，本文描述的示例可以使得能够实现ED的更加准确和精确的定位(特别是当ED快速或不规则地移动时)，具有较低的信号开销、较低的频谱使用率和/或较低的ED处理开销。
在各个示例中，本公开描述了使用神经网络的机器学习的示例。应当理解，其他类型的机器学习可以是合适的。还应当理解，诸如在数据不太复杂的情况下，可以用经典(即，基于非机器学习的)方法来替代。
如上所述，可以使用来自位置系统、关联系统和/或无线系统的信息来训练机器学习系统，以输出各种预测信息。应当理解，来自其他源(例如，参考数据库或其他传感器系统，诸如GPS追踪系统)的信息也可以用作机器学习系统的输入。
在示例1中，本公开描述了一种方法，该方法包括：获取表示电子设备(ED)的空间位置的坐标信息的集合；获取与来自ED的无线信令有关的信号有关信息的集合；生成关联信息的集合，用于将坐标信息的集合与信号有关信息的集合相关联；以及提供关联信息的集合，用于执行波束管理。
在示例2中，本公开描述了示例1的方法，还包括：从一个或多个相应传感器获取一个或多个感测数据集合，感测数据捕获关于ED的空间信息；以及使用感测数据确定坐标信息的集合。
在示例3中，本公开描述了示例1或2的方法，其中坐标信息的集合包括以下项中的一者或两者：测量的坐标信息，其表示ED的实际空间位置；或预测的坐标信息，其表示ED的预测的空间位置。
在示例4中，本公开描述了示例3的方法，其中使用机器学习生成预测的坐标信息。
在示例5中，本公开描述了示例1至4中任一项所述的方法，其中信号有关信息包括以下项中的一者或多者：ED的UE-ID；由ED测量的信道状况；发射器波束角度；接收器波束角度；或波束功率。
在示例6中，本公开描述了示例1至5中任一项所述的方法，还包括：获取表示ED的环境的环境信息集合；以及其中生成关联信息包括将环境信息集合与坐标信息的集合和信号有关信息的集合相关联。
在示例7中，本公开描述了示例1至6中任一项所述的方法，还包括：使用关联信息的集合来训练机器学习系统，以预测：至少部分地基于坐标信息的信道状况；或至少部分地基于坐标信息的合适波束对；以及使用训练的机器学习系统来输出候选参数，用于波束管理。
在示例8中，本公开描述了示例1至7中任一项所述的方法，还包括：使用关联信息的集合进行多用户多输入多输出(MU-MIMO)通信。
在示例9中，本公开描述了一种系统，该系统包括：存储机器可执行指令的存储器；以及耦合至该存储器的处理单元，该处理单元被配置为执行指令以执行示例1至8中任一项所述的方法。
尽管本公开以一定顺序描述了具有步骤的方法和过程，但是可以视情况省略或改变方法和过程的一个或多个步骤。一个或多个步骤可以视情况以与所描述顺序不同的顺序发生。
尽管至少部分地在方法方面描述了本公开，但是本领域普通技术人员将理解，本公开还针对用于执行所描述方法的至少一些方面和特征的各种部件，无论是采用硬件部件、软件还是这两者的任意组合。因此，本公开的技术方案可以以软件产品的形式体现。合适的软件产品可以存储于预先记录的存储设备或其他类似的非易失性或非暂时性计算机可读介质，例如包括DVD、CD-ROM、USB闪存盘、可移动硬盘或其他存储介质。该软件产品包括有形存储在其上的指令，这些指令使得处理设备(例如，个人计算机、服务器或网络设备)能够执行本文公开的方法的示例。机器可执行指令可以是代码序列、配置信息或其他数据的形式，其在被执行时使机器(例如，处理器或其他处理设备)执行根据本公开的示例的方法中的步骤。
在不脱离权利要求的主题的情况下，可以以其他特定形式来体现本公开。所描述的示例实施例在所有方面均应被视为仅是说明性的而非是限制性的。可以组合从上述实施例中的一个或多个选择的特征，以创建未明确描述的替代实施例，适合于这种组合的特征被理解为在本公开的范围内。
还公开了公开范围内的所有值和子范围。而且，尽管本文公开和示出的系统、设备和过程可以包括特定数量的元件/部件，但是可以对系统、设备和组件进行修改以包括另外的或更少的这种元件/部件。例如，尽管公开的任何元件/部件可以被引用为单数的，但是本文公开的实施例可以被修改为包括多个这样的元件/部件。本文描述的主题旨在涵盖和包含所有技术上的适当改变。

Claims (21)

1.一种方法，包括：
获取表示电子设备ED的空间位置的坐标信息的集合；
获取与来自所述ED的无线信令有关的信号有关信息的集合；
生成关联信息的集合，用于将所述坐标信息的集合与所述信号有关信息的集合相关联；以及
提供所述关联信息的集合，用于执行无线通信管理。
2.根据权利要求1所述的方法，其中生成所述关联信息的集合包括：
获取与所述信号有关信息的集合相关联的信号有关地图；以及
基于获取的所述信号有关地图和获取的所述坐标信息的集合，生成更新的信号有关地图。
3.根据权利要求2所述的方法，其中生成所述关联信息的集合进一步包括：
将获取的所述坐标信息与获取的所述信号有关信息的集合相关联。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其中获取的所述信号有关地图基于所述ED为静止的而确定。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的方法，其中所述更新的信号有关地图基于所述ED为非静止的而生成。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述更新的信号有关地图包括非静止的所述ED的预测坐标位置。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中所述信号有关信息包括以下项中的一者或多者：
所述ED的UE-ID；
由所述ED测量的信道状况；
发射器波束角度；
接收器波束角度；或
波束功率。
8.一种系统，包括：
存储器，存储机器可执行指令；和
处理单元，耦合至所述存储器，所述处理单元被配置为执行所述指令以使所述系统：
获取表示电子设备ED的空间位置的坐标信息的集合；
获取与来自所述ED的无线信令有关的信号有关信息的集合；
生成关联信息信息集合，用于将所述坐标信息的集合与所述信号有关信息的集合相关联；以及
提供所述关联信息的集合，用于执行无线通信管理。
9.根据权利要求8所述的系统，其中所述处理单元还被配置为执行所述指令以通过以下方式生成所述关联信息的集合：
获取与所述信号有关信息的集合相关联的信号有关地图；以及
基于获取的所述信号有关地图和获取的所述坐标信息的集合，生成更新的信号有关地图。
10.根据权利要求9所述的系统，其中所述处理单元还被配置为执行所述指令以进一步通过以下方式生成所述关联信息的集合：
将获取的所述坐标信息与获取的所述信号有关信息的集合相关联。
11.根据权利要求9或10所述的系统，其中获取的所述信号有关地图基于所述ED为静止的而确定。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的系统，其中所述更新的信号有关地图基于所述ED为非静止的而生成。
13.根据权利要求12所述的系统，其中所述更新的信号有关地图包括非静止的所述ED的预测坐标位置。
14.根据权利要求8至13中任一项所述的系统，其中所述信号有关信息包括以下项中的一者或多者：
所述ED的UE-ID；
由所述ED测量的信道状况；
发射器波束角度；
接收器波束角度；或
波束功率。
15.一种计算机可读介质，其上编码有机器可执行指令，其中当由系统的处理单元执行所述指令时，所述指令使所述系统：
获取表示电子设备ED的空间位置的坐标信息的集合；
获取与来自所述ED的无线信令有关的信号有关信息的集合；
生成关联信息的集合，用于将所述坐标信息的集合与所述信号有关信息的集合相关联；以及
提供所述关联信息的集合，用于执行无线通信管理。
16.根据权利要求15所述的计算机可读介质，其中所述指令还通过以下方式使所述系统生成所述关联信息的集合：
获取与所述信号有关信息的集合相关联的信号有关地图；以及
基于获取的所述信号有关地图和获取的所述坐标信息的集合，生成更新的信号有关地图。
17.根据权利要求16所述的计算机可读介质，其中所述指令进一步通过以下方式使所述系统生成所述关联信息的集合：
将获取的所述坐标信息与获取的所述信号有关信息的集合相关联。
18.根据权利要求16或17所述的计算机可读介质，其中获取的所述信号有关地图基于所述ED为静止的而确定。
19.根据权利要求16至18中任一项所述的计算机可读介质，其中所述更新的信号有关地图基于所述ED为非静止的而生成。
20.根据权利要求19所述的计算机可读介质，其中所述更新的信号有关地图包括非静止的所述ED的预测坐标位置。
21.根据权利要求15至20中任一项所述的计算机可读介质，其中所述信号有关信息包括以下项中的一者或多者：
所述ED的UE-ID；
由所述ED测量的信道状况；
发射器波束角度；
接收器波束角度；或
波束功率。
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