CN114726699A - 信号开窗位置的处理方法、存储介质、电子装置和终端 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例公开了一种信号开窗位置的处理方法、存储介质、电子装置和终端。所述方法包括：获取窗函数w(n)中恒值对应的n的取值区间，得到恒值取值区间，其中n表示采样点编号，n＝0,1,2,3……,NPDP‑1；根据所述恒值取值区间确定目标区间，其中所述目标区间包括所述窗函数w(n)和信号的功率延时谱PDP序列h(n)的时域互相关函数r(n)最大值对应的n的取值；计算所述时域互相关函数r(n)在所述目标区间的取值，得到相关值；根据所述相关值，确定所述信号的目标开窗位置。
Description
技术领域
本申请实施例涉及信息处理领域，尤指一种信号开窗位置的处理方法、存储介质、电子装置和终端。
背景技术
LTE(Long Term Evolution，长期演进)和NR(New Radio，新空口)系统上下行都采用了以OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用)调制方式为基础的传输机制。图1为OFDM调制方式的电路示意图。如图1所示，发送信号经过IFFT(Inverse Fast Fourier Transform，快速傅里叶反变换)变换并添加CP(Cyclic Prefix，循环前缀)后送往射频模块。其中，添加CP的目的是为了降低符号间串扰和消除不同子载波间的干扰。在接收机中，从射频模块出来的信号首先需要去除CP确定FFT(Fast FourierTransform，快速傅里叶变换)的开窗位置。
在实际应用中，初次开窗位置离最佳开窗位置会有一定的时偏，如果开窗位置过早，会受到前一个OFDM符号的多径时延扩展的干扰，如果开窗位置过晚，会影响子载波间的正交性并受到下一个OFMD符号的干扰。因此，需要确定最佳开窗位置。相关技术中最佳开窗位置的确定方式的计算复杂度较高。
发明内容
为了达到本申请实施例目的，本申请实施例提供了一种信号开窗位置的处理方法、存储介质、电子装置和终端。
一种信号开窗位置的处理方法，包括：
获取窗函数w(n)中恒值对应的n的取值区间，得到恒值取值区间，其中n表示采样点编号，n＝0,1,2,3……,NPDP-1；
根据所述恒值取值区间确定目标区间，其中所述目标区间包括所述窗函数w(n)和信号的功率延时谱PDP序列h(n))的时域互相关函数r(n)最大值对应的n的取值；
计算所述时域互相关函数r(n)在所述目标区间的取值，得到相关值；
根据所述相关值，确定所述信号的目标开窗位置。
一种存储介质，所述存储介质中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被设置为运行时执行上文所述的方法。
一种电子装置，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行上文所述的方法。
一种终端，设置有上文任一所述的电子装置
上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：
获取窗函数w(n)中恒值对应的n的取值区间，得到恒值取值区间，根据所述恒值取值区间确定目标区间，其中所述目标区间包括所述窗函数w(n)和信号的功率延时谱PDP序列h(n))的时域互相关函数r(n)最大值对应的n的取值；计算所述时域互相关函数r(n)在所述目标区间的取值，得到相关值；根据所述相关值，确定所述信号的目标开窗位置。本申请所确定的目标开窗位置可以认为是最佳开窗位置，从而有利于在实现确定最佳开窗位置的目的的同时，通过计算时域互相关函数r(n)在部分取值区间的数值，降低计算复杂度。
本申请实施例的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请实施例而了解。本申请实施例的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本申请实施例技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请实施例的实施例一起用于解释本申请实施例的技术方案，并不构成对本申请实施例技术方案的限制。
图1为OFDM调制方式的电路示意图；
图2为本申请实施例提供的信号开窗位置的处理方法的流程图；
图3为PDP序列的时域信号数据的示意图；
图4为窗函数的曲线示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本申请实施例的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请实施例中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
最佳开窗位置的计算准则为选取信噪比最大值的位置作为最佳开窗位置，经过实际推导可以将其转化为求取PDP(Power Delay Profile，功率延时谱)与窗函数w(n)的相关峰的位置。其中，通过对频域RS(Reference Signal，参考信号)序列在FFT变换前的长度进行调整后，得到的PDP的长度NPDP，该PDP的长度NPDP取决于频域RS序列分配得到的频域带宽大小和RS密度。
在相关技术中，将窗函数和PDP序列进行FFT变换，并在频域相乘后再变换回时域，共需要2次FFT和1次频域相乘，具有很高的复杂度。具体的，所需的复数乘法次数为NPDP(log2(NPDP)+1),所需的实数乘法次数为4NPDP(log2(NPDP)+1)。例如，NPDP＝512，所需的实数乘法次数为20480。
针对相关技术存在的上述问题，本申请实施例提供的方案在得到最佳开窗位置的同时，进一步降低最佳开窗位置的计算复杂度。具体解决方案如下：
图2为本申请实施例提供的信号开窗位置的处理方法的流程图。如图2所示，包括：
步骤201、获取窗函数w(n)中恒值对应的n的取值区间，得到恒值取值区间，其中n表示采样点编号，n＝0,1,2,3……,NPDP-1；
步骤202、根据所述恒值取值区间确定目标区间，其中所述目标区间包括所述窗函数w(n)和信号的功率延时谱PDP序列h(n))的时域互相关函数r(n)最大值对应的n的取值；
其中，时域互相关函数r(n)的最大值所对应的采集点编号作为目标开窗位置，即最佳开窗位置。
由于目标区间仅为的全部采集点编号的部分数值，使得相关值计算的复杂度得到降低。
步骤203、计算所述时域互相关函数r(n)在所述目标区间的取值，得到相关值；
步骤204、根据所述相关值，确定所述信号的目标开窗位置。
本申请实施例提供的方法，获取窗函数w(n)中恒值对应的n的取值区间，得到恒值取值区间，根据所述恒值取值区间确定目标区间，其中所述目标区间包括所述窗函数w(n)和信号的功率延时谱PDP序列h(n))的时域互相关函数r(n)最大值对应的n的取值；计算所述时域互相关函数r(n)在所述目标区间的取值，得到相关值；根据所述相关值，确定所述信号的目标开窗位置。本申请所确定的目标开窗位置可以认为是最佳开窗位置，从而有利于在实现确定最佳开窗位置的目的的同时，通过计算时域互相关函数r(n)在部分取值区间的数值，降低计算复杂度。
下面对本申请实施例提供的方法进行说明：
在一个示例性实施例中，所述计算所述时域互相关函数r(n)在所述目标区间的取值，得到相关值，包括：
从所述PDP序列h(n)中选取多径信道对应的采样点编号；
根据多径信道对应的采样点编号确定目标编号m，其中，m的最小值min为大于或等于第一条径对应的采样点编号NFP的整数；m的最大值max为小于或等于最后一条径对应的采样点编号NLP的整数；
利用目标编号m对应的PDP序列的数值和窗函数w(n)，在所述目标区间进行时域互相关计算，得到相关值。
其中，PDP可以通过如下方式得到的，包括：
利用预先获取的初始开窗位置对待处理信号进行开窗处理，得到开窗处理结果；
对开窗处理结果进行FFT变换，得到频域数据，然后从导频位置提取导频得到频域信道估计结果；
将频域信道估计结果补零至IFFT点数后进行IFFT变换，得到时域信道估计结果；
对时域信道估计结果计算模的平方，得到PDP。
图3为PDP序列的时域信号数据示意图。如图3所示，该PDP序列可以分为两部分，中间为有效的多径信道，两边的高斯白噪声，其中，在高斯白噪声经滤波处理后，高斯白噪声的采样点编号对应的取值数值为0，其中，NFP表示PDP序列中第一条径的编号，NLP表示PDP序列中最后一条径的编号，则PDP的有效数据序列长度为NLP-NFP+1，自编号NFP开始，至编号NLP为止。通常，NLP-NFP+1小于两倍的CP长度2NCP，CP长度NCP只有FFT点数的
对2048个采样点的FFT，NCP＝144。
从图2可知，目标编号m为自NFP至NLP中全部或部分编号，由于目标编号m的取值区间[min,max]对应的取值均为多径信号的取值，则执行相关值计算时仅使用PDP序列的有效数据进行相关性计算，无需对PDP序列中的噪声信号进行计算，在保证相关性计算准确且全面的前提下，减少相关性计算的计算量。
进一步的，采用如下计算表达式计算时域互相关函数r(n)的取值，包括：
从上述计算表达式(1)可知，每个采集点编号的相关值所使用的目标编号均相同。
具体的，采用计算表达式(3)进行相关性计算
其中，⊙表示相关计算。
以min＝NFP，max＝NLP为例，其中NFP≤m≤NLP，PDP序列h(m)的数值大于0，因此可以对上述计算表达式(2)进行简化，得到计算表达式(3)
在一个示例性实施例中，所述窗函数w(n)为分段函数，其中：
在n的取值区间为[0,A)时，所述窗函数w(n)为单调递增函数；
在n的取值区间为[A,B)时，所述窗函数w(n)的取值为恒值；
在n的取值区间为[B,NPDP-1]时，所述窗函数w(n)的取值为单调递减函数；
其中，0<A<B<NPDP-1，且，A和B均为整数。
在方案应用于OFDM调制方式时，采用具有上述单调特性的窗函数更有利于数据处理。
以某一窗函数为例进行说明，窗函数w(n)的n的取值区间为[0,NPDP-1]，表达式如下，函数曲线如图4所示。
从计算表达式(4)可知，窗函数w(n)中A的取值为0.5NPDP，B的取值为0.5NPDP+NCP。从图4的曲线可知，n的取值区间在[0,0.5NPDP)，所述窗函数为单调递增函数；n的取值区间在[0.5NPDP,0.5NPDP+NCP)，所述窗函数的取值为恒值，在n的取值区间为[0.5NPDP+NCP,NPDP-1]时，所述窗函数的取值为单调递减函数。
在一个示例性实施例中，所述根据所述恒值取值区间确定目标区间，包括：
从所述PDP序列h(n)的多径信道中，获取第一条径对应的采样点编号NFP以及最后一条径的编号NLP；
根据第一条径对应的采样点编号NFP、最后一条径对应的采样点编号NLP以及所述恒值取值区间，得到所述目标区间。
基于窗函数w(n)的单调性，以及多径信道的采样点编号对应的取值都是正值的特点，可以通过确定互相关函数的单调性来确定目标区间。
以上文计算表达式(2)所提供的窗函数为例进行说明：
首先，证明r(NFP-0.5NPDP-k)≤r(NFP-0.5NPDP)，其中k>0，具体证明过程如下：
其中，参与相关运算的窗函数序列为w(0.5NPDP:NLP-NFP+0.5NPDP)
参与相关运算的窗函数序列为w(0.5NPDP+k:NLP-NFP+0.5NPDP+k)。根据窗函数在m≥0.5NPDP的单调非增特性，可以确定w(0.5NPDP+k:NLP-NFP+0.5NPDP+k)逐点小于或等于w(0.5NPDP:NLP-NFP+0.5NPDP)。
由于h(m)>0,可以得出如下结论：
即r(NFP-0.5NPDP-k)≤r(NFP-0.5NPDP)。说明，n的取值区间在[0,NFP-0.5NPDP],r(n)的取值随着n的取值增加而减小。
同理，可以证明r(NLP-0.5NPDP-NCP+k)≤r(NLP-0.5NPDP-NCP)，k>0，具体证明过程如下：
其中，参与相关运算的窗函数序列为w(0.5NPDP+NCP+NFP-NLP:0.5NPDP+NCP)，
其中，参与相关运算的窗函数序列为w(0.5NPDP+NCP+NFP-NLP-k:0.5NPDP+NCP-k)。
根据窗函数在m<0.5NPDP+NCP的单调非减特性，可以确定w(0.5NPDP+NCP+NFP-NLP-k:0.5NPDP+NCP-k)是逐点小于/等于w(0.5NPDP+NCP+NFP-NLP:0.5NPDP+NCP)的。
由于h(m)>0,可以得出如下结论：
即r(NLP-0.5NPDP-NCP)≥r(NLP-0.5NPDP-NCP+k)。说明，n的取值区间在[NLP-0.5NPDP-NCP,NPDP-1],r(n)的取值随着n的取值增加而减小。
基于上述证明过程可知，相关峰的最大值只可能出现在r(NFP-0.5NPDP:NLP-0.5NPDP-NCP)之间，因此只需要计算r(NFP-0.5NPDP:NLP-0.5NPDP-NCP)之间的相关值，相关次数为NLP-NFP-NCP，每次所需的乘法次数为NLP-NFP-NCP，且因为参与运算的窗函数NLP-NFP个数值中有NCP个值为1，不涉及乘法操作。因此总共所需的实数乘法次数为(NLP-NFP-NCP)2。与相关技术中的计算总次数相比，数值明显减小。
上文以计算表达式(2)为例确定了n的合理区间作为所选择的部分区间。上述选择部分区间的方式，对于满足上述单调特性的分段函数所表示的窗函数也同样适应。
通过上述分析可知，所述目标区间中n的最小值大于或等于(NFP-A)；和/或，所述目标区间中n的最大值小于或等于(NLP-B)。
其中，所选择的部分区间的最小取值区间为[NFP-A，NLP-B]。
进一步的，第一条径的编号NFP与最后一条径的编号NLP满足如下条件：
(NLP-NFP)的取值范围在NCP和2NCP之间；
其中，NCP表示循环前缀信号的总长度。
对NCP＝144,所需的实数乘法次数大约为0～20736，小于已有的频域相关方法。具体的，对NLP-NFP＝1.5NCP，所需的实数乘法次数为5184次。
可选的，所述根据得到相关值，确定所述信号的目标开窗位置之后，所述方法还包括：
利用所述目标开窗位置对所述信号进行开窗计算。
具体的，如果相关值最大处所对应的编号为n0，则目标开窗位置即为n0，则利用目标开窗位置对所述信号重新开窗计算，再对得到的开窗处理结果重新去除CP进行FFT变换，能够最大限度的降低不同符号间的干扰。
可以根据目标开窗位置对初始开窗位置进行调整，分情况说明如下：
如果目标开窗位置等于初始开窗位置，表示偏差为0；
如果目标开窗位置大于初始开窗位置，且二者的差值为n1，则将初始开窗位置向右调整n1；
如果目标开窗位置小于初始际开窗位置，且二者的差值为n2，则将初始开窗位置向左调整n2；
其中，n1和n2均为正整数。
本申请实施例提供一种存储介质，所述存储介质中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被设置为运行时执行上文任一项中所述的方法。
本申请实施例提供一种电子装置，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行上文任一项中所述的方法。
本申请实施例提供一种终端，设置有上文所述的电子装置。
该终端可以采用OFDM调整方式处理信号的其他设备。例如，手机、智能手表等。
本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统、装置中的功能模块/单元可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。在硬件实施方式中，在以上描述中提及的功能模块/单元之间的划分不一定对应于物理组件的划分；例如，一个物理组件可以具有多个功能，或者一个功能或步骤可以由若干物理组件合作执行。某些组件或所有组件可以被实施为由处理器，如数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。
Claims (11)
1.一种信号开窗位置的处理方法，其特征在于，包括：
获取窗函数w(n)中恒值对应的n的取值区间，得到恒值取值区间，其中n表示采样点编号，n＝0,1,2,3……,NPDP-1；
根据所述恒值取值区间确定目标区间，其中所述目标区间包括所述窗函数w(n)和信号的功率延时谱PDP序列h(n))的时域互相关函数r(n)最大值对应的n的取值；
计算所述时域互相关函数r(n)在所述目标区间的取值，得到相关值；
根据所述相关值，确定所述信号的目标开窗位置。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述窗函数w(n)为分段函数，其中：
在n的取值区间为[0,A)时，所述窗函数w(n)为单调递增函数；
在n的取值区间为[A,B)时，所述窗函数w(n)的取值为恒值；
在n的取值区间为[B,NPDP-1]时，所述窗函数w(n)的取值为单调递减函数；
其中，0<A<B<NPDP-1，且，A和B均为整数。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述恒值取值区间确定目标区间，包括：
从所述PDP序列h(n)的多径信道中，获取第一条径对应的采样点编号NFP以及最后一条径的编号NLP；
根据第一条径对应的采样点编号NFP、最后一条径对应的采样点编号NLP以及所述恒值取值区间，得到所述目标区间。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述目标区间中n的最小值大于或等于(NFP-A)；和/或，所述目标区间中n的最大值小于或等于(NLP-B)。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一条径对应的采样点编号NFP与所述最后一条径的采样点编号NLP满足如下条件：
(NLP-NFP)的取值范围在NCP和2NCP之间；
其中，NCP表示循环前缀信号的总长度。
6.根据权利要求1至5任一所述的方法，其特征在于，所述计算所述时域互相关函数r(n)在所述目标区间的取值，得到相关值，包括：
从所述PDP序列h(n)中选取多径信道对应的采样点编号；
根据多径信道对应的采样点编号确定目标编号m，其中，m的最小值min为大于或等于第一条径对应的采样点编号NFP的整数；m的最大值max为小于或等于最后一条径对应的采样点编号NLP的整数；
利用目标编号m对应的PDP序列的数值和窗函数w(n)，在所述目标区间进行时域互相关计算，得到相关值。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，采用如下计算表达式计算时域互相关函数r(n)的取值，包括：
8.根据权利要求1至5任一所述的方法，其特征在于，所述根据所述相关值，确定所述信号的目标开窗位置之后，所述方法还包括：
利用所述目标开窗位置对所述信号进行开窗计算。
9.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被设置为运行时执行所述权利要求1至8任一项中所述的方法。
10.一种电子装置，包括存储器和处理器，其特征在于，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行所述权利要求1至8任一项中所述的方法。
11.一种终端，其特征在于，设置有如权利要求10所述的电子装置。
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Also Published As
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