CN113572550B - 确定信号的信噪比的方法、装置、计算机设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种确定信号的信噪比的方法、装置、计算机设备及存储介质,属于计算机技术领域。方法包括:基于所接收信号的信道估计矩阵和噪声估计矩阵,确定第一矩阵,所述第一矩阵表征所述所接收信号对应的信道特征和噪声特征;确定所述第一矩阵的至少一个余子式,以将所述第一矩阵转换为第一行列式;基于所述第一行列式确定所述所接收信号的第一信噪比。该方法由于行列式的计算过程简单,通过第一行列式确定信噪比,提高了确定信噪比的效率。
Description
技术领域
本申请实施例涉及计算机技术领域,特别涉及一种确定信号的信噪比的方法、装置、计算机设备及存储介质。
背景技术
在无线通信系统中,噪声信号的存在会影响通信质量,而信噪比是用来衡量通信质量的一个重要指标,并且基于信噪比进行处理,还能够减小噪声信号的影响,提升通信质量。
例如,终端通过接收基站发送的信号,基于接收到的信号确定信噪比,之后将携带信噪比的信息反馈给基站,以使基站基于该信噪比选择合适的调制方式对要发送给终端的信号进行处理。因此,如何高效地确定信噪比成为亟待解决的问题。
发明内容
本申请实施例提供了一种确定信号的信噪比的方法、装置、计算机设备及存储介质,能够提高信噪比的确定效率。技术方案如下:
根据本申请实施例的一方面,提供了一种确定信号的信噪比的方法,所述方法包括:
基于所接收信号的信道估计矩阵和噪声估计矩阵,确定第一矩阵,所述第一矩阵表征所述所接收信号对应的信道特征和噪声特征;
确定所述第一矩阵的至少一个余子式,以将所述第一矩阵转换为第一行列式;
基于所述第一行列式确定所述所接收信号的第一信噪比。
根据本申请实施例的另一方面,提供了一种确定信号的信噪比的装置,所述装置包括:
矩阵确定模块,用于基于所接收信号的信道估计矩阵和噪声估计矩阵,确定第一矩阵,所述第一矩阵表征所述所接收信号对应的信道特征和噪声特征;
余子式确定模块,用于确定所述第一矩阵的至少一个余子式,以将所述第一矩阵转换为第一行列式;
信噪比确定模块,用于基于所述第一行列式确定所述所接收信号的第一信噪比。
根据本申请实施例的另一方面,提供了一种计算机设备,所述计算机设备包括处理器和存储器;所述存储器存储有至少一条指令,所述至少一条指令用于被所述处理器执行以实现如上述方面所述的确定信号的信噪比的方法。
根据本申请实施例的另一方面,提供了一种计算机可读存储介质,所述存储介质存储有至少一条指令,所述至少一条指令用于被处理器执行以实现如上述方面所述的确定信号的信噪比的方法。
根据本申请实施例的另一方面,提供了一种计算机程序产品,该计算机程序产品存储有至少一条程序代码,所述至少一条程序代码由处理器加载并执行以实现上述方面所述的确定信号的信噪比的方法。
本申请实施例提供的方案,基于表征信道特征的信道估计矩阵和表征噪声特征的噪声估计矩阵,确定了用于确定信噪比的第一矩阵,通过对该第一矩阵进行变形,得到至少一个余子式,从而基于该至少一个余子式确定第一矩阵对应的第一行列式,由于余子式和第一行列式的计算较为简单,因此基于第一行列式能够快速确定第一信噪比,提高了确定第一信噪比的效率。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案,下面将对实施例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申请的一些实施例,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示出了本申请一个示例性实施例提供的一种实施环境的示意图;
图2示出了本申请一个示例性实施例提供的一种确定信号的信噪比的方法的流程图;
图3示出了本申请一个示例性实施例提供的一种确定信号的信噪比的方法的流程图;
图4示出了本申请一个示例性实施例提供的一种确定信号的信噪比的过程的示意图;
图5示出了本申请一个示例性实施例提供的一种确定信号的信噪比的方法的流程图;
图6示出了本申请一个示例性实施例提供的一种通信设备交互过程的流程图;
图7示出了本申请一个示例性实施例提供的一种反馈信道状态信息的示意图;
图8示出了本申请一个示例性实施例提供的一种确定信号的信噪比的装置的结构框图;
图9示出了本申请一个示例性实施例提供的一种确定信号的信噪比的装置的结构框图;
图10示出了本申请一个示例性实施例提供的一种终端的结构方框图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
在本文中提及的“多个”是指两个或两个以上。“和/或”,描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如,A和/或B,可以表示:单独存在A,同时存在A和B,单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
在对本申请实施例进行详细说明之前,先对本申请实施例中涉及到的矩阵的相关原理进行说明:
对于任一矩阵R,该矩阵R的逆矩阵为:
其中,R-1表示矩阵R的逆矩阵,R*表示矩阵R的伴随矩阵,|R|表示矩阵R对应的行列式。
该矩阵R对应的行列式为:
Ci,j=(-1)i+jdet(Mi,j)
其中,|R|表示矩阵R对应的行列式,i表示矩阵R的行数,j表示矩阵R的列数,Ci,j表示ri,j对应的代数余子式,det(Mi,j)表示ri,j对应的余子式。
该矩阵R的伴随矩阵为:
R*(i,j)=Cij
其中,R*表示矩阵R的伴随矩阵,R*(i,j)表示伴随矩阵R*中第i行第j列的元素。
以4行4列的矩阵R为例进行说明。矩阵R为:
则矩阵R对应的行列式为:
|R|=r11|M1,1|-r12|M1,2|+r13|M1,3|-r14|M1,4|
其中,|M1,1|、|M1,2|、|M1,3|和|M1,4|分别为:
对|M1,1|、|M1,2|、|M1,3|和|M1,4|进行进一步变形,分别得到:
另外,由于本申请实施例在计算信噪比的过程中,需要用到伴随矩阵的对角线上的元素,因此还需要用到下述余子式:
因此,需要计算下述D1-D12:
将D1-D12带入|R|中,得到的行列式如下:
伴随矩阵的对角线上的元素分别为:
R*(1,1)=r22D1-r23D2+r24D3
在下述实施例中,结合该矩阵的相关原理,对信号的信噪比的计算过程进行说明。
本申请实施例提供了一种确定信号的信噪比的方法,执行主体为通信设备,例如该通信设备包括终端和基站,例如,终端为手机、台式电脑、笔记本电脑、平板电脑、智能电视、车载终端、智能机器人等多种类型的终端。
图1示出了本申请一个示例性实施例提供的一种实施环境的示意图,该实施环境包括第一通信设备101和第二通信设备102,其中第一通信设备101和第二通信设备102连接。本申请实施例以第一通信设备101为基站,第二通信设备102为终端为例进行说明,在另一实施例中,第一通信设备101可以为终端,第二通信设备102可以为基站。
在一些实施例中,第一通信设备101向第二通信设备102发送原始信号,第二通信设备102接收第一通信设备101发送的原始信号,第二通信设备102在接收原始信号的同时,还会接收到噪声信号,第二通信设备102基于所接收信号,该所接收信号包括原始信号和噪声信号,确定所接收信号的信噪比(Effective Signal Interference Ratio,ESINR),从而之后将确定的信噪比反馈给第一通信设备101,使第一通信设备基于该信噪比,对待发送的信号进行相应的处理。
图2示出了本申请一个示例性实施例提供的一种确定信号的信噪比的方法的流程图,参见图2,该方法应用于通信设备中,该方法包括:
201、基于所接收信号的信道估计矩阵和噪声估计矩阵,确定第一矩阵。
其中,所接收信号包括另一通信设备发送的原始信号和对该原始信号造成干扰的噪声信号。信道估计矩阵是通过对所接收信号进行处理后,得到的表征所接收信号对应的信道特征的矩阵,噪声估计矩阵是表征所接收信号对应的噪声特征的矩阵。
通信设备基于信道估计矩阵和噪声估计矩阵,确定第一矩阵,该第一矩阵表征所接收信号对应的信道特征和噪声特征。
202、确定第一矩阵的至少一个余子式,以将第一矩阵转换为第一行列式。
通信设备得到第一矩阵后,确定该第一矩阵的至少一个余子式,基于该至少一个余子式,将第一矩阵转换为第一行列式,也即是采用至少一个余子式来表示第一行列式。
在一些实施例中,通信设备确定了第一矩阵的多个余子式的情况下,之后能够并行地计算多个余子式的值,基于计算出的多个余子式的值计算第一行列式的值。
203、基于第一行列式确定所接收信号的第一信噪比。
通信设备需要计算出该第一行列式的值,将该第一行列式的值代入信噪比的计算公式中,得到该第一信噪比。该第一信噪比表征原始信号的强度与噪声信号的强度之间的比值。
在一些实施例中,通信设备基于至少一个余子式及各余子式对应的第一矩阵中的元素,分别计算第一行列式的值和第一矩阵的伴随矩阵,基于第一行列式的值和伴随矩阵,计算第一信噪比。
本申请实施例提供的方法,基于表征信道特征的信道估计矩阵和表征噪声特征的噪声估计矩阵,确定了用于确定信噪比的第一矩阵,通过对该第一矩阵进行变形,得到至少一个余子式,从而基于该至少一个余子式确定第一矩阵对应的第一行列式,由于余子式和第一行列式的计算较为简单,因此基于第一行列式能够快速确定第一信噪比,提高了确定第一信噪比的效率。
图3示出了本申请一个示例性实施例提供的一种确定信号的信噪比的方法的流程图,参见图3,该方法应用于第二通信设备中,该方法包括:
301、基于所接收信号,获取信道估计矩阵和噪声估计矩阵。
本申请实施例中,第一通信设备向第二通信设备发送原始信号,第二通信设备接收第一通信设备发送的原始信号以及干扰该原始信号的噪声信号,即第二通信设备所接收信号包括原始信号和噪声信号。
在一些实施例中,第二通信设备采用信道估计算法,对所接收信号进行处理,获取表征所接收信号的信道特征的信道估计矩阵。其中,信道特征表征所接收信号通过信道传输时的特征。信道估计算法为基于参考信号的估计算法,该参考信号是指设置的已知的信号,或者为其他信道估计算法,本申请实施例对获取信道估计矩阵的方式不做限制。
在一些实施例中,第二通信设备得到信道估计矩阵后,基于该信道估计矩阵确定表征所接收信号的噪声特征的噪声估计矩阵。例如,通过计算信道估计矩阵中多个元素的平均值,将确定的信道估计矩阵中的每个元素与该平均值的差值,确定为噪声估计矩阵中的元素。当然,第二通信设备还可以采用其他方式确定噪声估计矩阵,本申请实施例对确定噪声估计矩阵的方式不做限制。
在一些实施例中,第二通信设备包括接收机,第二通信设备通过接收机中的接收天线接收信号。则信道估计矩阵的维度为m*n,噪声估计矩阵的维度为m*m,该m是指第二通信设备中接收天线的数量,n是指第二通信设备中发送数据的层数,m和n均为大于1的正整数。其中,噪声估计矩阵中的元素表示对应的任两根接收天线之间的噪声,例如,噪声估计矩阵中第3行第4列的元素表示第三根接收天线和第四根接收天线之间的噪声。其中,m和n可以相同,也可以不同。
302、将信道估计矩阵的共轭转置矩阵、噪声估计矩阵的逆矩阵和信道估计矩阵的乘积与单位矩阵之和,确定为第一矩阵。
本申请实施例中,第一矩阵是为了更加快速地计算信噪比,对已获取地信道估计矩阵和噪声估计矩阵进行处理得到的。例如,第一矩阵采用下述公式表示:
其中,R表示第一矩阵,H表示信道估计矩阵,HH表示信道估计矩阵的共轭转置矩阵,Rn表示噪声估计矩阵,表示噪声估计矩阵的逆矩阵,I表示单位矩阵。
在一些实施例中,计算第一信噪比的公式如下所示:
其中,ESINR(i)表示第一信噪比,R表示第一矩阵,|R|表示第一行列式的值,R*(i,i)表示伴随矩阵中第i行第i列的元素,i为大于0的整数。
基于上述第一信噪比的计算公式可以确定,能够通过计算第一行列式的值和伴随矩阵中对角线上的元素,来计算出第一信噪比,因此在后续计算过程中,需要计算第一行列式的值和伴随矩阵。
303、确定第一矩阵的多个K阶余子式,以将第一矩阵转换为第一行列式。
本申请实施例以第一矩阵为K+1行K+1列的矩阵为例,第二通信设备在获取到第一矩阵后,先基于该第一矩阵中的元素,确定该第一矩阵的多个K阶余子式,再基于该多个K阶余子式确定第一行列式。其中K为大于等于3的正整数。例如,第一矩阵为4行4列的矩阵,则能够确定该第一矩阵对应的4个3阶余子式。
304、针对各K阶余子式,并行地计算K阶余子式对应的多个K-1阶余子式的值,基于多个K-1阶余子式的值确定该K阶余子式的值。
本申请实施例中,各K阶余子式能够并行计算,且对于各K阶余子式,该K阶余子式能够进一步采用多个K-1阶余子式表示,即确定各K阶余子式对应的多个K-1阶余子式,直至得到的K-n阶余子式为2阶余子式。其中,n为大于等于1且小于K的正整数。
在一些实施例中,在K等于3的情况下,针对各3阶余子式,并行地计算3阶余子式对应的2阶余子式的值,再基于多个2阶余子式的值,计算各3阶余子式的值。而在K大于3的情况下,针对各K阶余子式,先确定K阶余子式对应的K-1阶余子式,再确定K-1阶余子式对应的K-2阶余子式,直至得到多个2阶余子式,并行地计算多个2阶余子式的值,再基于多个2阶余子式的值,计算各3阶余子式的值,再基于多个3阶余子式的值计算各4阶余子式的值,直至计算除各K阶余子式的值。
例如,结合上述对矩阵的相关原理的说明,对于4行4列的第一矩阵,该第一矩阵的第一行列式为:
|R|=r11|M1,1|-r12|M1,2|+r13|M1,3|-r14|M1,4|
其中,|R|表示第一行列式,r11表示第一矩阵中第一行第一列的元素,|M1,1|表示r11对应的3阶余子式,r12表示第一矩阵中第一行第二列的元素,|M1,2|表示r12对应的3阶余子式,r13表示第一矩阵中第一行第三列的元素,|M1,3|表示r13对应的3阶余子式,r14表示第一行第四列的元素,|M1,4|表示r14对应的3阶余子式。
对于其中任一3阶余子式,以|M1,1|为例,|M1,1|可表示为:
|M1,1|=r22D1-r23D2+r24D3
其中,r22表示第一矩阵中第二行第二列的元素,D1表示r22对应的2阶余子式,r23表示第一矩阵中第二行第三列的元素,D2表示r23对应的2阶余子式,r24表示第一矩阵中第二行第四列的元素,D3表示r24对应的2阶余子式。
并行地计算D1、D2、D3,基于D1、D2、D3的值再计算|M1,1|的值,同理,对于|M1,2|、|M1,3|和|M1,4|,采用同样的方式进行计算。
在一些实施例中,对于多个K-1阶余子式,第二通信设备基于该第一矩阵中的目标元素分别调用多个处理模块,每个处理模块用于计算对应的K-1阶余子式的值,该多个处理模块能够并行地计算多个K-1阶余子式的值,即多个处理模块能够同时运行来计算对应的K-1阶余子式的值。
在一些实施例中,处理模块包括用于计算余子式的元素对应的位置信息以及元素之间的运算关系。其中位置信息是指元素在第一矩阵中的第几行第几列。例如,处理模块用于计算余子式在该处理模块中包括第三行第三列、第三行第四列、第四行第三列和第四行第四列,计算出D1的值为:第三行第三列的元素与第四行第四列的元素的相乘与第三行第四列的元素和第四行第三列的元素的相乘之间的差值,即
305、基于多个K阶余子式的值,分别确定第一行列式的值和第一矩阵对应的伴随矩阵。
本申请实施例中,第二通信设备计算出多个K阶余子式的值之后,基于该多个K阶余子式的值计算第一行列式的值,以及确定第一矩阵对应的伴随矩阵。
对于确定第一行列式的值,在一些实施例中,第二通信设备基于多个K阶余子式的值和各K阶余子式对应的第一矩阵中的元素,计算第一行列式的值。例如,对于下述第一行列式:
|R|=r11|M1,1|-r12|M1,2|+r13|M1,3|-r14|M1,4|
计算出|M1,2|、|M1,3|和|M1,4|的值之后,将行列式的值乘以对应的元素,从而计算出第一行列式的值。
在一些实施例中,第二通信设备存储有第一关系数据,该第一关系数据表征多个K阶余子式的值、各K阶余子式对应的第一矩阵中的元素与第一行列式的值之间的关系,第二通信设备得到多个K阶余子式的值之后,基于该第一关系数据计算第一行列式的值。
对于确定伴随矩阵,在一些实施例中,第二通信设备得到多个K阶余子式的值之后,根据该多个K阶余子式对应的元素在第一矩阵中的位置,确定各K阶余子式的值在伴随矩阵中的位置。
在一些实施例中,第二通信设备存储有第二关系数据,该第二关系数据表征多个K阶余子式的值与伴随矩阵之间的关系,第二通信设备得到多个K阶余子式的值之后,基于该第二关系数据确定伴随矩阵。
由于在确定信噪比时,只需使用伴随矩阵中对角线上的元素,因此第二通信设备根据多个K阶余子式分别计算伴随矩阵中对角线上的元素。例如,对于伴随矩阵中第一行第一列的元素,该元素为|M1,1|的值。
在一些实施例中,第二关系数据包括多个子关系数据以及多个子关系数据与元素的位置之间的对应关系,每个子关系数据表征K阶余子式与多个K-1阶余子式之间的关系,其中,K阶余子式的值表示伴随矩阵中对应位置的元素。那么,第二通信设备在确定伴随矩阵时,需要先基于已存储的多个子关系数据,分别每个K阶余子式的值,再根据对应关系,确定K阶余子式的值为伴随矩阵中哪个位置的元素。
以4行4列的目标矩阵,子关系数据对应的元素所在的位置为第一行第一列为例,该子关系数据如下:
|M1,1|=r22D1-r23D2+r24D3
其中,|M1,1|表示2阶余子式的值,D1、D2和D3分别表示2阶余子式的值,r表示第一矩阵中对应位置的元素。
需要说明的一点是,上述实施例仅是以先计算K-1阶余子式的值,再基于多个K-1阶余子式的值计算K阶余子式的值,再基于多个K阶余子式的值计算第一行列式的值和伴随矩阵为例进行说明。在另一实施例中,计算出多个2阶余子式的值之后,可直接计算第一行列式的值和伴随矩阵。例如,对于4行4列的第一矩阵,采用下述公式计算第一行列式的值:
其中,|R|表示第一行列式的值,D1-D12分别表示各2余子式的值,r表示第一矩阵中对应的位置的元素。第二通信设备计算出各2阶行列式的值之后代入上述公式,即可得到第一行列式的值。
在一些实施例中,第二通信设备存储有第三关系数据,该第三关系数据表征多个2阶余子式的值、各2阶余子式对应的第一矩阵中的元素与第一行列式的值之间的关系,第二通信设备得到多个2阶余子式的值之后,基于该第三关系数据计算第一行列式的值。
在一些实施例中,第二通信设备存储有第四关系数据,该第四关系数据表征多个2阶余子式的值与伴随矩阵之间的关系,第二通信设备得到多个2阶余子式的值之后,基于该第四关系数据确定伴随矩阵。
需要说明的另一点是,本申请实施例仅是以第一矩阵为4行4列的矩阵、以及该第一矩阵对应的一种计算第一行列式的值的方式为例进行说明,在另一实施例中,还可以采用其他方式计算第一行列式的值。例如,采用下述公式计算行列式:
|R|=-r21|M2,1|+r22|M2,2|-r23|M2,3|+r24|M2,4|
其中,r为第一矩阵R中第二行的元素,|M|为第一矩阵R中第二行的元素对应的余子式。
306、基于第一行列式的值和伴随矩阵,确定第一信噪比。
其中,该第一信噪比表征原始信号的强度与噪声信号的强度之间的比值。
在一些实施例中,第二通信设备计算第一行列式的值与伴随矩阵中对角线上的元素之间的比值,将该比值与1的差值确定为第一信噪比。例如,采用下述公式确定第一信噪比:
其中,ESINR(i)表示第一信噪比,|R|表示第一行列式的值,R*(i,i)表示伴随矩阵中第i行第i列的元素,i为大于0的整数。
在一些实施例中,第二通信设备存储有第五关系数据,该第五关系数据表征伴随矩阵和第一行列式的值与第一信噪比之间的关系,第二通信设备得到第一行列式的值和伴随矩阵后,基于该第五关系数据确定第一信噪比。
在一些实施例中,该第一信噪比是基于MMSE(Minimum Mean Square Error,最小均方误差)接收机对应的信噪比的计算公式计算得到的,则该第一信噪比表示MMSE接收机对应的信噪比,即该第一信噪比表征MMSE接收机接收到的原始信号的强度与MMSE接收机接收到的噪声信号的强度之间的比值。
例如,以第一矩阵的维度为4*4为例,采用图4所示的示意图,对确定信噪比的过程进行说明,首先输入第一矩阵R,在步骤1中分别确定多个2阶余子式|D|的值,即并行地计算D1-D12;在步骤2中基于步骤1的结果,分别确定多个3阶余子式|M|的值,即并行地计算M11、M12、M13、M14、M22、M33和M44;在步骤3中基于步骤2的结果,确定第一行列式的值;在步骤4中基于步骤2和步骤3的结果,分别确定第一行列式的值与伴随矩阵中对角线上的元素之间的比值;在步骤5中基于步骤4的结果,得到第一信噪比。其中,同一步骤中的多个值是可以并行计算的。
与相关技术中直接计算第一矩阵的逆矩阵的方式相比,参见表1,以4行4列的第一矩阵为例,本申请实施例提供的方法的复杂乘法计算与相关技术中相比增加了一次,加法计算减少了一次,但是非线性求倒数计算减少了3次,且本申请中由于可以并行地计算,因此与相关技术相比,本申请提供的方法明显地提高了计算效率。
表1
相关技术 | 本申请 | |
复杂乘法计算 | 31 | 32 |
复杂加法计算 | 20 | 19 |
非线性求倒数计算 | 7 | 4 |
本申请实施例提供了一种确定信号的信噪比的方法,基于表征信道特征的信道估计矩阵和表征噪声特征的噪声估计矩阵,确定了用于确定信噪比的第一矩阵,通过对该第一矩阵进行变形,得到至少一个余子式,从而基于该至少一个余子式确定第一矩阵对应的第一行列式,由于余子式和第一行列式的计算较为简单,因此基于第一行列式能够快速确定第一信噪比,提高了确定第一信噪比的效率。
并且,多个余子式能够并行计算,从而能够快速计算出每个余子式的值,再基于计算出的多个余子式的值,计算第一信噪比,由于计算过程中并行计算多个余子式,提高了计算速度,因此提高了确定第一信噪比的效率。
在另一实施例中,第二通信设备执行完上述步骤305之后,除了确定上述第一信噪比之外,还会确定ML(Maximum likelihood,最大似然)接收机对应的第二信噪比,则对应的确定信号对应的信噪比的过程如图5所示。
图5示出了本申请一个示例性实施例提供的一种确定信号的信噪比的方法的流程图,参见图5,该方法应用于第二通信设备中,该方法包括:
307、基于第一行列式,确定ML接收机对应的第二信噪比。
在计算第二信噪比时,只需用到第一行列式,即第二通信设备计算出第一行列式的值之后即可计算第二信噪比。在一些实施例,采用下述公式计算第二信噪比:
ESINRML=log2|R|
其中,ESINRML表示第二信噪比,|R|表示第一行列式的值。
在一些实施例中,第二通信设备存储有第六关系数据,该第六关系数据表征第一行列式的值与第二信噪比之间的关系,第二通信设备计算出第一行列式的值之后,基于第六关系数据,确定第二信噪比。
308、对第一信噪比和第二信噪比进行线性拟合,得到所接收信号的信噪比。
本申请实施例中,第二通信设备中包括一个目标接收机,在确定信噪比时,由于该目标接收机没有对应的用于计算信噪比的公式,因此采用MMSE接收机对应的信噪比的计算公式和NL接收机对应的信噪比的计算公式来计算目标接收机对应的信噪比。
其中,第二通信设备可以采用线性回归方程或者其他方式对对第一信噪比和第二信噪比进行线性拟合,本申请实施例对线性拟合的方式不做限制。
可选地,信噪比可称为等效信噪比。
本申请实施例中,基于表征信道特征的信道估计矩阵和表征噪声特征的噪声估计矩阵,确定了用于确定信噪比的第一矩阵,通过对该第一矩阵进行变形,得到至少一个余子式,从而基于该至少一个余子式确定第一矩阵对应的第一行列式,由于余子式和第一行列式的计算较为简单,因此基于第一行列式能够快速确定第一信噪比和第二信噪比,提高了确定第一信噪比和第二信噪比的效率。
另外,需要说明的一点是,上述实施例仅是以第二通信设备执行为例进行说明,在另一实施例中可以由第二通信设备中的NR(New Radio,第五代移动通信)/LTE(Long TermEvolution,第四代移动通信)无线接收机基带信号处理芯片执行。在另一实施例中,还可以由第一通信设备执行。
需要说明的另一点是,上述实施例仅是以并行地计算多个余子式的值为例进行说明,在另一实施例中,在仅需要计算一个余子式的情况下,直接计算该余子式即可。例如,第一矩阵为3行3列的矩阵,该第一矩阵对应的2个2阶余子式相同,则只需计算一个余子式即可。
需要说明的另一点是,本申请实施例仅是以第一矩阵为4行4列的矩阵为例进行说明,在另一实施例中,该第一矩阵可以为3行3列的矩阵、5行5列的矩阵、64行64列的矩阵等,本申请实施例对第一矩阵的行数和列数不做限制。
在另一实施例中,第二通信设备得到第一信噪比之后,还会将第一信噪比反馈给第一通信设备。图6示出了本申请一个示例性实施例提供的一种通信设备交互方法的流程图,参见图6,该方法的交互主题为第一通信设备和第二通信设备,该方法包括:
601、第一通信设备向第二通信设备发送原始信号。
602、第二通信设备基于所接收信号,获取第一信噪比,该所接收信号包括原始信号和噪声信号。
其中,获取第一信噪比的过程详见上述步骤301-306,在此不再赘述。
603、第二通信设备基于第一信噪比,确定所接收信号对应的信道状态信息。
本申请实施例中,信道状态信息表征信号在每条传输路径上的衰弱因子,即表征各个信道的质量,该信道状态信息包括第一信噪比,还包括信号散射、环境衰弱、距离衰减等信息。
在一些实施例中,信道状态信息通过CQI(Channel Quality Indicator,信道质量指示)、PMI(Precoding Matrix Indicator,预编码矩阵指示)、和RI(Rank Indication,秩指示)进行描述。其中,CQI用于指示合适的调制编码方式,PMI用于指示预编码矩阵,RI用于指示传输数据的层数。
604、第二通信设备向第一通信设备发送信道状态信息。
第二通信设备向第一通信设备发送信道状态信息,即向第一通信设备反馈当前的通信质量,以使第一通信设备能够基于该信道状态信息,调整对要发送的信号进行处理,从而提高通信质量。
例如,第一通信设备为基站,第二通信设备为终端,参见图7所示的流程图。在多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)通信系统中,终端接收基站发送的信号,之后进行信道估计,确定信道估计矩阵,进行噪声估计,确定噪声估计矩阵,再基于信道估计矩阵和噪声估计矩阵,确定信噪比,再进行CSI(Channel State Information,信道状态信息)估计,确定信道状态信息,之后基于PUSCH(Physical Uplink Shared Channel,物理上行共享信道)或PUCCH(Physical Uplink Control Channel,物理上行链路控制信道)向基站反馈信道状态信息,从而实现两个通信设备的交互,通过该交互提高通信质量。
需要说明的是,本申请实施例提供的方法还适用于除NR、LTE、WIFI(WirelessFidelity,无线保真)之外的,终端中MIMO接收机通过估计ESINR向基站反馈CSI的场景。
需要说明的是,本申请实施例仅是以基于第一信噪比,确定信道状态信息为例进行说明,在另一实施例中,还可以基于第二信噪比,确定信道状态信息,或者基于第一信噪比和第二信噪比线性拟合后得到的信噪比确定信道状态信息。
本申请实施例提供的方法,基于表征信道特征的信道估计矩阵和表征噪声特征的噪声估计矩阵,确定了用于确定信噪比的第一矩阵,通过对该第一矩阵进行变形,得到至少一个余子式,从而基于该至少一个余子式确定第一矩阵对应的第一行列式,由于余子式和第一行列式的计算较为简单,因此基于第一行列式能够快速确定第一信噪比,提高了确定第一信噪比的效率。并且,在提高了确定第一信噪比的基础上,第二通信设备将基于第一信噪比确定的信道状态信息反馈给第一通信设备,使第一通信设备能够基于获取到的信道状态信息对发送的信号进行调整,还能够提高通信质量。
下述为本申请装置实施例,可以用于执行本申请方法实施例。对于本申请装置实施例中未披露的细节,请参照本申请方法实施例。
请参考图8,其示出了本申请一个示例性实施例提供的确定信号的信噪比的装置的结构框图。该确定信号的信噪比的装置应用于计算机设备,该确定信号的信噪比的装置包括:
矩阵确定模块801,用于基于所接收信号的信道估计矩阵和噪声估计矩阵,确定第一矩阵,第一矩阵表征所接收信号对应的信道特征和噪声特征;
余子式确定模块802,用于确定第一矩阵的至少一个余子式,以将第一矩阵转换为第一行列式;
信噪比确定模块803,用于基于第一行列式确定所接收信号的第一信噪比。
本申请实施例提供的装置,基于表征信道特征的信道估计矩阵和表征噪声特征的噪声估计矩阵,确定了用于确定信噪比的第一矩阵,通过对该第一矩阵进行变形,得到至少一个余子式,从而基于该至少一个余子式确定第一矩阵对应的第一行列式,由于余子式和第一行列式的计算较为简单,因此基于第一行列式能够快速确定第一信噪比,提高了确定第一信噪比的效率。
在一些实施例中,参见图9,该装置还包括:
并行处理模块804,用于并行地计算多个余子式的值。
在一些实施例中,参见图9,余子式确定模块802,用于确定第一矩阵的多个K阶余子式;
并行处理模块804,还用于针对各K阶余子式,并行地计算K阶余子式对应的多个K-1阶余子式的值;
其中,K为大于等于3的正整数。
在一些实施例中,第一矩阵为信道估计矩阵的共轭转置矩阵、噪声估计矩阵的逆矩阵和信道估计矩阵的乘积与单位矩阵之和。
在一些实施例中,信噪比确定模块803,用于:
基于至少一个余子式及各余子式对应的第一矩阵中的元素,分别计算第一行列式的值和第一矩阵的伴随矩阵;
基于第一行列式的值和伴随矩阵,确定第一信噪比。
在一些实施例中,第四关系数据如下:
其中,ESINR(i)表示第一信噪比,|R|表示第一行列式的值,R*(i,i)表示伴随矩阵中第i行第i列的元素,i为大于0的整数。
在一些实施例中,参见图9,该装置还包括:
状态信息确定模块805,用于基于第一信噪比,确定所接收信号对应的信道状态信息;
状态信息发送模块806,用于向第一通信设备发送信道状态信息,第一通信设备为发送所接收信号的设备。
在一些实施例中,第一信噪比为最小均方误差MMSE接收机对应的信噪比,信噪比确定模块803,还用于:
基于第一行列式确定最大似然ML接收机对应的第二信噪比;
对第一信噪比和第二信噪比进行线性拟合,得到所接收信号的信噪比。
在一些实施例中,信噪比确定模块803,还用于:
采用下述公式确定第二信噪比:
ESINRML=log2|R|
其中,ESINRML表示第二信噪比,|R|表示第一行列式的值。
需要说明的是,上述实施例提供的装置,在实现其功能时,仅以上述各功能模块的划分进行举例说明,实际应用中,可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成,即将计算机设备的内部结构划分成不同的功能模块,以完成以上描述的全部或者部分功能。另外,上述实施例提供的装置与方法实施例属于同一构思,其具体实现过程详见方法实施例,这里不再赘述。
本申请实施例提供了一种计算机设备,该计算机设备包括处理器和存储器;该存储器存储有至少一条指令,该至少一条指令用于被处理器执行以实现如上述各个方法实施例提供的确定信号的信噪比的方法。
在一些实施例中,该计算机设备为终端,请参考图10,其示出了本申请一个示例性实施例提供的终端的结构方框图。在一些实施例中,终端1000是智能手机、平板电脑、可穿戴设备等能够作为无线站点接入无线局域网的终端。本申请中的终端1000至少包括一个或多个以下部件:处理器1010、存储器1020和至少两个无线链路1030。
在一些实施例中,处理器1010包括一个或者多个处理核心。处理器1010利用各种接口和线路连接整个终端1000内的各个部分,通过运行或执行存储在存储器1020内的程序代码,以及调用存储在存储器1020内的数据,执行终端1000的各种功能和处理数据。在一些实施例中,处理器1010采用数字信号处理(Digital Signal Processing,DSP)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array,FPGA)、可编程逻辑阵列(Programmable LogicArray,PLA)中的至少一种硬件形式来实现。处理器1010能集成中央处理器(CentralProcessing Unit,CPU)、图像处理器(Graphics Processing Unit,GPU)、神经网络处理器(Neural-network Processing Unit,NPU)和调制解调器等中的一种或几种的组合。其中,CPU主要处理操作系统、用户界面和应用程序等;GPU用于负责显示屏所需要显示的内容的渲染和绘制;NPU用于实现人工智能(Artificial Intelligence,AI)功能;调制解调器用于处理无线通信。能够理解的是,上述调制解调器也能不集成到处理器1010中,单独通过一块芯片进行实现。
在一些实施例中,该处理器1010用于控制至少两个无线链路1030的工作状况,相应的,该处理器1010为集成了无线保真(Wireless Fidelity,Wi-Fi)芯片的处理器。其中,该Wi-Fi芯片为具有双Wi-Fi处理能力的芯片。例如,该Wi-Fi芯片为双频双发(Dual BandDual Concurrent,DBDC)芯片,或者,双频同步(Dual Band Simultaneous,DBS)芯片等。
在一些实施例中,存储器1020包括随机存储器(Random Access Memory,RAM),在一些实施例中,存储器1020包括只读存储器(Read-Only Memory,ROM)。在一些实施例中,该存储器1020包括非瞬时性计算机可读介质(non-transitory computer-readable storagemedium)。存储器1020可用于存储程序代码。存储器1020可包括存储程序区和存储数据区,其中,存储程序区可存储用于实现操作系统的指令、用于至少一个功能的指令(比如触控功能、声音播放功能、图像播放功能等)、用于实现下述各个方法实施例的指令等;存储数据区可存储根据终端1000的使用所创建的数据(比如音频数据、电话本)等。
在一些实施例中,存储器1020中存储有不同的无线链路1030的接收信标帧的接收方案。以及,不同的无线链路1030连接的接入节点的标识、无线链路1030的标识等。
该至少两个无线链路1030用于连接不同的接入节点(Access Point,AP)。接收AP下发的下行数据。其中,该不同的接入节点为同一路由器中的接入节点或者不同路由器中的接入节点。
在一些实施例中,终端1000中还包括显示屏。显示屏是用于显示用户界面的显示组件。在一些实施例中,该显示屏为具有触控功能的显示屏,通过触控功能,用户可以使用手指、触摸笔等任何适合的物体在显示屏上进行触控操作。在一些实施例中,显示屏通常设置在终端1000的前面板。在一些实施例中,显示屏被设计成为全面屏、曲面屏、异型屏、双面屏或折叠屏。在一些实施例中,显示屏还被设计成为全面屏与曲面屏的结合,异型屏与曲面屏的结合等,本实施例对此不加以限定。
除此之外,本领域技术人员能够理解,上述附图所示出的终端1000的结构并不构成对终端1000的限定,终端1000包括比图示更多或更少的部件,或者组合某些部件,或者不同的部件布置。比如,终端1000中还包括麦克风、扬声器、输入单元、传感器、音频电路、模块、电源、蓝牙模块等部件,在此不再赘述。
本申请还提供一种计算机可读介质,该计算机可读介质存储有至少一条指令,该至少一条指令由该处理器加载并执行以实现如上各个实施例示出的确定信号的信噪比的方法。
本申请还提供了一种计算机程序产品,该计算机程序产品存储有至少一条指令,该至少一条指令由该处理器加载并执行以实现如上各个实施例示出的确定信号的信噪比的方法。
上述本申请实施例序号仅仅为了描述,不代表实施例的优劣。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的确定信号的信噪比的方法中全部或部分步骤可以通过硬件来完成,也可以通过程序来指令相关的硬件完成,所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中,上述提到的存储介质可以是只读存储器,磁盘或光盘等。以上所述仅为本申请的较佳实施例,并不用以限制本申请,凡在本申请的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种确定信号的信噪比的方法,其特征在于,所述方法包括:
基于所接收信号的信道估计矩阵和噪声估计矩阵,确定第一矩阵,所述第一矩阵表征所述所接收信号对应的信道特征和噪声特征;
确定所述第一矩阵的多个K阶余子式,以将所述第一矩阵转换为第一行列式,针对各所述K阶余子式,基于所述第一矩阵中的目标元素分别调用多个处理模块,通过所述多个处理模块并行地计算所述K阶余子式对应的多个K-1阶余子式的值,每个所述处理模块用于计算对应的K-1阶余子式的值,所述处理模块包括用于计算余子式的元素对应的位置信息以及元素之间的运算关系,其中,K为大于等于3的正整数;
基于所述多个K-1阶余子式的值及各K-1阶余子式对应的所述第一矩阵中的元素,确定所述所接收信号的第一信噪比,所述第一信噪比为最小均方误差MMSE接收机对应的信噪比;
基于所述多个K-1阶余子式的值及各K-1阶余子式对应的所述第一矩阵中的元素,确定最大似然ML接收机对应的第二信噪比;
基于所述第一信噪比和所述第二信噪比确定所述所接收信号的信噪比。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述第一矩阵为所述信道估计矩阵的共轭转置矩阵、所述噪声估计矩阵的逆矩阵和所述信道估计矩阵的乘积与单位矩阵之和。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述基于所述多个K-1阶余子式的值及各K-1阶余子式对应的所述第一矩阵中的元素,确定所述所接收信号的第一信噪比,包括:
基于所述多个K-1阶余子式的值及各K-1阶余子式对应的所述第一矩阵中的元素,分别计算所述第一行列式的值和所述第一矩阵的伴随矩阵;
基于所述第一行列式的值和所述伴随矩阵,确定所述第一信噪比。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述基于所述第一行列式的值和所述伴随矩阵,确定所述第一信噪比,包括:
采用下述公式确定所述第一信噪比:
其中,所述ESINR(i)表示所述第一信噪比,所述|R|表示所述第一行列式的值,所述R*(i,i)表示所述伴随矩阵中第i行第i列的元素,所述i为大于0的整数。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述基于所述多个K-1阶余子式的值及各K-1阶余子式对应的所述第一矩阵中的元素,确定所述所接收信号的第一信噪比之后,所述方法还包括:
基于所述第一信噪比,确定所述所接收信号对应的信道状态信息;
向第一通信设备发送所述信道状态信息,所述第一通信设备为发送所述所接收信号的设备。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述基于所述多个K-1阶余子式的值及各K-1阶余子式对应的所述第一矩阵中的元素,确定最大似然ML接收机对应的第二信噪比,包括:
采用下述公式计算所述第二信噪比:
ESINRML=log2|R|
其中,所述ESINRML表示所述第二信噪比,所述|R|表示所述第一行列式的值。
7.一种确定信号的信噪比的装置,其特征在于,所述装置包括:
矩阵确定模块,用于基于所接收信号的信道估计矩阵和噪声估计矩阵,确定第一矩阵,所述第一矩阵表征所述所接收信号对应的信道特征和噪声特征;
余子式确定模块,用于确定所述第一矩阵的多个K阶余子式,以将所述第一矩阵转换为第一行列式;
并行处理模块,用于针对各所述K阶余子式,基于所述第一矩阵中的目标元素分别调用多个处理模块,通过所述多个处理模块并行地计算所述K阶余子式对应的多个K-1阶余子式的值,每个所述处理模块用于计算对应的K-1阶余子式的值,所述处理模块包括用于计算余子式的元素对应的位置信息以及元素之间的运算关系,其中,K为大于等于3的正整数;
信噪比确定模块,用于基于所述多个K-1阶余子式的值及各K-1阶余子式对应的所述第一矩阵中的元素,确定所述所接收信号的第一信噪比,所述第一信噪比为最小均方误差MMSE接收机对应的信噪比;
所述信噪比确定模块,还用于基于所述多个K-1阶余子式的值及各K-1阶余子式对应的所述第一矩阵中的元素,确定最大似然ML接收机对应的第二信噪比;基于所述第一信噪比和所述第二信噪比确定所述所接收信号的信噪比。
8.一种计算机设备,其特征在于,所述计算机设备包括处理器、控制器和存储器;所述存储器存储有至少一条指令,所述至少一条指令用于被所述处理器和所述控制器执行以实现如权利要求1至6任一所述的确定信号的信噪比的方法。
9.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述存储介质存储有至少一条指令,所述至少一条指令用于被计算机设备中的处理器和控制器执行以实现如权利要求1至6任一所述的确定信号的信噪比的方法。
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