CN108668332A - 一种信道切换处理方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种信道切换处理方法及系统。方法包括：若获知需要进行信道切换，则生成低频信道LoS径的存在性标签，根据所述存在性标签，生成高频信道的可用性指标；将所述可用性指标发送给接收端，以供所述接收端根据所述可用性指标判定是否进行信道切换。本发明实施例提供一种信道切换处理方法及系统，在使用低频信道完成基础通信服务的同时，根据已经测得的低频信道信息检测低频信道LoS径的存在性，间接判断了高频信道的可用性，在判断高频信道可用时才会进行切换。整个判断过程中，高频信道无需使用，由于低频信道信息在利用低频通信的过程中已经测得，因此不会在低频通信过程中造成较大的额外开销。
Description
技术领域
本发明实施例涉及信道切换技术领域，尤其涉及一种信道切换处理方法及系统。
背景技术
毫米波(Millimeter wave,mmWave)技术被认为是未来5G无线通信系统中的关键技术之一，引起了学术界和工业界的广泛关注。毫米波可以提供丰富的高频频谱资源，更宽的带宽意味着更快的传输速率，可以满足移动通信系统中日益增长的业务流量需求。此外，根据天线理论，毫米波通信系统的天线尺寸也在毫米量级，因此小范围空间中可以放置成百甚至上千根毫米波天线，有利于大规模多输入多输出(Massive multi-input multi-output,Massive MIMO)技术在实际系统中的应用。尽管毫米波存在信道路径衰落过大的缺陷，但利用MIMO中的波束赋形技术可以弥补这一缺陷，使得毫米波技术应用于现实系统成为可能。总之，与传统低频信道相比，毫米波技术可以极大地增加系统容量。
然而，毫米波技术在实际系统中的使用仍然存在一些亟待解决的问题。首先，为了实现鲁棒的数据传输，多波束的训练、跟踪以及恢复需要额外的空间时间以及能量资源，因此毫米波链路的建立会产生极大的开销。此外，由于高速率的数据传输，毫米波技术在信号处理上也有更高的功耗，例如，一部采用8比特量化器的智能手机在1.6G每秒的采样率下的功耗约为250毫瓦，占了整部手机50％以上的功耗。并且，毫米波段的信道也会由于遮挡等因素变得很不稳定，因此目前毫米波并不适合用于连续的长时间数据传输。总之，如何在移动设备上使用毫米波技术是一个值得研究的问题。
低频和高频的混合组网被认为是在现实系统中采用毫米波技术的一种主要拓扑结构，这里的低频指的是传统4G中使用的低于6GHz的频段，高频指的则是毫米波。由于功耗和鲁棒性的限制，在移动终端一直使用毫米波进行通信是不切实际的。在大多数情况下，控制信号以及低速率数据传输服务应当由低频完成，只有当终端有高速率数据传输的需求时才会考虑切换到高频。因此，研究重点应放在合适的高低频切换策略及方法上。
现有技术中，需要先在毫米波频段进行信道估计或波束搜索才能判断毫米波信道的信道质量，从而在终端有高速率数据需求时，切换到高频。然而，由于毫米波段的天线阵列往往规模很大，进行信道估计或波束搜索有极大的时间和能量开销，切换失败的代价很大。
发明内容
本发明实施例提供一种信道切换处理方法及系统，用以解决现有技术中在毫米波频段进行信道估计或波束搜索从而判定毫米波信道的信道质量时存在着极大的时间和能量开销，并且切换失败的代价大的缺陷，降低了额外开销和切换失败的代价。
本发明实施例提供一种信道切换处理方法，包括：
若获知需要进行信道切换，则生成低频信道LoS径的存在性标签，根据所述存在性标签，生成高频信道的可用性指标；
将所述可用性指标发送给接收端，以供所述接收端根据所述可用性指标判定是否进行信道切换；
其中，所述信道切换请求为将在低频信道中传输的数据切换至高频信道中进行传输的请求，所述存在性标签用于判定所述低频信道LoS径是否存在，所述可用性指标用于判定所述高频信道是否可用，所述接收端为终端或基站。
本发明实施例提供一种信道切换处理方法，包括：
接收发送端发送的根据低频信道LoS径的存在性标签生成的高频信道的可用性指标；
根据所述可用性指标，判定是否进行信道切换；
其中，所述信道切换请求为将在低频信道中传输的数据切换至高频信道中进行传输的请求，所述存在性标签用于判定所述低频信道LoS径是否存在，所述可用性指标用于判定所述高频信道是否可用，所述发送端为基站或终端。
本发明实施例提供一种信道切换处理系统，包括：
可用性指标生成模块，用于若获知需要进行信道切换，则生成低频信道LoS径的存在性标签，根据所述存在性标签，生成高频信道的可用性指标；
可用性指标发送模块，用于将所述可用性指标发送给所述接收端，以供所述接收端根据所述可用性指标判定是否进行信道切换；
其中，所述信道切换请求为将在低频信道中传输的数据切换至高频信道中进行传输的请求，所述存在性标签用于判定所述低频信道LoS径是否存在，所述可用性指标用于判定所述高频信道是否可用，所述接收端为终端或基站。
本发明实施例提供一种信道切换处理系统，包括：
可用性指标接收模块，用于接收发送端发送的根据低频信道LoS径的存在性标签生成的高频信道的可用性指标；
信道切换判定模块，用于根据所述可用性指标，判定是否进行信道切换；
其中，所述信道切换请求为将在低频信道中传输的数据切换至高频信道中进行传输的请求，所述存在性标签用于判定所述低频信道LoS径是否存在，所述可用性指标用于判定所述高频信道是否可用。
本发明实施例提供一种信道切换处理设备，包括：包括存储器和处理器，所述处理器和所述存储器通过总线完成相互间的通信；所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令能够执行一种信道切换处理方法发送端侧的方法。
本发明实施例提供一种信道切换处理设备，包括：包括存储器和处理器，所述处理器和所述存储器通过总线完成相互间的通信；所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令能够执行一种信道切换处理方法接收端侧的方法。
本发明实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，包括：所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行一种信道切换处理方法发送端侧的方法。
本发明实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，包括：所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行一种信道切换处理方法接收端侧的方法。
本发明实施例提供的一种信道切换处理方法及系统，通过终端的实际需求以及高低频信道的服务质量，选择合适的高低频信道切换策略。即，利用低频信道与高频信道的空间相关性，在使用低频信道完成基础通信服务的同时，根据已经测得的低频信道信息检测低频信道LoS径的存在性，间接判断了高频信道的可用性，在判断高频信道可用时才会进行切换。整个判断过程中，高频信道无需使用，由于低频信道信息在利用低频通信的过程中已经测得，因此该方法不会在低频通信过程中造成较大的额外开销。并且，实现了低频信道和高频信道的智能切换，最大程度上满足终端对通信速率的需求，为毫米波应用在移动设备上提供了可能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种信道切换处理方法实施例的适用场景图；
图2为本发明一种信道切换处理方法实施例流程图；
图3为本发明一种信道切换处理方法实施例流程图；
图4为本发明一种低频基站与终端的通信过程实施例的信令交互图；
图5为本发明一种低频基站与终端的通信过程实施例的信令交互图；
图6为本发明一种低频信道LoS径检测准确率随信噪比变化的曲线图；
图7为本发明一种低频信道LoS径检测准确率随基站天线数变化的曲线图；
图8为本发明一种信道切换处理设备实施例的结构框图；
图9为本发明一种信道切换处理设备实施例的结构框图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为了解决背景技术中存在的问题，本发明实施例提供一种在包含毫米波和传统4G频段的混合组网无线通信系统中的高频信道和低频信道智能切换的方法，也即一种信道切换处理方法。图1为本发明一种信道切换处理方法实施例的适用场景图，如图1所示，该方法适用于高频基站和低频基站在同一位置的情况。
该方法主要利用高频基站和低频基站在同一位置时信道的空间相关性，以及低频信道LoS径的检测结果，其中隐含了两条基本假设：
A1.毫米波技术只有在高频信道LoS径存在的情况下，其数据传输的服务质量才有所保证；
A2.当高频基站和低频基站在同一位置时，如果低频信道LoS径存在，那么高频信道LoS径以大概率也存在，反之也成立。
为了更清楚地说明本发明实施例，以下对LoS径作出介绍：
毫米波和低频的信道可统一建模为多天线分簇窄带信道，为了简化问题，考虑低频基站配备均匀线性天线阵列，天线数量为M，终端采用单天线，那么上行的信道矩阵可以表示为
其中，P是子径的数目，αp和ap(θp)分别是第p条子径的复增益和信道响应向量，θp是第p条子径的到达角，这里在均匀线性天线阵列的情况下，ap(θp)可以表示为
其中每一条子径可以根据是否经过反射分为LoS径和NLoS径，LoS径最多存在一条。LoS径和NLoS径的区别主要体现在信号强度及稳定性上，即子径的复增益αp，αp主要由路径损耗(Path-loss,PL)和阴影衰落(Shadowfading,SF)构成。表1为LoS径和NLoS径信道参数比较表，列出了LoS径和NLoS径的路径损耗和阴影衰落标准差。由于LoS径相比NLoS径有更小的路径损耗和阴影衰落标准差，通过LoS径接受的信号强度更大且更稳定。然而信号强度还与距离、发射功率等相关，并且多径信道中信号叠加后强度差别并不大，因此直接通过信号强度判断LoS径是否存在并不现实。
表1LoS径和NLoS径信道参数比较表
| 信号路径 | Path-loss(dB) | SF std(dB) |
| LoS | PLLoS＝28.0+22logd+20logfc | σSF＝4 |
| NLoS | PLNLoS＝13.54+39.08logd+20logfc | σSF＝6 |
图2为本发明一种信道切换处理方法实施例流程图，其执行主体为发送端，即低频基站或终端，如图2所示，该方法包括：
若获知需要进行信道切换，则生成低频信道LoS径的存在性标签，根据所述存在性标签，生成高频信道的可用性指标。将所述可用性指标发送给接收端，以供所述接收端根据所述可用性指标判定是否进行信道切换。其中，所述信道切换请求为将在低频信道中传输的数据切换至高频信道中进行传输的请求，所述存在性标签用于判定所述低频信道LoS径是否存在，所述可用性指标用于判定所述高频信道是否可用，所述接收端为终端或基站。
通常来说，低频信道一直存在并且可用，数据通常仅在终端与低频基站之间低频信道中进行传输。当终端与低频基站之间传输的数据需要以高速率进行传输时，终端向低频基站发送信道切换请求，请求将在低频信道中传输的数据切换至高频信道中进行传输，也即进行信道切换。然而高频信道存在是否可用这个问题，当高频信道不可用时，是无法进行信道切换的。
当本发明实施例的执行主体为低频基站时，接收端为终端。当终端与低频基站之间传输的数据需要以高速率进行传输时，终端向低频基站发送信道切换请求。若低频基站接收到该信道切换请求，则代表低频基站已获知需要进行信道切换。若低频基站获知需要进行信道切换，则对低频信道LoS径的存在性进行检测，生成低频信道LoS径的存在性标签，并根据所述存在性标签，生成高频信道的可用性指标。然后，低频基站将可用性指标发送给终端，以供终端根据所述可用性指标判定是否进行信道切换。
当本发明实施例的执行主体为终端时，接收端为低频基站。当终端与低频基站之间传输的数据需要以高速率进行传输时，终端向低频基站发送信道切换请求，需要说明的是，此时终端已获知需要进行信道切换。若终端获知需要进行信道切换，则对低频信道LoS径的存在性进行检测，生成低频信道LoS径的存在性标签，并根据所述存在性标签，生成高频信道的可用性指标。然后，终端将可用性指标发送给低频基站，以供低频基站根据所述可用性指标判定是否进行信道切换。
本发明实施例提供的一种信道切换处理方法，依据终端的实际需求以及高低频信道的服务质量，选择合适的高低频信道切换策略。即，利用低频信道与高频信道的空间相关性，在使用低频信道完成基础通信服务的同时，根据已经测得的低频信道信息检测低频信道LoS径的存在性，间接判断了高频信道的可用性，在判断高频信道可用时才会进行切换。整个判断过程中，高频信道无需使用，由于低频信道信息在利用低频通信的过程中已经测得，因此该方法不会在低频通信过程中造成较大的额外开销。并且，实现了低频信道和高频信道的智能切换，最大程度上满足终端对通信速率的需求，为毫米波应用在移动设备上提供了可能。
基于上述实施例，所述若获知需要进行信道切换，则生成低频信道LoS径的存在性标签，进一步包括：若获知需要进行信道切换，则获取所述低频信道的低频信道矩阵。将所述低频信道矩阵输入至训练好的支持向量机中，生成所述存在性标签。
本发明实施例的目的在于检测低频信道LoS径是否存在，检测过程可以是低频基站执行，也可以是终端执行。检测过程利用了支持向量机，需要说明的是，还可以采用一些其他的机器学习算法检测低频信道LoS径是否存在，例如深度神经网络等，本发明实施例对此不作限定。本发明实施例仅以支持向量机为例作出说明：
支持向量机(Support vector machine,SVM)作为一种有监督的机器学习算法，被广泛应用于解决分类、回归等问题。线性SVM，以寻求最大分类间隔为目标，可以有效解决线性可分的样本集的分类问题。对于实际中更为常见的线性不可分的样本集，则需要采用非线性SVM，其基本思想是，首先通过非线性变换将输入空间变换到一个高维空间，然后在这个新空间中求取最优线性分类面，而这种非线性变换是通过定义适当的内积核函数实现的。常用的核函数主要有三种，多项式型核函数KP(xi,x)，高斯型核函数KG(xi,x)，双曲正切型核函数KH(xi,x)，它们的具体形式如下：
KP(xi,x)＝[γ(xi·x)+c]q
KG(xi,x)＝exp{-γ|x-xi|2}
KH(xi,x)＝tanh(γ(xi·x)+c)
手写数字识别问题的实验结果表明，支持向量对不同的内积核函数具有一定的不敏感性，使用不同的非线性SVM可以得到性能相近的结果。
当检测过程由低频基站执行时，低频基站先直接测得低频信道矩阵，然后将低频信道矩阵输入至训练好的支持向量机中，可获得低频信道LoS径的存在性标签，进而使得终端根据存在性标签间接判断高频信道的可用性，在判断高频信道可用时才会进行信道切换。
当检测过程由终端执行时，需要先获取低频信道矩阵，其中，低频信道矩阵的获取有两种方式：终端先直接测得低频信道矩阵；或者，低频基站先直接测得低频信道矩阵，然后低频基站将测得的低频信道矩阵发送至终端。终端将接收到的低频信道矩阵输入至训练好的支持向量机中，可获得低频信道LoS径的存在性标签，进而使得低频基站根据存在性标签间接判断高频信道的可用性，在判断高频信道可用时才会进行信道切换。
本发明实施例提供的一种信道切换处理方法，通过将低频信道的低频信道矩阵输入至训练好的支持向量机中，得到低频信道LoS径的存在性标签，进而根据存在性标签判定高频信道的可用性，降低了判断过程的复杂度，提高了判断效率。
基于上述实施例，本发明实施例对训练好的支持向量机的获取步骤作出说明，所述训练好的支持向量机通过以下步骤获取构建训练集；其中，所述训练集包括所述低频信道的多个历史低频信道矩阵和每一历史低频信道矩阵对应的历史低频信道LoS径的存在性标签。在所述训练集中，获取每一历史低频信道矩阵对应的训练样本。根据所有训练样本和每一训练样本对应的历史低频信道矩阵所对应的历史低频信道LoS径的存在性标签，对所述支持向量机进行训练。
具体地，在对支持向量机的训练过程中，需要获取多个低频信道矩阵和每一低频信道矩阵对应的低频信道LoS径的存在性标签。为了将训练过程与后续的使用过程进行区分，将训练过程中用到的低频信道矩阵称为历史低频信道矩阵。在训练集中，不仅存在历史低频信道矩阵，对于每一历史低频信道矩阵，还需存在与其对应的低频信道LoS径的存在性标签，同样，为了区分，将对应的低频信道LoS径的存在性标签称为历史低频信道LoS径的存在性标签。历史低频信道矩阵可直接测得，根据假设A1、A2，历史低频信道LoS径的存在性标签可通过评估高频信道的可用性获得。
基于上述实施例，所述在所述训练集中，获取每一历史低频信道矩阵对应的训练样本，进一步包括：对于每一历史低频信道矩阵，将所述历史低频信道矩阵的实部和虚部进行组合，生成对应的训练样本；或者，将所述历史低频信道矩阵的幅度作为对应的训练样本。
基于上述实施例，作为一个优选实施例，本发明实施例对如何训练支持向量机以及如何根据训练好的支持向量机得到存在性标签的过程作出具体说明。
S1.构建低频信道LoS径的检测结果的训练集，其中，训练集包括所述低频信道的多个低频信道矩阵和每一低频信道矩阵对应的存在性标签。其中，低频信道矩阵可直接测得，根据假设A1、A2，低频信道LoS径的存在性标签可通过评估高频信道的可用性获得。在LoS径存在的低频信道矩阵h中，LoS径的信号强度比其他NLoS径要大很多，因此h分量的幅度趋于均匀，相位具有近似线性。本发明实施例提出两种具体方案来构建训练集中的训练样本：
方案1的训练样本由低频信道矩阵h的实部加上虚部构成，即
方案2的训练样本仅由低频信道矩阵h的幅度构成，即
方案2只包含低频信道矩阵h的幅度信息，但由于训练样本更短，训练非线性SVM的计算复杂度也相对更低。
S2.在训练集上训练非线性SVM，训练样本为根据方案1或方案2计算得到的x＝g1(h)或x＝g2(h)，标签为低频信道LoS径的存在性标签，也即标记低频信道LoS径的存在性的1比特变量y，y＝+1表示低频信道LoS径存在，多径信道由1条LoS径和若干NLoS径构成，y＝-1表示低频信道LoS径不存在，多径信道由若干NLoS径构成。训练好的非线性SVM记为y＝f(x)。
S3.利用训练好的非线性SVM，可以实时根据低频信道矩阵计算低频信道LoS径的存在性标签y，并生成用于评估高频信道可用性的指标HAI，HAI至少包含1比特指标a∈{1,-1}，a＝+1表示高频信道可用，当终端有高速率服务需求时，可以从低频信道切换到高频信道，为简单起见，可首先使用从y到a的硬判决，即a始终等于y。如果要综合考虑终端具体需求以及高频可用的概率，可以根据经验概率进行从y到a的软判决，采用更有效的高低频切换策略。
从y到a的硬判决，即
P(a＝+1|y＝+1)＝1,P(a＝+1|y＝-1)＝0
P(a＝-1|y＝+1)＝0,P(a＝-1|y＝-1)＝1
本发明实施例还提供一种估计高频信道可用概率的方案，即根据经验概率进行从y到a的软判决，即步骤S3可用步骤S3`代替。
S3`.在软判决下，HAI包含高频信道可用性的概率估计，不再是一个1比特指标。由于SVM模型除了可以返回估计的y值外，还可返回其置信度，即P(y＝+1)和P(y＝-1)，注意到给定低频信道矩阵h，总有P(y＝-1)＝1-p(y＝+1)。从y到a的转移概率可以用一个实矩阵表示，即
在实际系统中软判决往往优于硬判决。一般情况下从y到a的软判决可以表示为
其中a是高频信道可用的概率向量，y是低频信道LoS径存在的概率向量。应用软判决，可以实行更有效的高低频切换策略：例如当终端对高速率服务有强烈需求时，即使P(a＝1)不足够接近1，也可尝试切换到高频；而当切换失败的代价不可容忍时，应保证P(a＝1)足够接近1再进行切换。软判决中的转移概率矩阵需要随着训练集的更新重新计算。
基于上述实施例，本发明实施例提供的方法还包括：
若信道切换失败，则判定所述高频信道不可用且所述低频信道LoS径不存在，并更新所述低频信道LoS径的存在性标签。将所述低频信道矩阵与更新后的存在性标签添加至所述训练集，以定期对所述训练好的支持向量机重新进行训练。
具体地，当使用训练好的支持向量机估计出的HAI指示高频信道可用时，在实际系统中仍有可能出现切换到高频信道失败的情况，此时应该用实际测得的高频信道可用性α＝-1取代HAI，并和低频信道矩阵h一起加入训练集，每隔固定的时间重新训练之前训练好的支持向量机，增强训练好的支持向量机的鲁棒性和时效性。
图3为本发明一种信道切换处理方法实施例流程图，其执行主体为终端或基站，如图3所示，该方法包括：接收发送端发送的根据低频信道LoS径的存在性标签生成的高频信道的可用性指标。根据所述可用性指标，判定是否进行信道切换。其中，所述信道切换请求为将在低频信道中传输的数据切换至高频信道中进行传输的请求，所述存在性标签用于判定所述低频信道LoS径是否存在，所述可用性指标用于判定所述高频信道是否可用，所述发送端为基站或终端。
通常来说，低频信道一直存在并且可用，数据通常仅在终端与低频基站之间低频信道中进行传输。当终端与低频基站之间传输的数据需要以高速率进行传输时，终端向低频基站发送信道切换请求，请求将在低频信道中传输的数据切换至高频信道中进行传输，也即进行信道切换。然而高频信道存在是否可用这个问题，当高频信道不可用时，是无法进行信道切换的。
当本发明实施例的执行主体为终端时，发送端为低频基站。当终端与低频基站之间传输的数据需要以高速率进行传输时，终端向低频基站发送信道切换请求。若低频基站接收到该信道切换请求，则获知需要进行信道切换。若低频基站获知需要进行信道切换，则对低频信道LoS径的存在性进行检测，生成低频信道LoS径的存在性标签，并根据所述存在性标签，生成高频信道的可用性指标。然后，低频基站将可用性指标发送给终端。终端接收该可用性指标，并根据该可用性指标判定是否进行信道切换。
当本发明实施例的执行主体为低频基站时，接收端为终端。当终端与低频基站之间传输的数据需要以高速率进行传输时，终端向低频基站发送信道切换请求，也即，终端获知需要进行信道切换。若终端获知需要进行信道切换，则对低频信道LoS径的存在性进行检测，生成低频信道LoS径的存在性标签，并根据所述存在性标签，生成高频信道的可用性指标。然后，终端将可用性指标发送给低频基站。低频基站接收该可用性指标，并根据该可用性指标判定是否进行信道切换。
本发明实施例提供的一种信道切换处理方法，依据终端的实际需求以及高低频信道的服务质量，选择合适的高低频信道切换策略。即，利用低频信道与高频信道的空间相关性，在使用低频信道完成基础通信服务的同时，根据已经测得的低频信道信息检测低频信道LoS径的存在性，间接判断了高频信道的可用性，在判断高频信道可用时才会进行切换。整个判断过程中，高频信道无需使用，由于低频信道信息在利用低频通信的过程中已经测得，因此该方法不会在低频通信过程中造成较大的额外开销。并且，实现了低频信道和高频信道的智能切换，最大程度上满足终端对通信速率的需求，为毫米波应用在移动设备上提供了可能。
基于上述实施例，本发明实施例中对如何根据所述可用性指标，判定是否进行信道切换进行说明：
若所述可用性指标大于预设阈值，则判定所述高频信道可用，并进行信道切换。
具体地，本发明实施例的目的在于根据所述可用性指标判定是否进行信道切换，判定过程可以是终端执行，也可以是低频基站执行。利用训练好的非线性SVM，可以实时根据低频信道矩阵计算低频信道LoS径的存在性标签y，并生成用于评估高频信道可用性的指标HAI，HAI至少包含1比特指标α∈{1,-1}，α＝+1表示高频信道可用，当终端有高速率服务需求时，可以从低频信道切换到高频信道，为简单起见，可首先使用从y到a的硬判决，即a始终等于y。如果要综合考虑终端具体需求以及高频可用的概率，可以根据经验概率进行从y到a的软判决，采用更有效的高低频切换策略。
从y到a的硬判决，即
P(a＝+1|y＝+1)＝1,P(a＝+1|y＝-1)＝0
P(a＝-1|y＝+1)＝0,P(a＝-1|y＝-1)＝1
本发明实施例还提供一种估计高频信道可用概率的方案，即根据经验概率进行从y到a的软判决，即在软判决下，HAI包含高频信道可用性的概率估计，不再是一个1比特指标。由于SVM模型除了可以返回估计的y值外，还可返回其置信度，即P(y＝+1)和P(y＝-1)，注意到给定低频信道矩阵h，总有P(y＝-1)＝1-P(y＝+1)。从y到a的转移概率可以用一个实矩阵表示，即
在实际系统中软判决往往优于硬判决。一般情况下从y到a的软判决可以表示为
其中a是高频信道可用的概率向量，y是低频信道LoS径存在的概率向量。应用软判决，可以实行更有效的高低频切换策略：例如当终端对高速率服务有强烈需求时，即使P(a＝1)不足够接近1，也可尝试切换到高频；而当切换失败的代价不可容忍时，应保证P(a＝1)足够接近1再进行切换。软判决中的转移概率矩阵需要随着训练集的更新重新计算。
图4为本发明一种低频基站与终端的通信过程实施例的信令交互图，如图4所示：
1)数据在终端与低频基站间的低频信道中进行传输；
2)终端向低频基站发送信道切换请求，也即高频信道需求；
3)低频基站进行低频信道LoS径的检测；
4)低频基站基于检测结果向终端发送高频信道的可用性指标HAI；
5)终端根据HAI评估高频信道是否可用。
另外，需要说明的是，若评估高频信道可用，则终端向高频基站发送信道接入高频信道的指令，以将数据迁至终端与高频基站间的高频信道进行传输。若切换成功，则数据在终端与高频基站间的高频信道进行传输。若需要将数据重新切入低频信道中进行传输，则终端向高频基站发送信道退出请求，即高频信道退出指示；高频基站根据信道退出请求，关闭高频信道，使得数据在终端与低频基站间的低频信道中进行传输。
图5为本发明一种低频基站与终端的通信过程实施例的信令交互图，如图5所示：
1)数据在终端与低频基站间的低频信道中进行传输；
2)终端向低频基站发送信道切换请求，也即高频信道需求；
3)低频基站将训练好的支持向量机的参数发给终端；
4)终端根据参数进行低频信道LoS径的检测；
5)终端基于检测结果向低频基站发送高频信道的可用性指标HAI；
6)基站根据HAI评估高频信道是否可用。
另外，需要说明的是，若评估高频信道可用，则高频基站向终端发送建立高频信道的指令，以将数据迁至终端与高频基站间的高频信道进行传输。若切换成功，则数据在终端与高频基站间的高频信道进行传输。若需要将数据重新切入低频信道中进行传输，则终端向高频基站发送信道退出请求，即高频信道退出指示；高频基站根据信道退出请求，关闭高频信道，使得数据在终端与低频基站间的低频信道中进行传输。
图6为本发明一种低频信道LoS径检测准确率随信噪比变化的曲线图，仿真中基站天线数M＝16，使用核函数KG训练非线性SVM。从上述准确率曲线可以看到，方案1的准确率高于方案2，尤其是在低信噪比的条件下，而方案2的优势则在于其复杂度较低。并且两种方案的准确率均随信噪比增大而上升，方案2尤其明显。
图7为本发明一种低频信道LoS径检测准确率随基站天线数变化的曲线图，仿真中考虑无噪声的情况，使用核函数KG训练非线性SVM。从上述准确率曲线可以看到，方案1的准确率略高于方案2，尤其是在天线数较少的条件下。并且准确率随天线数增多而上升，且都超过90％。
本发明实施例提供一种信道切换处理系统，包括：
可用性指标生成模块，用于若获知需要进行信道切换，则生成低频信道LoS径的存在性标签，根据所述存在性标签，生成高频信道的可用性指标。可用性指标发送模块，用于将所述可用性指标发送给所述接收端，以供所述接收端根据所述可用性指标判定是否进行信道切换。其中，所述信道切换请求为将在低频信道中传输的数据切换至高频信道中进行传输的请求，所述存在性标签用于判定所述低频信道LoS径是否存在，所述可用性指标用于判定所述高频信道是否可用，所述接收端为终端或基站。
需要说明的是，本发明实施例的基站可用于执行图2所示的一种信道切换处理方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。
本发明实施例提供一种信道切换处理系统，包括：
可用性指标接收模块，用于接收发送端发送的根据低频信道LoS径的存在性标签生成的高频信道的可用性指标。信道切换判定模块，用于根据所述可用性指标，判定是否进行信道切换。其中，所述信道切换请求为将在低频信道中传输的数据切换至高频信道中进行传输的请求，所述存在性标签用于判定所述低频信道LoS径是否存在，所述可用性指标用于判定所述高频信道是否可用。
需要说明的是，本发明实施例的基站可用于执行图3所示的一种信道切换处理方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。
图8为本发明一种信道切换处理设备实施例的结构框图，如图8所示，所述设备包括：处理器(processor)801、存储器(memory)802和总线803；其中，所述处理器801和所述存储器802通过所述总线803完成相互间的通信；所述处理器801用于调用所述存储器802中的程序指令，以执行上述各方法实施例所提供的方法，例如包括：若获知需要进行信道切换，则生成低频信道LoS径的存在性标签，根据所述存在性标签，生成高频信道的可用性指标；将所述可用性指标发送给接收端，以供所述接收端根据所述可用性指标判定是否进行信道切换。
图9为本发明一种信道切换处理设备实施例的结构框图，如图9所示，所述设备包括：处理器(processor)901、存储器(memory)902和总线903；其中，所述处理器901和所述存储器902通过所述总线903完成相互间的通信；所述处理器901用于调用所述存储器902中的程序指令，以执行上述各方法实施例所提供的方法，例如包括：接收发送端发送的根据低频信道LoS径的存在性标签生成的高频信道的可用性指标；根据所述可用性指标，判定是否进行信道切换。
本发明实施例公开一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各方法实施例所提供的方法，例如包括：若获知需要进行信道切换，则生成低频信道LoS径的存在性标签，根据所述存在性标签，生成高频信道的可用性指标；将所述可用性指标发送给接收端，以供所述接收端根据所述可用性指标判定是否进行信道切换。
本发明实施例公开一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各方法实施例所提供的方法，例如包括：接收发送端发送的根据低频信道LoS径的存在性标签生成的高频信道的可用性指标；根据所述可用性指标，判定是否进行信道切换。
本发明实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行上述各方法实施例所提供的方法，例如包括：若获知需要进行信道切换，则生成低频信道LoS径的存在性标签，根据所述存在性标签，生成高频信道的可用性指标；将所述可用性指标发送给接收端，以供所述接收端根据所述可用性指标判定是否进行信道切换。
本发明实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行上述各方法实施例所提供的方法，例如包括：接收发送端发送的根据低频信道LoS径的存在性标签生成的高频信道的可用性指标；根据所述可用性指标，判定是否进行信道切换。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (13)
1.一种信道切换处理方法，其特征在于，包括：
若获知需要进行信道切换，则生成低频信道LoS径的存在性标签，根据所述存在性标签，生成高频信道的可用性指标；
将所述可用性指标发送给接收端，以供所述接收端根据所述可用性指标判定是否进行信道切换；
其中，所述信道切换请求为将在低频信道中传输的数据切换至高频信道中进行传输的请求，所述存在性标签用于判定所述低频信道LoS径是否存在，所述可用性指标用于判定所述高频信道是否可用，所述接收端为终端或基站。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述若获知需要进行信道切换，则生成低频信道LoS径的存在性标签，进一步包括：
若获知需要进行信道切换，则获取所述低频信道的低频信道矩阵；
将所述低频信道矩阵输入至训练好的支持向量机中，生成所述存在性标签。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述训练好的支持向量机通过以下步骤获取：
构建训练集；其中，所述训练集包括所述低频信道的多个历史低频信道矩阵和每一历史低频信道矩阵对应的历史低频信道LoS径的存在性标签；
在所述训练集中，获取每一历史低频信道矩阵对应的训练样本；
根据所有训练样本和每一训练样本对应的历史低频信道矩阵所对应的历史低频信道LoS径的存在性标签，对所述支持向量机进行训练。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述在所述训练集中，获取每一历史低频信道矩阵对应的训练样本，进一步包括：
对于每一历史低频信道矩阵，将所述历史低频信道矩阵的实部和虚部进行组合，生成对应的训练样本；或者，
将所述历史低频信道矩阵的幅度作为对应的训练样本。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括：
若信道切换失败，则判定所述高频信道不可用且所述低频信道LoS径不存在，并更新所述低频信道LoS径的存在性标签；
将所述低频信道矩阵与更新后的存在性标签添加至所述训练集，以定期对所述训练好的支持向量机重新进行训练。
6.一种信道切换处理方法，其特征在于，包括：
接收发送端发送的根据低频信道LoS径的存在性标签生成的高频信道的可用性指标；
根据所述可用性指标，判定是否进行信道切换；
其中，所述信道切换请求为将在低频信道中传输的数据切换至高频信道中进行传输的请求，所述存在性标签用于判定所述低频信道LoS径是否存在，所述可用性指标用于判定所述高频信道是否可用，所述发送端为基站或终端。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据所述可用性指标，判定是否进行信道切换，进一步包括：
若所述可用性指标大于预设阈值，则判定所述高频信道可用，并进行信道切换。
8.一种信道切换处理系统，其特征在于，包括：
可用性指标生成模块，用于若获知需要进行信道切换，则生成低频信道LoS径的存在性标签，根据所述存在性标签，生成高频信道的可用性指标；
可用性指标发送模块，用于将所述可用性指标发送给所述接收端，以供所述接收端根据所述可用性指标判定是否进行信道切换；
其中，所述信道切换请求为将在低频信道中传输的数据切换至高频信道中进行传输的请求，所述存在性标签用于判定所述低频信道LoS径是否存在，所述可用性指标用于判定所述高频信道是否可用，所述接收端为终端或基站。
9.一种信道切换处理系统，其特征在于，包括：
可用性指标接收模块，用于接收发送端发送的根据低频信道LoS径的存在性标签生成的高频信道的可用性指标；
信道切换判定模块，用于根据所述可用性指标，判定是否进行信道切换；
其中，所述信道切换请求为将在低频信道中传输的数据切换至高频信道中进行传输的请求，所述存在性标签用于判定所述低频信道LoS径是否存在，所述可用性指标用于判定所述高频信道是否可用。
10.一种信道切换处理设备，其特征在于，包括存储器和处理器，所述处理器和所述存储器通过总线完成相互间的通信；所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令能够执行如权利要求1至5任一所述的方法。
11.一种信道切换处理设备，其特征在于，包括存储器和处理器，所述处理器和所述存储器通过总线完成相互间的通信；所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令能够执行如权利要求6至7任一所述的方法。
12.一种非暂态计算机可读存储介质，其特征在于，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行如权利要求1至5任一所述的方法。
13.一种非暂态计算机可读存储介质，其特征在于，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行如权利要求6至7任一所述的方法。
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