用于WLAN感测领域的多频带Wi-Fi融合制造技术

提供了一种用于融合来自多个频带的Wi

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于WLAN感测领域的多频带Wi
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Fi融合


[0001]本公开总体上涉及通信系统，并且更特别地，涉及在不依赖于专用传感器的情况下，融合来自多个频带的Wi
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Fi测量以监测室内和室外空间。

技术介绍

[0002]在过去的十年里，Wi
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Fi感测或无线局域网络(WLAN)感测已受到极大关注。最近，新的工作组正专注于WLAN感测，以使802.11标准技术更多地用于新的工业和商业应用。一些常规的WLAN感测框架使用来自物理(PHY)层的信道状态信息(CSI)或者来自介质访问控制(MAC)层的接收信号强度指示符(RSSI)测量。常规的RSSI测量受到测量不稳定性以及信道信息的粗粒度的影响，从而导致感测的准确度有限。常规的CSI测量对于感测具有较高的粒度，而它需要访问PHY层接口以及高计算能力来处理大量的副载波数据。
[0003]作为WLAN感测应用之一，室内定位
涉及开发用于在封闭室内区域中定位对象的系统和方法。该对象可以是向某一(些)其它装置发送信号和/或从某一(些)其它装置接收信号的装置，或者是没有这种能力的实体。定位指的是估计在某一预定义参考系中的对象的坐标。许多室内定位工业应用需要精确的室内定位，诸如在医院、仓库、大型购物中心、工厂中定位对象(仅举几个例子)。一些常规的室内定位方法需要在室内区域中安装专用硬件。然而，由于必须购买专用硬件然后将其安装到室内定位系统中，因此，这些类型的常规方法是不使用的。这种方法的一个示例是超宽带(UWB)无线电定位系统，它是昂贵的并且被用作室内定位界的最后手段选项。其它示例包括基于光检测和测距(LIDAR)、雷达或超声的系统，这与UWB定位系统同样地需要高安装和维护成本的。在毫米波(mmWave)通信领域中，CN102914762A中描述的系统公开了基于mmWave的室内定位系统。然而，在CN102914762A参照文献中描述的系统需要安装以mmWave频率工作的专用基础设施，因此对于某些实际应用是不希望使用的。
[0004]因此，需要这样的WLAN感测(例如，室内定位)系统和方法，该系统和方法可以从低成本和实现的角度来构造用于讯号纹识别(fingerprinting)数据库的特征空间，以及将来自多个频带的Wi
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Fi测量进行融合以监测室内和室外空间而不依赖于专用传感器(例如，摄像机、激光雷达、雷达、超声、红外)，这可以被用于装置承载和无装置监测两者。

技术实现思路

[0005]本公开总体上涉及通信系统，并且更特别地，涉及在不依赖于专用传感器的情况下，融合来自多个频带的Wi
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Fi测量以监测室内和室外空间。这些系统和方法可以用于监测室内和室外空间，而不依赖于外部专用传感器(例如，摄像机、激光雷达、雷达、超声、红外)，并且可以用于装置承载和无装置的室内和室外监测。
[0006]本公开的一些实施方式利用无基础设施WLAN感测，该无基础设施WLAN感测通过融合来自多个频带的Wi
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Fi测量来构造用于类相关讯号纹识别数据库的特征空间。这些实施方式与多频带Wi
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Fi网络一起操作，多频带Wi
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Fi网络例如包括802.11ac和802.11ad兼容的
Wi
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Fi装置。多个频带可以包括：在高达80MHz带宽的跨度上的一组频率副载波上的采用复振幅形式的细粒度信道测量(诸如信道状态信息(CSI))、在超过1GHz带宽的跨度上的超细粒度信道测量(诸如CSI)、以及在60GHz工作频率处的采用空间波束信噪比(SNR)形式的中等粒度信道测量。
[0007]具体地，一些实施方式融合来自多个空间流的Sub 6GHz处的细粒度信道状态信息(CSI)测量和60GHz的mmWave频带处的中等粒度波束SNR。两种Wi
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Fi信道测量在不同的物理域提供丰富而互补的特征。作为正交频分复用(OFDM)副载波频调(tone)处的复值振幅，CSI测量能够获得时域中的功率延迟分布特性(PDP)，并且反映局部区域中沿着传播路径的功率分布。另一方面，波束SNR测量更多指示在各种波束成形方向或波束空间上的空间域信道测量。
[0008]本公开的各方面基于从融合不同频带处的两个富Wi
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Fi信道测量(即，Sub 7GHz处的细粒度CSI测量与60GHz的mmWave频带处的中等粒度波束SNR之间的多频带Wi
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Fi融合)的实验获得的实现。例如，与标量粗粒度RSSI相比，这两个Wi
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Fi信道测量提供了更丰富的特征，并且可以利用细粒度CS I获得更有意义的融合。具体地，这些特征彼此互补：1)频率副载波对比空间波束扇区，以及2)更长距离上的高环境敏感性对比短距离上的相对中等环境敏感性。
[0009]从实验中获得的另一实现是需要开发基于自动编码器的融合网络，该融合网络可以包括单独的编码器(即，CSI编码器和波束SNR编码器)和解码器(即，CSI解码器和波束SNR解码器)。该融合网络可以首先使用具有相同的经融合的特征作为其输入的两个解码器的输出上的重建误差来进行训练。这样，融合网络可以从相同的经融合的特征来重建CSI和波束SNR。这种独特的融合网络解决了以下技术问题：(1)多频带测量的粒度对应性不是未知的；(2)原始高维多频带测量的使用、处理以及存储是成本低效的；(3)分析多频带测量需要大量训练标签以训练WLAN感测；以及(4)测量数据库受限于定位的一个特定应用，并且对于诸如姿势和行为监测的其它应用具有有限的普适性。
[0010]此外，该技术方案引入定制化融合块，该定制化融合块考虑来自两种类型的Wi
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Fi信道测量的在多个级别上的特征之间的粒度对应性。粒度对应性可以通过使用无标签(unlabeled)的训练数据进行训练的特征置换网络或特征注意力网络来并入。为了应对普适性和放宽对大的有标签的训练数据的要求，将基于自动编码器的无监督融合网络用于多任务感测数据集。一旦训练了基于自动编码器的融合网络，就可以针对特定任务使用有限的有标签的训练数据来对该融合网络进行微调。
[0011]该技术解决方案产生的技术益处包括：1)两个截然不同的Wi
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Fi信道测量之间的粒度匹配融合；2)放宽对大的有标签的训练的要求；以及3)改进针对多任务感测的普适性。
[0012]设计和创建常规已知的感测网络的设计师将不会想到或者需要本公开的融合网络，这是因为常规的WLAN感测或融合网络不能从粗粒度RSSI信道测量中提取有意义的特征。
[0013]同样在稍后在许多测试实验之后认识到的是，由于CSI编码器与波束SNR编码器之间的未知粒度对应性，因此，可以引入定制化融合块来分级地融合来自不同级别的特征。具体地，该融合块考虑用于粒度匹配的特征置换。其中，CSI编码器与波束SNR编码器之间的未知粒度对应性可能阻碍两个测量之间的有益融合。实际上，具本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种基于多频带Wi
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Fi发送的多信道信息来估计环境的状态的系统，所述多频带Wi
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Fi发送在厘米波长信道和毫米波长信道上提供环境的Wi
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Fi覆盖，所述系统包括：至少一个处理器；以及存储器，在所述存储器上存储有指令，所述指令在由所述至少一个处理器执行时，使所述系统：接收所述多频带Wi
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Fi发送的所述多信道信息，所述多信道信息包括所述厘米波长信道的一个或多个特性以及所述毫米波长信道的一个或多个特性；联合使用所述厘米波长信道的特性以及所述毫米波长信道的特性，来确定所述环境的状态；并且将所述环境的状态提交给被布置成执行任务以服务所述环境的服务提供者。2.根据权利要求1所述的系统，其中，被用于对所述环境的状态的联合估计的所述特性包括所述厘米波长信道的信道状态信息CSI以及在所述毫米波长信道上以不同的离开角AoD发送的不同空间波束的信噪比SNR。3.一种Wi
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Fi装置，所述Wi
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Fi装置被配置成执行包括路由器的功能、无线接入点的功能、以及提供对互联网或专用计算机网络的接入的功能的功能中的一个或组合，所述Wi
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Fi装置包括：一个或多个Wi
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Fi收发器，所述一个或多个Wi
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Fi收发器被连接至一个或多个天线，以在包括厘米波长信道和毫米波长信道的不同频带上发送和接收Wi
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Fi信号，并且估计用于执行多频带Wi
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Fi发送的不同信道的特性；以及根据权利要求1所述的系统，所述系统在操作上连接至所述Wi
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Fi收发器，以接收所述多频带Wi
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Fi发送的所述不同信道的特性。4.根据权利要求1所述的系统，所述系统还包括：收发器，所述收发器被配置成在无线通信信道上接收所述多频带Wi
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Fi发送的不同信道的特性。5.根据权利要求1所述的系统，其中，为了估计所述环境的状态，所述处理器被配置成执行包括多个子网络的神经网络，其中，所述子网络包括：第一特征提取子网络，所述第一特征提取子网络被训练成从所述厘米波长信道的特性提取特征以生成第一特征；第二特征提取子网络，所述第二特...

【专利技术属性】
技术研发人员：王璞，余建远，秋浓俊昭，王也，菲利普，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：