CN112583748B - 一种信道估计方法、装置及电子设备 - Google Patents
一种信道估计方法、装置及电子设备 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112583748B CN112583748B CN202011353360.1A CN202011353360A CN112583748B CN 112583748 B CN112583748 B CN 112583748B CN 202011353360 A CN202011353360 A CN 202011353360A CN 112583748 B CN112583748 B CN 112583748B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- pilot
- pattern
- determining
- signal
- pilot frequency
- 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
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L25/00—Baseband systems
- H04L25/02—Details ; arrangements for supplying electrical power along data transmission lines
- H04L25/0202—Channel estimation
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L25/00—Baseband systems
- H04L25/02—Details ; arrangements for supplying electrical power along data transmission lines
- H04L25/0202—Channel estimation
- H04L25/0224—Channel estimation using sounding signals
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Mobile Radio Communication Systems (AREA)
Abstract
本发明实施例提供了一种信道估计方法、装置及电子设备,涉及通信传输技术领域。该方法包括:确定多个初始导频图样,基于每个初始导频图样的相干性参数值确定食物源导频图样;基于食物源导频图样确定领导导频图样,基于领导导频图样更新各个追随导频图样;将领导导频图样和更新后的各个追随导频图样作为当前的初始导频图样,计算当前的每个初始导频图样的相干性参数值;判断是否满足预设的迭代终止条件;如果是,将相干性参数值最小的当前的初始导频图样确定为目标导频图样;利用目标导频图样,确定信号发送端和信号接收端之间的信道信息。与现有技术相比,应用本发明实施例提供的方案,能够在保证信道估计精度的前提下,提高信道估计的效率。
Description
技术领域
本发明涉及通信传输技术领域,特别是涉及一种信道估计方法、装置及电子设备。
背景技术
正交频分复用技术(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)作为一项无线通信传输技术,由于其具有高数据速率以及良好的对抗频率选择信道的特性,已经在HDTV(High Defiinition Television,高清晰度电视)、WLAN(Wireless Local AreaNetworks,无线局域网)、DVB(DigitalVideoBroadcasting,数字视频广播)、LTE(Long TermEvolution,长期演进)以及5G(5th generation mobile networks,第五代移动通信网络)等无线通信技术中被广泛采用。
其中,无线通信系统的性能很大程度上受到无线信道的影响,如阴影衰落以及频率选择性衰落等。由于无线信道具有很大的随机性,因此,为了能在信号接收端准确地恢复信号发送端发送的信号,在OFDM系统的相干检测中需要进行信道估计,而信道估计的精度将直接影响整个OFDM系统的性能。
当前,对OFDM系统进行信道估计的方法通常为:基于导频的信道估计方法,具体的,在信号发送端将已知的导频图样作为先验信息插入到信号中,信号接收端利用导频图样的训练信息估计出信道状态信息,然后通过指定的处理方法计算出完整的信道信息。其中,由于上述方法计算复杂度较低,实时性较强,因此实际中被广泛应用。然而,上述基于导频的信道估计通常是通过使用大量的导频图样来提高估计精度,从而,将会导致信道估计的效率较低。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种信道估计方法,以实现在保证信道估计精度的前提下,提高信道估计的效率。具体技术方案如下:
第一方面,本发明实施例提供了一种信道估计方法,所述方法包括:
根据信号发送端和信号接收端的信号参数,确定多个初始导频图样;
计算在每个初始导频图样下,感知矩阵的相干性参数值,并将所计算得到的相干性参数值最小的初始导频图样确定为食物源导频图样;
基于所述食物源导频图样,确定领导导频图样,并基于所述领导导频图样,更新各个追随导频图样;其中,所述追随导频图样为所述多个初始导频图样中除所述目标导频图样外的各个导频图样;
将所述领导导频图样和更新后的所述各个追随导频图样作为当前的初始导频图样,并计算在当前的每个初始导频图样下,感知矩阵的相干性参数值;
判断是否满足预设的迭代终止条件;
如果是,将所计算得到的相干性参数值最小的当前的初始导频图样确定为目标导频图样;
否则,返回执行所述将所计算得到的相干性参数值最小的初始导频图样确定为食物源导频图样的步骤;
利用所述目标导频图样,确定所述信号发送端和所述信号接收端之间的信道信息。
可选的,一种具体实现方式中,所述根据信号发送端和信号接收端的信号参数,确定多个初始导频图样的步骤,包括:
根据信号发送端和信号接收端的信号参数,随机确定多个初始导频图样;或者,
根据信号发送端和信号接收端的信号参数,利用佳点集理论,确定多个初始导频图样。
可选的,一种具体实现方式中,所述判断是否满足预设的迭代终止条件的步骤,包括:
判断迭代次数是否达到预设次数;
或者,
判断所计算得到的在当前的每个初始导频图样下,感知矩阵的相干性参数值的最小值是否小于预设数值。
可选的,一种具体实现方式中,所述利用所述目标导频图样,确定所述信号发送端和所述信号接收端之间的信道信息的步骤,包括:
基于正交频分复用技术OFDM的系统模型,利用所述目标导频图样,得到OFDM的信号传输模型;
求解所述信号传输模型,得到所述信号发送端和所述信号接收端之间的信道矩阵,作为所述信号发送端和所述信号接收端之间的信道信息。
第二方面,本发明实施例提供了一种信道估计装置,所述方法包括:
初始图样确定模块,用于根据信号发送端和信号接收端的信号参数,确定多个初始导频图样;
食物源图样确定模块,用于计算在每个初始导频图样下,感知矩阵的相干性参数值,并将所计算得到的相干性参数值最小的初始导频图样确定为食物源导频图样;
领导及追随图样确定模块,用于基于所述食物源导频图样,确定领导导频图样,并基于所述领导导频图样,更新各个追随导频图样;其中,所述追随导频图样为所述多个初始导频图样中除所述目标导频图样外的各个导频图样;
参数计算模块,用于将所述领导导频图样和更新后的所述各个追随导频图样作为当前的初始导频图样,并计算在当前的每个初始导频图样下,感知矩阵的相干性参数值;
条件判断模块,用于判断是否满足预设的迭代终止条件;如果是,触发目标图样确定模块,否则,触发所述食物源图样确定模块;
所述目标图样确定模块,用于将所计算得到的相干性参数值最小的当前的初始导频图样确定为目标导频图样;
信道估计模块,用于利用所述目标导频图样,确定所述信号发送端和所述信号接收端之间的信道信息。
可选的,一种具体实现方式中,所述初始图样确定模块具体用于:
根据信号发送端和信号接收端的信号参数,随机确定多个初始导频图样;或者,
根据信号发送端和信号接收端的信号参数,利用佳点集理论,确定多个初始导频图样。
可选的,一种具体实现方式中,所述条件判断模块具体用于:
判断迭代次数是否达到预设次数;
或者,
判断所计算得到的在当前的每个初始导频图样下,感知矩阵的相干性参数值的最小值是否小于预设数值。
可选的,一种具体实现方式中,所述信道估计模块具体用于:
基于正交频分复用技术OFDM的系统模型,利用所述目标导频图样,得到OFDM的信号传输模型;
求解所述信号传输模型,得到所述信号发送端和所述信号接收端之间的信道矩阵,作为所述信号发送端和所述信号接收端之间的信道信息。
第三方面,本发明实施例提供了一种电子设备,包括处理器、通信接口、存储器和通信总线,其中,处理器,通信接口,存储器通过通信总线完成相互间的通信;
存储器,用于存放计算机程序;
处理器,用于执行存储器上所存放的程序时,实现上述第一方面提供的任一信道估计方法的步骤。
第四方面,本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现上述第一方面提供的任一信道估计方法的步骤。
第五方面,本发明实施例提供了一种包含指令的计算机程序产品,当其在计算机上运行时,使得计算机执行上述第一方面提供的任一信道估计方法的步骤。
本发明实施例有益效果:
以上可见,应用本发明实施例提供的方案,在进行信道估计时,可以首先根据信号发送端和信号接收端的信号参数,确定多个初始导频图样,进而,计算在每个初始导频图样下,感知矩阵的相干性参数值,并将所计算得到的相干性参数值最小的初始导频图样确定为食物源导频图样;进而,便可以基于该食物源导频图样,确定领导导频图样,并基于领导导频图样,进一步更新各个追随导频图样;进一步的,便可以将上述领导导频图样和更新后的各个追随导频图样作为当前的初始导频图样,并计算在当前的每个初始导频图样下,感知矩阵的相干性参数值;从而,在满足预设的迭代终止条件的情况下,便可以将所计算得到的相干性参数值最小的当前的初始导频图样确定为目标导频图样;否则,便可以再次确定食物源导频图样;这样,在得到目标导频图样后,便可以利用目标导频图样,确定信号发送端和信号接收端之间的信道信息。
基于此,应用本发明实施例提供的方案,便可以通过对最先确定的多个初始导频图样的迭代处理,实现在最先确定较少的初始导频图样的情况下,对信号发送端和信号接收端之间的信道信息进行估计,减少计算量,提高估计效率;进而,由于存在对最先确定的多个初始导频图样的迭代处理,因此,在信道估计过程中,可以对导频图样进行优化,可以提高所得到的信道信息的精度。这样,应用本发明实施例提供的方案,便可以实现在保证信道估计精度的前提下,提高信道估计的效率。
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简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅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为本发明实施例提供的一种信道估计方法的流程示意图;
图2为本发明实施例提供的一种信道估计装置的结构示意图;
图3为本发明实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
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,所描述的实施例仅仅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做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。
当前,对OFDM系统进行信道估计的方法通常为:基于导频的信道估计方法,具体的,在信号发送端将已知的导频图样作为先验信息插入到信号中,信号接收端利用导频图样的训练信息估计出信道状态信息,然后通过指定的处理方法计算出完整的信道信息。其中,由于上述方法计算复杂度较低,实时性较强,因此实际中被广泛应用。然而,上述基于导频的信道估计通常是通过使用大量的导频图样来提高估计精度,从而,将会导致信道估计的效率较低。
为了解决上述技术问题,本发明实施例提供了一种信道估计方法。
该方法可以应用于服务器、台式电脑等各种类型的电子设备,该电子设备可以是与无线通信系统相关联的设备,例如,无线通信系统的管理设备等;也可以是与无线通信系统无关的设备,例如,与无线通信系统的管理设备通信连接且位于无线通信系统之外的电子设备,这都是合理的,以下简称电子设备。
此外,该方法可以适用于HDTV、WLAN、DVB、LTE和5G等各种类型的无线通信技术中,且该无线通信技术可以应用于智能交通、企业管理等各种应用场景中。
进而,该方法可以包括如下步骤:
根据信号发送端和信号接收端的信号参数,确定多个初始导频图样;
计算在每个初始导频图样下,感知矩阵的相干性参数值,并将所计算得到的相干性参数值最小的初始导频图样确定为食物源导频图样;
基于所述食物源导频图样,确定领导导频图样,并基于所述领导导频图样,更新各个追随导频图样;其中,所述追随导频图样为所述多个初始导频图样中除所述目标导频图样外的各个导频图样;
将所述领导导频图样和更新后的所述各个追随导频图样作为当前的初始导频图样,并计算在当前的每个初始导频图样下,感知矩阵的相干性参数值;
判断是否满足预设的迭代终止条件;
如果是,将所计算得到的相干性参数值最小的当前的初始导频图样确定为目标导频图样;
否则,返回执行所述将所计算得到的相干性参数值最小的初始导频图样确定为食物源导频图样的步骤;
利用所述目标导频图样,确定所述信号发送端和所述信号接收端之间的信道信息。
以上可见,应用本发明实施例提供的方案,在进行信道估计时,可以首先根据信号发送端和信号接收端的信号参数,确定多个初始导频图样,进而,计算在每个初始导频图样下,感知矩阵的相干性参数值,并将所计算得到的相干性参数值最小的初始导频图样确定为食物源导频图样;进而,便可以基于该食物源导频图样,确定领导导频图样,并基于领导导频图样,进一步更新各个追随导频图样;进一步的,便可以将上述领导导频图样和更新后的各个追随导频图样作为当前的初始导频图样,并计算在当前的每个初始导频图样下,感知矩阵的相干性参数值;从而,在满足预设的迭代终止条件的情况下,便可以将所计算得到的相干性参数值最小的当前的初始导频图样确定为目标导频图样;否则,便可以再次确定食物源导频图样;这样,在得到目标导频图样后,便可以利用目标导频图样,确定信号发送端和信号接收端之间的信道信息。
基于此,应用本发明实施例提供的方案,便可以通过对最先确定的多个初始导频图样的迭代处理,实现在最先确定较少的初始导频图样的情况下,对信号发送端和信号接收端之间的信道信息进行估计,减少计算量,提高估计效率;进而,由于存在对最先确定的多个初始导频图样的迭代处理,因此,在信道估计过程中,可以对导频图样进行优化,可以提高所得到的信道信息的精度。这样,应用本发明实施例提供的方案,便可以实现在保证信道估计精度的前提下,提高信道估计的效率。
下面,结合附图对本发明实施例提供的一种信道估计方法进行具体说明。
图1为本发明实施例提供的一种信道估计方法的流程示意图,如图1所示,该方法可以包括如下步骤:
S101:根据信号发送端和信号接收端的信号参数,确定多个初始导频图样;
在进行信道估计时,需要首先确定待进行信道估计的信道发送端和信号接收端,进而,便可以获取信号发送端和信号接收端的信号参数,例如,信号发送端所发送的信号、信号接收端所接收的信号、信号发送端的频率、信号发送端的频谱、信号接收端的频率、信号接收端的频谱、信道发送端和信号接收端之间的子载波数量、信道发送端和信号接收端之间的信道长度等。这样,便可以利用信号发送端和信号接收端的信号参数,确定多个初始导频图样。
其中,所谓导频图样用于通过从子载波中选出的特定的位置来传送导频信号;所谓导频信号为:信号发送端和信号接收端均已知的各类信息。
可选的,一种具体实现方式中,上述步骤S101,可以包括如下步骤1011:
步骤1011:根据信号发送端和信号接收端的信号参数,随机确定多个初始导频图样。
在本具体实现方式中,可以根据信号发送端和信号接收端的信号参数,随机确定多个初始导频图样。
可选的,一种具体实现方式中,上述步骤S101,可以包括如下步骤1012:
步骤1012:根据信号发送端和信号接收端的信号参数,利用佳点集理论,确定多个初始导频图样。
在本具体实现方式中,可以假设初始种群的表示方式为R×P,其中,所谓初始种群是指:所确定的各个初始导频图样构成的矩阵。其中,R为初始种群的大小,P为信号发送端和信号接收端之间的导频数目。
进而,每一维的元素可以利用二进制的编码表示。其中,可选的,在每个初始导频图样中,可以使用“1”表示在导频图样中所选的导频位置,并使用“0”表示在数据在子载波中的位置。
进而,便可以利用佳点集理论,确定多个初始导频图样;所谓佳点集理论是指:设定数值rj,且当n≥2P+3时,则称rj为佳点,j表示维度。其中,佳点集法取点比随机法取点更为均匀,因此,将佳点映射到目标求解空间中,可以使所确定的初始种群更具有遍历性,从而更好地达到全局寻优的目的。
这样,根据佳点集理论,可以确定一个如下所示的P维数据:
也就是说,可以首先利用佳点集理论产生分布均匀的初始种群,并将出现的整数在二进制序列上对应的位置设为1,以及将二进制序列上没有对应于出现的整数的位置设置为0,其中,上述二进制的序列长度为子载波的大小。
其中,ub,lb分别为各个维度位置变化的上限和下限。
与随机确定初始导频图样相比,利用佳点集理论,确定多个初始导频图样,可以使所得到的初始导频图样的分布更均匀,从而,可以更好地达到全局寻优的目的,使得最终所确定的目标导频图样可以具有更好地全局优化性。
此外,在本发明实施例中,所确定的初始导频图样的数量可以根据信道的估计精度要求、电子设备的处理能力等进行确定,例如,可以为50、100等,对此,本发明实施例不做具体限定。
S102:计算在每个初始导频图样下,感知矩阵的相干性参数值;
在确定得到上述多个初始导频图样后,即构建得到初始种群后,便可以进一步计算在每个初始导频图样下,感知矩阵的相干性参数值。
在无线通信传输的压缩感知中,信号接收端高概率重建信号发送端发送的信号可以收到感知矩阵和恢复算法的影响,而感知矩阵可以收到RIP(Restricted IsometryProperty,有限等距性质)的影响。进而,可以将感知矩阵的RIP转换为感知矩阵不同列之间的互相干性,从而,感知矩阵不同列之间的互相干性越小,则信号接收端重建信号发送端发送的信号的概率越高。
其中,可选的,感知矩阵可以为:
其中,A为感知矩阵,XP为信号发送端和信号接收端均已知的所有导频信号;WP为部分傅里叶变换矩阵;N为子载波数;kd为第d个导频位置,1≤d≤p;X(kd)为第d个导频位置在频域上的导频信息;为傅里叶变化矩阵,1≤s≤L;L为信道长度。
进而,可以确定感知矩阵归一化列相干系数为:
其中,μ(A)为感知矩阵归一化列相干系数;am为从感知矩阵A中随机选取的第m列;an为从感知矩阵A中随机选取的第n列;
进而,则可以确定:
由于OFDM系统的导频图样满足恒包络零自相关特性,所以设导频信号的功率为1,即|X(k1)|=|X(k2)|=…=|X(kP)|=1。
这样,对于给定的导频图样k={k1,k2,...,kP},其中,1≤k1<k2<…<kP≤N,则可以定义l=n-m,从而,得到:
基于此,当OFDM系统的子载波数目确定时,感知矩阵的归一化列相干系数仅由导频图样k={k1,k2,...,kP}的位置决定,因此,在确定多个初始导频图样后,可以计算在每个初始导频图样下,感知矩阵的归一化列相干系数,即计算在每个初始导频图样下,感知矩阵的相干性参数值。
S103:将所计算得到的相干性参数值最小的初始导频图样确定为食物源导频图样;
在计算得到在每个初始导频图样下,感知矩阵的相干性参数值后,由于感知矩阵的相干性参数值越小,则所得到的信道的估计效果越好,因此,可以将所计算得到的相干性参数值最小的初始导频图样确定为食物源导频图样。
S104:基于食物源导频图样,确定领导导频图样,并基于领导导频图样,更新各个追随导频图样;
其中,追随导频图样为多个初始导频图样中除目标导频图样外的各个导频图样;
进而,在确定上述食物源导频图样后,便可以基于食物源导频图样,确定领导导频图样,并基于领导导频图样,更新各个追随导频图样。
其中,可选的,一种具体实现方式中,可以利用如下公式,基于食物源导频图样,确定领导导频图样:
其中,为第i次迭代时的领导导频图样,ubi,lbi分别为第i次迭代时的上、下限;Fi是第i次迭代时的食物源导频图样,r1是SSA(Slap Swarm Algorithm,鳟海鞘群算法)算法的参数,在迭代过程中自适应减少,用于平衡SSA算法的全局搜索与局部开发能力。
其中,t为当前迭代次数,T为最大迭代次数。进而,系数r2和r3是在[0,1]范围内随机数,r3表示下一个位置的移动方向。
进而,可以利用如下公式,更新各个追随导频图样:
可选的,另一种具体实现方式中,首先引入转换函数:Xi=r1((ubi-lbi)r2+lbi);
进而,可以利用上述转换函数和食物源导频图样,通过如下公式,确定领导导频图样:
s(Xi)=abs(erf(Xi))
进而,根据如下公式,更新各个追随导频图样:
其中,t为当前迭代次数,T为最大迭代次数,表示权重因子,权重因子表示了追随导频图样对领导导频图样的继承程度,在迭代初期,由于领导导频图样与追随导频图样的更新变化大,全局寻优能力较强,需要较大的权重因子。而在迭代后期,要增强算法的局部寻优能力,所以需要较小的权重因子。
S105:将领导导频图样和更新后的各个追随导频图样作为当前的初始导频图样,并计算在当前的每个初始导频图样下,感知矩阵的相干性参数值;
在确定领导导频图样并对各个追随导频图样进行更新后,便可以将所确定的领导导频图样和更新后的各个追随导频图样作为当前的初始导频图样,并计算在当前的每个初始导频图样下,感知矩阵的相干性参数值。
其中,计算在当前的每个初始导频图样下,感知矩阵的相干性参数值的方式,与上述步骤S102中,计算在每个初始导频图样下,感知矩阵的相干性参数值的方式相同,在此不再赘述。
S106:判断是否满足预设的迭代终止条件;如果是,执行步骤S107,否则,返回执行步骤S103;
进而,便可以判断此次迭代是否满足预设的迭代终止条件,并且,当此次迭代满足预设的迭代终止条件,便可以继续执行后续步骤S107,否则,可以返回执行上述步骤S103,进行下一次迭代。
可选的,一种具体实现方式中,上述步骤S106可以包括如下步骤1061:
步骤1061:判断迭代次数是否达到预设次数;
在本具体实现方式中,可以判断此次迭代的迭代次数是否达到预设次数,如果是,则可以确定此次迭代满足预设的迭代终止条件,否则,则可以确定此次迭代不满足预设的迭代终止条件。
可选的,另一种具体实现方式中,上述步骤S106可以包括如下步骤1062:
步骤1062:判断所计算得到的在当前的每个初始导频图样下,感知矩阵的相干性参数值的最小值是否小于预设数值;
在本具体实现方式中,可以确定在上述步骤S105中所计算得到的在当前的每个初始导频图样下,感知矩阵的相干性参数值中的最小值,进而,判断该最小值是否小于预设数值,如果是,则可以确定此次迭代满足预设的迭代终止条件,否则,则可以确定此次迭代不满足预设的迭代终止条件。
S107:将所计算得到的相干性参数值最小的当前的初始导频图样确定为目标导频图样;
S108:利用目标导频图样,确定信号发送端和信号接收端之间的信道信息。
在上述步骤S106的判断结果为是时,则可以将所计算得到的相干性参数值最小的当前的初始导频图样确定为目标导频图样,并利用目标导频图样,确定信号发送端和信号接收端之间的信道信息。
其中,可选的,一种具体实现方式中,上述步骤S108可以包括如下步骤1081-1082:
步骤1081:基于正交频分复用技术OFDM的系统模型,利用目标导频图样,得到OFDM的信号传输模型;
步骤1082:求解信号传输模型,得到信号发送端和信号接收端之间的信道矩阵,作为信号发送端和信号接收端之间的信道信息。
其中,假设OFDM子载波数为N,信号发送端和信号接收端之间的导频数目为P,信道长度为L,发送端的发送信号为X,接收信号为Y,信道矩阵为h,傅里叶变换矩阵为W。那么接收端接收到的信号可以表示为Y=XH,即Y=XWh。设感知矩阵A=XW,则Y=Ah。进而,OFDM信号的传输模型可表示为
Y=XWh+n
其中,X=diag(X(k1),...,X(kP))为P×P维发送的导频图样矩阵,W是在N×N的FFT矩阵中选择的P×L部分离散傅里叶变换矩阵,
其中,ω=e-j2π/N,n为高斯白噪声,
设感知矩阵:
则OFDM的信号传输模型可表示为
Y=Ah+n
从而,将所确定的目标导频图样代入上述信号传输模型中进行求解,便可以得到信道矩阵为h,从而,得到信号发送端和信号接收端之间的信道信息。
以上可见,应用本发明实施例提供的方案,便可以通过对最先确定的多个初始导频图样的迭代处理,实现在最先确定较少的初始导频图样的情况下,对信号发送端和信号接收端之间的信道信息进行估计,减少计算量,提高估计效率;进而,由于存在对最先确定的多个初始导频图样的迭代处理,因此,在信道估计过程中,可以对导频图样进行优化,可以提高所得到的信道信息的精度。这样,应用本发明实施例提供的方案,便可以实现在保证信道估计精度的前提下,提高信道估计的效率。
相应于上述本发明实施例提供的一种信道估计方法,本发明实施例还提供了一种信道估计装置。
图2为本发明实施例提供的一种信道估计装置的结构示意图。如图2所述,该装置可以包括如下模块:
初始图样确定模块210,用于根据信号发送端和信号接收端的信号参数,确定多个初始导频图样;
食物源图样确定模块220,用于计算在每个初始导频图样下,感知矩阵的相干性参数值,并将所计算得到的相干性参数值最小的初始导频图样确定为食物源导频图样;
领导及追随图样确定模块230,用于基于所述食物源导频图样,确定领导导频图样,并基于所述领导导频图样,更新各个追随导频图样;其中,所述追随导频图样为所述多个初始导频图样中除所述目标导频图样外的各个导频图样;
参数计算模块240,用于将所述领导导频图样和更新后的所述各个追随导频图样作为当前的初始导频图样,并计算在当前的每个初始导频图样下,感知矩阵的相干性参数值;
条件判断模块250,用于判断是否满足预设的迭代终止条件;如果是,触发目标图样确定模块260,否则,触发所述食物源图样确定模块220;
所述目标图样确定模块260,用于将所计算得到的相干性参数值最小的当前的初始导频图样确定为目标导频图样;
信道估计模块270,用于利用所述目标导频图样,确定所述信号发送端和所述信号接收端之间的信道信息。
以上可见,应用本发明实施例提供的方案,便可以通过对最先确定的多个初始导频图样的迭代处理,实现在最先确定较少的初始导频图样的情况下,对信号发送端和信号接收端之间的信道信息进行估计,减少计算量,提高估计效率;进而,由于存在对最先确定的多个初始导频图样的迭代处理,因此,在信道估计过程中,可以对导频图样进行优化,可以提高所得到的信道信息的精度。这样,应用本发明实施例提供的方案,便可以实现在保证信道估计精度的前提下,提高信道估计的效率。
可选的,一种具体实现方式中,所述初始图样确定模块210具体用于:
根据信号发送端和信号接收端的信号参数,随机确定多个初始导频图样;或者,
根据信号发送端和信号接收端的信号参数,利用佳点集理论,确定多个初始导频图样。
可选的,一种具体实现方式中,所述条件判断模块250具体用于:
判断迭代次数是否达到预设次数;
或者,
判断所计算得到的在当前的每个初始导频图样下,感知矩阵的相干性参数值的最小值是否小于预设数值。
可选的,一种具体实现方式中,所述信道估计模块270具体用于:
基于正交频分复用技术OFDM的系统模型,利用所述目标导频图样,得到OFDM的信号传输模型;
求解所述信号传输模型,得到所述信号发送端和所述信号接收端之间的信道矩阵,作为所述信号发送端和所述信号接收端之间的信道信息。
相应于上述本发明实施例提供的一种信道估计方法,本发明实施例还提供了一种电子设备,如图3所示,包括处理器301、通信接口302、存储器303和通信总线304,其中,处理器301,通信接口302,存储器303通过通信总线304完成相互间的通信,
存储器303,用于存放计算机程序;
处理器301,用于执行存储器303上所存放的程序时,实现上述本发明实施例提供的任一信道估计方法的步骤。
上述电子设备提到的通信总线可以是外设部件互连标准(Peripheral ComponentInterconnect,PCI)总线或扩展工业标准结构(Extended Industry StandardArchitecture,EISA)总线等。该通信总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示,图中仅用一条粗线表示,但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
通信接口用于上述电子设备与其他设备之间的通信。
存储器可以包括随机存取存储器(Random Access Memory,RAM),也可以包括非易失性存储器(Non-Volatile Memory,NVM),例如至少一个磁盘存储器。可选的,存储器还可以是至少一个位于远离前述处理器的存储装置。
上述的处理器可以是通用处理器,包括中央处理器(Central Processing Unit,CPU)、网络处理器(Network Processor,NP)等;还可以是数字信号处理器(Digital SignalProcessing,DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit,ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array,FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
在本发明提供的又一实施例中,还提供了一种计算机可读存储介质,该计算机可读存储介质内存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现上述本发明实施例提供的任一信道估计方法的步骤。
在本发明提供的又一实施例中,还提供了一种包含指令的计算机程序产品,当其在计算机上运行时,使得计算机执行上述本发明实施例提供的任一信道估计方法的步骤。
在上述实施例中,可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时,可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时,全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中,或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输,例如,所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质,(例如,软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如,DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘Solid State Disk(SSD))等。
需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个......”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述,各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其,对于装置实施例、电子设备实施例、计算机可读存储介质实施例,以及计算机程序产品实施例而言,由于其基本相似于方法实施例,所以描述的比较简单,相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等,均包含在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种信道估计方法,其特征在于,所述方法包括:
根据信号发送端和信号接收端的信号参数,确定多个初始导频图样;
计算在每个初始导频图样下,感知矩阵的相干性参数值,并将所计算得到的相干性参数值最小的初始导频图样确定为食物源导频图样;
所述感知矩阵为A,
其中,XP为信号发送端和信号接收端均已知的所有导频信号;WP为部分傅里叶变换矩阵;N为子载波数;kd为第d个导频位置,1≤d≤p,p为信号发送端和信号接收端之间的导频数目;X(kd)为第d个导频位置在频域上的导频信息;为傅里叶变化矩阵,1≤s≤L;L为信道长度;
所述感知矩阵的相干性参数值为μ(A),
其中,am为从感知矩阵A中随机选取的第m列;an为从感知矩阵A中随机选取的第n列;
|X(k1)|=|X(k2)|=…=|X(kP)|=1,1≤k1<k2<…<kP≤N,l=n-m;
基于所述食物源导频图样,确定领导导频图样,并基于所述领导导频图样,更新各个追随导频图样;其中,所述追随导频图样为所述多个初始导频图样中除目标导频图样外的各个导频图样;
所述基于所述食物源导频图样,确定领导导频图样,并基于所述领导导频图样,更新各个追随导频图样包括:
利用如下公式确定所述领导导频图样,
其中,t为当前迭代次数,T为最大迭代次数;系数r2和r3是在[0,1]范围内随机数;
利用如下公式,更新各个追随导频图样:
或,
通过如下公式,确定领导导频图样:
s(Xi)=abs(erf(Xi))
根据如下公式,更新各个追随导频图样:
将所述领导导频图样和更新后的所述各个追随导频图样作为当前的初始导频图样,并计算在当前的每个初始导频图样下,感知矩阵的相干性参数值;
判断是否满足预设的迭代终止条件;
如果是,将所计算得到的相干性参数值最小的当前的初始导频图样确定为目标导频图样;
否则,返回执行所述将所计算得到的相干性参数值最小的初始导频图样确定为食物源导频图样的步骤;
利用所述目标导频图样,确定所述信号发送端和所述信号接收端之间的信道信息。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据信号发送端和信号接收端的信号参数,确定多个初始导频图样的步骤,包括:
根据信号发送端和信号接收端的信号参数,随机确定多个初始导频图样;或者,
根据信号发送端和信号接收端的信号参数,利用佳点集理论,确定多个初始导频图样。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述判断是否满足预设的迭代终止条件的步骤,包括:
判断迭代次数是否达到预设次数;
或者,
判断所计算得到的在当前的每个初始导频图样下,感知矩阵的相干性参数值的最小值是否小于预设数值。
4.根据权利要求1-3任一项所述的方法,其特征在于,所述利用所述目标导频图样,确定所述信号发送端和所述信号接收端之间的信道信息的步骤,包括:
基于正交频分复用技术OFDM的系统模型,利用所述目标导频图样,得到OFDM的信号传输模型;
求解所述信号传输模型,得到所述信号发送端和所述信号接收端之间的信道矩阵,作为所述信号发送端和所述信号接收端之间的信道信息。
5.一种信道估计装置,其特征在于,所述装置包括:
初始图样确定模块,用于根据信号发送端和信号接收端的信号参数,确定多个初始导频图样;
食物源图样确定模块,用于计算在每个初始导频图样下,感知矩阵的相干性参数值,并将所计算得到的相干性参数值最小的初始导频图样确定为食物源导频图样;
所述感知矩阵为A,
其中,XP为信号发送端和信号接收端均已知的所有导频信号;WP为部分傅里叶变换矩阵;N为子载波数;kd为第d个导频位置,1≤d≤p,p为信号发送端和信号接收端之间的导频数目;X(kd)为第d个导频位置在频域上的导频信息;为傅里叶变化矩阵,1≤s≤L;L为信道长度;
所述感知矩阵的相干性参数值为μ(A),
其中,am为从感知矩阵A中随机选取的第m列;an为从感知矩阵A中随机选取的第n列;
|X(k1)|=|X(k2)|=…=|X(kP)|=1,1≤k1<k2<…<kP≤N,l=n-m;
领导及追随图样确定模块,用于基于所述食物源导频图样,确定领导导频图样,并基于所述领导导频图样,更新各个追随导频图样;其中,所述追随导频图样为所述多个初始导频图样中除目标导频图样外的各个导频图样;
所述领导及追随图样确定模块具体用于:
利用如下公式确定所述领导导频图样,
其中,t为当前迭代次数,T为最大迭代次数;系数r2和r3是在[0,1]范围内随机数;
利用如下公式,更新各个追随导频图样:
或,
通过如下公式,确定领导导频图样:
s(Xi)=abs(erf(Xi))
根据如下公式,更新各个追随导频图样:
参数计算模块,用于将所述领导导频图样和更新后的所述各个追随导频图样作为当前的初始导频图样,并计算在当前的每个初始导频图样下,感知矩阵的相干性参数值;
条件判断模块,用于判断是否满足预设的迭代终止条件;如果是,触发目标图样确定模块,否则,触发所述食物源图样确定模块;
所述目标图样确定模块,用于将所计算得到的相干性参数值最小的当前的初始导频图样确定为目标导频图样;
信道估计模块,用于利用所述目标导频图样,确定所述信号发送端和所述信号接收端之间的信道信息。
6.根据权利要求5所述的装置,其特征在于,所述初始图样确定模块具体用于:
根据信号发送端和信号接收端的信号参数,随机确定多个初始导频图样;或者,
根据信号发送端和信号接收端的信号参数,利用佳点集理论,确定多个初始导频图样。
7.根据权利要求5所述的装置,其特征在于,所述条件判断模块具体用于:
判断迭代次数是否达到预设次数;
或者,
判断所计算得到的在当前的每个初始导频图样下,感知矩阵的相干性参数值的最小值是否小于预设数值。
8.根据权利要求5-7任一项所述的装置,其特征在于,所述信道估计模块具体用于:
基于正交频分复用技术OFDM的系统模型,利用所述目标导频图样,得到OFDM的信号传输模型;
求解所述信号传输模型,得到所述信号发送端和所述信号接收端之间的信道矩阵,作为所述信号发送端和所述信号接收端之间的信道信息。
9.一种电子设备,其特征在于,包括处理器、通信接口、存储器和通信总线,其中,处理器,通信接口,存储器通过通信总线完成相互间的通信;
存储器,用于存放计算机程序;
处理器,用于执行存储器上所存放的程序时,实现权利要求1-4任一所述的方法步骤。
10.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-4任一所述的方法步骤。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202011353360.1A CN112583748B (zh) | 2020-11-26 | 2020-11-26 | 一种信道估计方法、装置及电子设备 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202011353360.1A CN112583748B (zh) | 2020-11-26 | 2020-11-26 | 一种信道估计方法、装置及电子设备 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN112583748A CN112583748A (zh) | 2021-03-30 |
CN112583748B true CN112583748B (zh) | 2022-04-29 |
Family
ID=75123806
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202011353360.1A Active CN112583748B (zh) | 2020-11-26 | 2020-11-26 | 一种信道估计方法、装置及电子设备 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN112583748B (zh) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN202189145U (zh) * | 2011-04-11 | 2012-04-11 | 北京邮电大学 | 一种特征参数采集装置 |
CN106059731A (zh) * | 2016-05-19 | 2016-10-26 | 重庆大学 | 一种适用于快时变稀疏估计的最优导频图样的设计方法 |
CN108259397A (zh) * | 2018-01-12 | 2018-07-06 | 东北大学 | 基于自适应正则化子空间追踪压缩感知算法的大规模mimo系统信道估计 |
CN111988256A (zh) * | 2020-07-27 | 2020-11-24 | 南京信息工程大学 | 一种基于改进的自适应遗传算法的水声信道估计方法 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20110164526A1 (en) * | 2008-09-04 | 2011-07-07 | Bando Chemical Industries Ltd | Method and apparatus for uplink signal transmission and channel estimation in wireless access network |
-
2020
- 2020-11-26 CN CN202011353360.1A patent/CN112583748B/zh active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN202189145U (zh) * | 2011-04-11 | 2012-04-11 | 北京邮电大学 | 一种特征参数采集装置 |
CN106059731A (zh) * | 2016-05-19 | 2016-10-26 | 重庆大学 | 一种适用于快时变稀疏估计的最优导频图样的设计方法 |
CN108259397A (zh) * | 2018-01-12 | 2018-07-06 | 东北大学 | 基于自适应正则化子空间追踪压缩感知算法的大规模mimo系统信道估计 |
CN111988256A (zh) * | 2020-07-27 | 2020-11-24 | 南京信息工程大学 | 一种基于改进的自适应遗传算法的水声信道估计方法 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
"多径环境下MEDLL方法在通信导航融合系统中的性能优化";贾步云等;《第十一届中国卫星导航年会论文集——S10 PNT体系与多源融合导航》;20201123;全文 * |
"星地混合OFDM通信系统压缩感知信道估计方法";王涵;《中国博士学位论文全文数据库(电子期刊) 信息科技辑》;20160315;第3章 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN112583748A (zh) | 2021-03-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN112236782A (zh) | 通信系统中的端到端学习 | |
CN109960650B (zh) | 基于大数据的应用程序评估方法、装置、介质及电子设备 | |
CN110890930A (zh) | 一种信道预测方法及相关设备 | |
CN111465051B (zh) | Sinr的估计方法、系统、电子设备和存储介质 | |
CN114745233B (zh) | 一种基于导频设计的联合信道估计方法及装置 | |
CN115250216A (zh) | 一种基于深度学习的水声ofdm联合信道估计和信号检测方法 | |
CN110275991B (zh) | 哈希值的确定方法和装置、存储介质、电子装置 | |
CN104079520B (zh) | 一种ofdm系统的脉冲干扰抑制方法 | |
CN110909453A (zh) | 一种基于eemd的输电线路覆冰等级预测方法 | |
CN112929128B (zh) | 一种基于置信度传播的mimo检测方法、装置 | |
CN112583748B (zh) | 一种信道估计方法、装置及电子设备 | |
CN112131274B (zh) | 时间序列异常点的检测方法、装置、设备及可读存储介质 | |
CN113890795A (zh) | 大规模mimo信道估计模型的构建方法、装置及介质 | |
WO2021143126A1 (zh) | 一种调制方式确定方法及装置 | |
WO2023193473A1 (zh) | 频谱感知方法、电子设备和存储介质 | |
CN113472703B (zh) | 一种ofdm信道估计方法 | |
CN110890932A (zh) | 基于esn模型的5g毫米波信道信息确定的方法及装置 | |
CN114401175A (zh) | 白噪声相位方差的确定方法、装置、电子设备及存储介质 | |
CN114564516A (zh) | 一种业务对象的分类方法、装置、设备及存储介质 | |
CN115034255A (zh) | 一种具有注意力机制时间卷积网络的信号调制识别算法 | |
CN111585739A (zh) | 一种相位调整方法及装置 | |
CN110830409A (zh) | 外源辐射雷达参考信道估计和信道估计模型训练方法 | |
Chen et al. | Estimation of pilot-assisted ofdm channel based on multi-resolution deep neural networks | |
CN112905419B (zh) | 指标数据监测阈值范围确定方法、装置和可读存储介质 | |
CN112866155B (zh) | 一种多维信号调制方式识别方法及装置 |
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 |