CN115242332A - 短波信道衰落估计方法、装置、通信设备和存储介质 - Google Patents
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Abstract
本公开提供一种短波信道衰落估计方法、装置、通信设备和存储介质，属于数字信号处理技术领域，该方法包括：在短波信道上接收多个探测信号；确定多个探测信号的信号包络样本点；基于信号包络样本点，确定短波信道的信道响应；根据短波信道的信道响应，对短波信道进行信道衰落估计。本公开能够减小对接收设备的硬件平台及软件算法的算力要求。
Description
技术领域
本公开属于数字信号处理技术领域，特别涉及一种信道衰落估计方法、装置、通信设备和存储介质。
背景技术
短波通信是指波长为100m～10m、频率为3MHz～30MHz的电磁波无线电通信。信号在短波信道上的传输过程中，由于电离层的变化，信号会发生衰落变化，因此接收设备需要对短波信道进行信道衰落估计。
短波信道衰落估计方法通常包括：使用自相关特性比较好的相关序列作为探测信号，接收设备在短波信道上接收探测信号，对探测信号进行时域采样；基于时域采样信号确定短波信道冲击响应；根据信道冲击响应对短波信道进行信道衰落估计。
对探测信号的时域采样，通常采样频率较高，采集的样本多、数据量大，对接收设备的硬件平台及软件算法的算力都有较高的要求。
发明内容
本公开实施例提供了一种信道衰落估计方法、装置、通信设备和存储介质，能够减小对接收设备的硬件平台及软件算法的算力要求。所述技术方案如下：
一方面，提供了一种短波信道的衰落估计方法，所述方法包括：
在短波信道上接收多个探测信号；确定所述多个探测信号的信号包络样本点；基于所述信号包络样本点，确定所述短波信道的信道响应；根据所述短波信道的信道响应，对所述短波信道进行信道衰落估计。
可选地，所述确定所述多个探测信号的信号包络样本点，包括：将所述多个探测信号转换为多个时域离散信号；对所述多个时域离散信号进行下采样，得到多个抽取信号；基于所述多个抽取信号，得到所述信号包络样本点。
可选地，所述基于所述多个抽取信号，得到所述信号包络样本点，包括：去除每个所述抽取信号的直流分量，得到多个无直流分量信号；将所述多个无直流分量信号分别经过希尔伯特滤波器滤波，得到多个解析信号；对每个所述解析信号的模值，补偿对应所述抽取信号的直流分量，得到所述信号包络样本点。
可选地，所述基于所述多个抽取信号，得到所述信号包络样本点，还包括：对所述信号包络样本点进行平滑处理，得到平滑包络样本点。
可选地，所述基于所述信号包络样本点，确定所述短波信道的信道响应，包括：对所述平滑包络样本点去除多个探测信号的总直流分量，得到所述短波信道的信道响应，所述总直流分量为所述多个探测信号的平滑包络样本点的均值。
可选地，所述根据所述短波信道的信道响应，对所述短波信道进行信道衰落估计，包括：对所述短波信道的信道响应进行自相关运算，得到自相关结果；对所述自相关结果进行傅里叶变换，得到所述短波信道的散射函数；对所述散射函数进行时域累积，得到所述短波信道的多普勒功率分布。
可选地，所述对所述散射函数进行时域累积，得到所述短波信道的多普勒功率分布，包括：对所述散射函数在设定的时间扩展观察窗内进行时域累积，得到多普勒功率剖面；对所述多普勒功率剖面进行归一化处理，得到归一化后的多普勒功率剖面；对所述归一化后的多普勒功率剖面进行平滑处理，得到复合多普勒功率扩展；对所述复合多普勒功率扩展取有效功率对应频率范围内的功率扩展得到所述多普勒功率分布。
另一方面，提供了一种短波信道的衰落估计装置，所述装置包括：接收模块用于在短波信道上接收多个探测信号；信号包络确定模块用于确定所述多个探测信号的信号包络样本点；信道响应确定模块用于基于所述信号包络样本点，确定所述短波信道的信道响应；估计模块用于根据所述短波信道的信道响应，对所述短波信道进行信道衰落估计。
可选地，所述信号包络确定模块包括转换子模块、下采样子模块和样本点确定子模块。所述转换子模块用于将所述多个探测信号转换为多个时域离散信号；所述下采样子模块用于对所述多个时域离散信号进行下采样，得到多个抽取信号；所述样本点确定子模块用于基于所述多个抽取信号，得到所述信号包络样本点。
可选地，所述样本点确定子模块用于去除每个所述抽取信号的直流分量，得到多个无直流分量信号；将所述多个无直流分量信号分别经过希尔伯特滤波器滤波，得到多个解析信号；对每个所述解析信号的模值，补偿对应抽取信号的直流分量，得到所述信号包络样本点。
可选地，所述信号包络确定模块还包括：平滑子模块，用于对所述信号包络样本点进行平滑处理，得到平滑包络样本点。
可选地，所述信道响应确定模块用于对所述平滑包络样本点，去除多个探测信号的总直流分量，得到所述短波信道的信道响应。
可选地，所述估计模块包括自相关子模块、散射计算子模块和功率分布确定子模块。所述自相关子模块用于对所述短波信道的信道响应进行自相关运算，得到自相关结果；所述散射计算子模块用于对所述自相关结果进行傅里叶变换，得到短波信道的散射函数；所述功率分布确定子模块用于对所述散射函数进行时域累积计算得到多普勒功率分布。
可选地，所述功率分布确定子模块用于对所述散射函数在设定的时间扩展观察窗内进行时域累积，得到多普勒功率剖面；对所述多普勒功率剖面进行归一化处理，得到归一化后的多普勒功率剖面；对所述归一化后的多普勒功率剖面进行平滑处理，得到复合多普勒功率扩展；对所述复合多普勒功率扩展取有效功率对应频率范围内的功率扩展得到所述多普勒功率分布。
另一方面，提供了一种通信设备，所述通信设备包括一个或多个处理器和一个或多个存储器，所述一个或多个存储器中存储有至少一条程序代码，所述至少一条程序代码由所述一个或多个处理器加载并执行以实现前述任意一种衰落估计方法。
另一方面，提供了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质中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前述任意一种衰落估计方法。
本公开实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
在本公开实施例中，通过确定探测信号的信号包络样本点，以信号包络样本点来确定短波信道的信道响应，再根据信道响应进行信道衰落估计。信号包络样本点具有采样率低的特点，所以信号包络样本点的样本点数小，以此来确定信道响应以及进行信道衰落估计的运算量小，有利于减小对接收设备的硬件平台及软件算法的算力要求。
附图说明
为了更清楚地说明本公开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公开的一些实施例，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是本公开实施例提供的一种信道衰落估计方法流程图；
图2是本公开实施例提供的另一种信道衰落估计方法流程图；
图3是本公开实施例涉及的一种平滑包络样本点和探测信号示意图；
图4是本公开实施例涉及的一种平滑包络样本点和探测信号局部放大示意图；
图5是本公开实施例提供的一种信道衰落估计装置框图；
图6是本公开实施例提供的一种通信设备的结构框图。
具体实施方式
为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本公开实施方式作进一步地详细描述。
图1是本公开实施例提供的一种信道衰落估计方法的流程图，该方法可以由作为接收端的通信设备(又称接收设备)执行。参见图1，该方法包括：
步骤101，在短波信道上接收多个探测信号。
其中，短波信道是指3MHz～30MHz的信道，在本公开实施例中，多个探测信号是在时间上依次接收。
在本公开实施例中，探测信号上承载同步序列，该同步序列是接收端和发送端预先约定的已知序列，且探测信号的持续时间是预先设定的。
在本公开实施例中，每个探测信号的持续时间范围为[320ms,960ms]。
步骤102，确定多个探测信号的信号包络样本点。
在本公开实施例中，信号包络样本点是指对多个探测信号的幅度随时间变化趋势曲线进行采样后，对采样值进行处理得到的样本点，样本点用于描述多个探测信号的幅度变化趋势。
步骤103，基于信号包络样本点，确定短波信道的信道响应。
步骤104，根据短波信道的信道响应，对短波信道进行信道衰落估计。
在本公开实施例中，通过确定探测信号的信号包络样本点，以信号包络样本点来确定短波信道的信道响应，再根据信道响应进行信道衰落估计。信号包络样本点具有采样率低的特点，所以信号包络样本点的样本点数小，以此来确定信道响应以及进行信道衰落估计的运算量小，有利于减小对接收设备的硬件平台及软件算法的算力要求。
图2是本公开实施例提供的另一种信道衰落估计方法的流程图，该方法可以由作为接收端的通信设备(又称接收设备)执行。参见图2，该方法包括：
步骤201，在短波信道上接收多个探测信号。
短波信道和探测信号的相关内容参见步骤101，在此省略详细描述。
步骤202，将多个探测信号转换为多个时域离散信号。
在一些示例中，探测信号为射频信号，步骤202包括：将射频信号转换为中频信号，对中频信号进行采样，得到时域离散信号。
在另一些示例中，探测信号为中频信号，步骤202包括：对中频信号进行采样，得到时域离散信号。
在本公开实施例中，中频信号的采样频率较高，采样频率范围一般为[8kHz,96kHz]。示例性地，采样频率为19.2kHz。
步骤203，对多个时域离散信号进行下采样，得到多个抽取信号。
在本公开实施例中，对时域离散信号下采样的采样频率范围为[50Hz,200Hz]，采样频率较低，因此抽取信号的样本点数量较少。
步骤204，去除每个抽取信号的直流分量，得到多个无直流分量信号。
在本公开实施例中，抽取信号的直流分量为抽取信号的均值，可以采用公式(1)计算。
公式(1)中，
为抽取信号的直流分量，rc(n)为抽取信号，n＝0,1,…,N-1，N为抽取信号的样本点数，且N为正整数。N的取值取决于时域离散信号下采样的采样频率和探测信号持续时间。
在本公开实施例中，每个抽取信号对应的无直流分量信号可以采用公式(2)计算。
公式(2)中，r′c(n)为无直流分量信号，rc(n)为抽取信号，
为抽取信号的直流分量，n的取值同公式(1)。
步骤205，将多个无直流分量信号分别经过希尔伯特滤波器滤波，得到多个解析信号。
在本公开实施例中，解析信号可以采用公式(3)计算。
rH(n)＝r′c(n)*hH (3)
公式(3)中，rH(n)为解析信号，r′c(n)为无直流分量信号，[*]为卷积运算，hH为希尔伯特滤波器系数，n的取值同公式(1)。
步骤206，对多个解析信号的模值，补偿对应抽取信号的直流分量，得到多个信号包络样本点。
信号包络样本点包含信号上包络样本点和信号下包络样本点，且信号上包络样本点和信号下包络样本点是对称的。在本公开实施例中，可以选取信号上包络样本点和信号下包络样本点中的至少一个作为信号包络样本点进行处理。下面以信号包络样本点为信号上包络样本点为例进行说明。
在本公开实施例中，信号包络样本点用公式(4)计算。
公式(4)中，ru(n)为信号包络样本点，rH(n)为解析信号，||为求模值运算，
为抽取信号的直流分量，n的取值同公式(1)。
通过步骤202～步骤206，可以实现确定多个探测信号的信号包络样本点。
步骤207，对多个信号包络样本点进行平滑处理，得到多个平滑包络样本点。
这里，平滑处理是将信号包络样本点按样本点序号(按照下采样时间顺序编号)从小到大分为第一样本点组、第二样本点组和第三样本点组，并对每个样本点分别进行平滑处理。
对第一样本点组中的每个样本点而言，平滑窗长度为该样本点序号与第一样本点组中的第一个样本点序号差值的两倍加1；对第二样本点组中的每个样本点而言，平滑窗长度为固定长度；对第三样本点组中的每个样本点而言，平滑窗长度为第三样本点组中的最后一个样本点序号与该样本点序号差值的两倍加1。
第一样本点组和第三样本点组中的样本点数为第二样本点组的平滑窗长度的一半，第二样本点组中的样本点数为信号包络样本点数去除第二样本点组的平滑窗长度后剩余的样本点数。
对信号包络样本点进行平滑处理的目的，是为了使信号包络样本点的分布趋于均匀，避免出现突刺。对信号包络样本点分组进行平滑，采用不同的窗长，是为了在接收样本点比较少时，避免固定窗长过大而使平滑结果不准确。
图3是本公开实施例涉及的一个平滑包络样本点和探测信号示意图，图中301为探测信号，302为平滑包络样本点，图4是图3中303处细节放大图。如图3和图4所示，平滑包络样本点经过对探测信号进行上述步骤处理后，相对探测信号更为平滑。
在本公开实施例中，平滑包络样本点用公式(5)计算。
公式(5)中，r′u(n)为平滑包络样本点，ru(i)为信号包络样本点，n的取值同公式(1)，i的取值范围同n，L为第二样本点组的平滑窗长度。
步骤205中希尔伯特滤波器阶数和步骤207中第二样本点组的平滑窗长度L影响信号包络样本点的颗粒度，希尔伯特滤波器阶数和第二样本点组的平滑窗长度L可根据颗粒度需求进行调整设置。颗粒度表征了信号包络样本点的分辨率，颗粒度越小表示分辨率越高，信号包络样本点的细节越详尽。如希尔伯特滤波器的阶数越大、平滑窗长度L越大，信号包络样本点的起伏程度越小，即颗粒度越小。
步骤208，对每个平滑包络样本点去除多个探测信号的总直流分量，得到短波信道的信道响应。
在本公开实施例中，多个探测信号的总直流分量为在多个探测信号持续时间内多个探测信号的平滑包络样本点的均值。
在本公开实施例中，多个探测信号的总直流分量用公式(6)计算。
公式(6)中，
为多个探测信号的总直流分量，r′u(k)为平滑包络样本点，k＝0,…,ns-1，ns为多个探测信号持续时间内多个探测信号的平滑包络样本点点数，ns＝nD·tD·fm，nD为探测信号的帧数，tD为每个探测信号持续时间，fm为下采样的采样频率。这里，计算多个探测信号的总直流分量，对时间顺序上依次收到的多个探测信号进行联合计算，是为了对信道衰落估计计算长时参数，信道衰落估计结果更准确。
短波信道上接收信号为发送信号与信道响应的卷积。在本公开实施例中，发送信号为探测信号，该探测信号的信号包络归一化后恒为1，发送信号与信道响应的卷积结果为信道响应，所以接收信号的包络就可以体现信道响应的特性，因此，本公开实施例基于接收信号的包络样本点来确定短波信道的信道响应。并且，通过将去除多个探测信号的总直流分量后的平滑信号包络样本点作为信道响应，可以降低相关谱零频率峰值对多普勒展宽估计造成的误差。
在本公开实施例中，短波信道的信道响应可以采用公式(7)计算。
公式(7)中，c(n)为短波信道的信道响应，r′u(n)为平滑包络样本点，
为多个探测信号的总直流分量，n的取值同公式(1)。
一般地，发送端发送的多个探测信号为不连续波形，即存在没有发送探测信号的时刻，此时接收端认为信号包络为0，这样才不影响信道衰落估计结果。接收端捕获到探测信号同步后，开始进行信号处理，在探测信号持续时间内记录信号包络，经过探测信号持续时间后认为该探测信号结束，直至下次捕获到信号同步后再次进行处理；接收端未捕获到探测信号同步也认为信号包络为0。
因此在本公开实施例中，短波信道的信道响应也可以用公式(8)计算。
公式(8)中，c(n)为短波信道的信道响应，r′u(n)为平滑包络样本点，
为多个探测信号的总直流分量，n的取值同公式(1)。
通过步骤208，可以实现基于信号包络样本点，确定短波信道的信道响应。
步骤209，对短波信道的信道响应进行自相关运算，得到自相关结果。
一般地，自相关运算是对信道响应在时域上进行自相关计算。
示例性地，在时域上进行自相关计算可以采用公式(9)表示。
R(σ)＝c*(σ)c(σ+τ) (9)
公式(9)中，R(σ)为自相关结果的时域表示，σ表示时间变量，τ表示传播时延，c(σ+τ)为短波信道的信道响应时域表示，c*(σ)为短波信道的信道响应时域表示的复共轭。
在本公开实施例中，由于平滑包络样本点为实信号序列，计算得到的信道响应也为实信号序列，且实信号序列的长度有限，因此可将自相关运算简化为对信道响应的样本点自相关运算。
可选地，对短波信道的信道响应计算其样本点数一半的自相关结果，自相关结果用公式(10)逐点计算。
公式(10)中，m为探测信号序号，j为自相关结果的样本点序号，Rm(j)为第m个探测信号的自相关结果的第j个样本点，i为自相关偏移量序号，且j,i＝0,1,...,N/2，c(j)、c(j+i)为短波信道的信道响应。
一般地，自相关运算的序列长度越长，自相关结果越准确。本公开实施例中，对第m个探测信号计算短波信道的信道响应样本点数一半的自相关结果，是因为对样本点数为N的短波信道的信道响应而言，如果计算长度超过N/2，就出现重复样本的自相关运算，计算长度过小，自相关特性也减少了。
步骤210，对自相关结果进行傅里叶变换，得到短波信道的散射函数。
散射函数是二维的功率谱密度函数，表征了信号能量在时域和频域上的分布。由散射函数可以得到短波信道的多普勒功率分布，从而进一步得到短波信道的多普勒展宽。
如果傅里叶变换是在无穷范围内求取，则计算量极大。而短波信道的多普勒展宽是有限的，一般在3Hz以内，特别极端情况下不超过10Hz，因此可以限定在展宽频率范围内对自相关结果进行傅里叶变换，得到短波信道的散射函数，以减小计算量。
在本公开实施例中，短波信道的散射函数可以采用公式(11)计算。
公式(11)中，m为探测信号序号，f表示多普勒频率，S(m,f)为短波信道第m个探测信号的散射函数，σ表示时间变量，Rm(σ)为第m个探测信号的自相关结果的时域表示。
限定在展宽频率范围内的傅里叶变换得到短波信道的散射函数可以采用公式(12)计算。
公式(12)中，m为探测信号序号，f表示多普勒频率，S(m,f)为短波信道第m个探测信号的散射函数，Rm(j)为第m个探测信号的自相关结果，j＝0,1,...,N/2，fm为下采样的采样频率。
其中[f1,f2)为展宽频率范围，可根据实验数据设置。在展宽频率范围内计算不同数量多普勒频率的函数值体现了散射函数不同的分辨率，而增加分辨率会同时牺牲计算速率，因此需要根据对计算结果的精度要求确定傅里叶变换的分辨率。
步骤211，对散射函数进行时域累积计算得到多普勒功率分布，以实现信道衰落估计。
对散射函数进行时域累积，可限定在设定的时间扩展观察窗内进行，窗长可根据实验数据设置，时间扩展窗的窗尾处可以为接收端收到最新探测信号的时刻，以实现对信道衰落估计的实时更新。
在一些示例中，步骤211包括：第一步、对散射函数在设定的时间扩展观察窗内进行时域累积，得到多普勒功率剖面；第二步、对多普勒功率剖面进行归一化处理，得到归一化后的多普勒功率剖面；第三步、对归一化后的多普勒功率剖面进行平滑处理，得到复合多普勒功率扩展；第四步、对复合多普勒功率扩展取有效功率对应频率范围内的功率扩展得到多普勒功率分布。
在本公开实施例中，设定的时间扩展观察窗的窗尾处设为接收端接收到最新探测信号的时刻，窗头处可根据实际需要观察的时间长度来设定。有效功率对应频率范围为复合多普勒功率扩展的最大波峰值的50％以内的功率对应的频率范围。
示例性地，在第一步中，多普勒功率剖面可以采用公式(13)计算。
公式(13)中，ψ(f)为多普勒功率剖面，f表示多普勒频率，[τ1,τ2]为设定的时间扩展观察窗，S(m,f)为短波信道的散射函数，m为探测信号序号，τ2设置为接收端收到最新探测信号的时刻，以实现对信道衰落估计的实时更新。
示例性地，在第二步中，归一化后的多普勒功率剖面可以采用公式(14)计算。
公式(14)中，
为归一化后的多普勒功率剖面，ψ(f)为多普勒功率剖面，f表示多普勒频率，max为取最大值。
示例性地，在第三步中，复合多普勒功率扩展可以采用公式(15)计算。
公式(15)中，ψ′(f)为复合多普勒功率扩展，
为归一化后的多普勒功率剖面，f表示多普勒频率，ls为平滑窗长的一半，满足L＝2ls+1，L的取值同公式(5)。
示例性地，在第四步中，多普勒功率分布用公式(16)计算。
P(f)＝{ψ′(f)>ψth} (16)
公式(16)中，P(f)为多普勒功率分布，ψ′(f)为复合多普勒功率扩展，ψth为信道衰落估计的阈值，设置为复合多普勒功率扩展的最大波峰值ψ′(v)的50％，其中v为复合多普勒功率扩展的最大波峰值对应的频点，即相对复合多普勒功率扩展的最大波峰值-3dB带宽内的功率谱。
通过步骤209～步骤211，可以实现根据短波信道的信道响应，对短波信道进行信道衰落估计。
可选地，该方法还包括：对多普勒功率分布中的多普勒展宽，与理论仿真结果进行拟合回调，以修正多普勒展宽，直至修正后的多普勒展宽与理论仿真结果间的均方误差小于预定值，停止回调。示例性地，预定值取0.1Hz。
对多普勒展宽进行回调，能提高信道衰落估计的准确度。
可选地，该方法还包括：对散射函数进行频域累积计算得到短波信道的多径散布，由多径散布可以得到短波信道的时延扩展和相干带宽。这样，可以更加全面的对短波信道进行衰落信道估计。
在本公开实施例中，通过确定探测信号的信号包络样本点，以信号包络样本点来确定短波信道的信道响应，再根据信道响应进行信道衰落估计。信号包络样本点是通过对时域离散信号进行下采样后再计算处理得到，具有采样率低的特点，所以信号包络样本点的样本点数小，以此来确定信道响应以及进行信道衰落估计的运算量小，有利于减小对接收设备的硬件平台及软件算法的算力要求。
此外，对信道包络样本点进行分组平滑，使信号包络样本点计算结果更准确，分布更趋于均匀。确定信道响应时对每个平滑包络样本点去除多个探测信号的总直流分量，对多个探测信号进行联合计算，计算信道衰落估计的长时参数，信道衰落估计结果更准确。对多普勒功率分布中的多普勒展宽进行拟合回调，以进一步修正多普勒展宽，提高信道衰落估计的准确度。
图5是本公开实施例提供的一种信道衰落估计装置的框图，如图5所示，该信道衰落估计装置可以通过硬件或者软硬结合的方式实现，以执行图1或图2对应实施例所示的方法的全部或部分步骤。该信道衰落估计装置500可以包括：接收模块501、信号包络确定模块502、信道响应确定模块503和估计模块504。
接收模块501用于在短波信道上接收多个探测信号。信号包络确定模块502用于确定多个探测信号的信号包络样本点。信道响应确定模块503用于基于信号包络样本点，确定短波信道的信道响应。估计模块504用于根据短波信道的信道响应，对短波信道进行信道衰落估计。
可选地，信号包络确定模块502包括转换子模块5021、下采样子模块5022和样本点确定子模块5023。其中，转换子模块5021用于将多个探测信号转换为多个时域离散信号；下采样子模块5022用于对多个时域离散信号进行下采样，得到多个抽取信号；样本点确定子模块5023用于基于多个抽取信号，得到信号包络样本点。
可选地，样本点确定子模块5023用于去除每个抽取信号的直流分量，得到多个无直流分量信号；将多个无直流分量信号分别经过希尔伯特滤波器滤波，得到多个解析信号；对多个解析信号的模值，补偿对应抽取信号的直流分量，得到信号包络样本点。
可选地，信号包络确定模块502还包括：平滑子模块5024，用于对多个信号包络样本点进行平滑处理，得到多个平滑包络样本点。
可选地，信道响应确定模块503用于对每个平滑包络样本点，去除多个探测信号的总直流分量，得到短波信道的信道响应。
可选地，估计模块504包括自相关子模块5041、散射计算子模块5042和功率分布确定子模块5043。其中自相关子模块5041用于对短波信道的信道响应进行自相关运算，得到自相关结果；散射计算子模块5042用于对自相关结果进行傅里叶变换，得到短波信道的散射函数；功率分布确定子模块5043用于对散射函数进行时域累积计算得到多普勒功率分布。
可选地，功率分布确定子模块5043用于对散射函数在设定的时间扩展观察窗内进行时域累积，得到多普勒功率剖面；对多普勒功率剖面进行归一化处理，得到归一化后的多普勒功率剖面；对归一化后的多普勒功率剖面进行平滑处理，得到复合多普勒功率扩展；对复合多普勒功率扩展取有效功率对应频率范围内的功率扩展得到多普勒功率分布。
需要说明的是：上述实施例提供的信道衰落估计装置进行信道衰落估计时，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，即将装置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，上述实施例提供的信道衰落估计装置与信道衰落估计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。
本公开实施例中对模块的划分是示意性的，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时也可以有另外的划分方式，另外，在本公开各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理器中，也可以是单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成为一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。
该集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读存储介质中。基于这样的理解，本公开的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是个人计算机，手机，或者通信设备等)或处理器(processor)执行本公开各个实施例该方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(read-onlymemory，ROM)、随机存取存储器(random access memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本公开实施例提供一种通信设备。该通信设备包括存储器和处理器，存储器中存储有至少一条程序代码，该至少一条程序代码由处理器加载并执行以实现执行图1或图2对应实施例所示的信道衰落估计方法。
图6是本公开实施例提供的一种通信设备的结构框图。通信设备包括有：处理器601和存储器602。
处理器601可以包括一个或多个处理核心，比如4核心处理器、8核心处理器等。处理器601可以采用DSP(Digital Signal Processing，数字信号处理)、FPGA(Field－Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)、PLA(Programmable Logic Array，可编程逻辑阵列)中的至少一种硬件形式来实现。处理器601也可以包括主处理器和协处理器，主处理器是用于对在唤醒状态下的数据进行处理的处理器，也称CPU(Central ProcessingUnit，中央处理器)；协处理器是用于对在待机状态下的数据进行处理的低功耗处理器。
存储器602可以包括一个或多个计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以是非暂态的。存储器602还可包括高速随机存取存储器，以及非易失性存储器，比如一个或多个磁盘存储设备、闪存存储设备。在一些实施例中，存储器602中的非暂态的计算机可读存储介质用于存储至少一个指令，该至少一个指令用于被处理器601所执行以实现本申请中方法实施例提供的信道衰落估计方法。
本公开实施例提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质中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完成上述图1或图2对应实施例所示的衰落估计方法。例如，计算机可读存储介质可以是U盘、移动硬盘、ROM、RAM、磁碟或者光盘等。
本公开实施例还提供了一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括计算机指令，该计算机指令在计算机设备上运行时，使得该计算机设备执行上述方面的各种可选实现方式中提供的信道衰落估计方法。
以上所述仅为本公开的可选实施例，并不用以限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种短波信道的衰落估计方法，其特征在于，所述方法包括：
在短波信道上接收多个探测信号；
确定所述多个探测信号的信号包络样本点；
基于所述信号包络样本点，确定所述短波信道的信道响应；
根据所述短波信道的信道响应，对所述短波信道进行信道衰落估计。
2.根据权利要求1所述的衰落估计方法，其特征在于，所述确定所述多个探测信号的信号包络样本点，包括：
将所述多个探测信号转换为多个时域离散信号；
对所述多个时域离散信号进行下采样，得到多个抽取信号；
基于所述多个抽取信号，得到所述信号包络样本点。
3.根据权利要求2所述的衰落估计方法，其特征在于，所述基于所述多个抽取信号，得到所述信号包络样本点，包括：
去除每个所述抽取信号的直流分量，得到多个无直流分量信号；
将所述多个无直流分量信号分别经过希尔伯特滤波器滤波，得到多个解析信号；
对每个所述解析信号的模值，补偿对应所述抽取信号的直流分量，得到所述信号包络样本点。
4.根据权利要求3所述的衰落估计方法，其特征在于，所述基于所述多个抽取信号，得到所述信号包络样本点，还包括：
对所述信号包络样本点进行平滑处理，得到平滑包络样本点。
5.根据权利要求4所述的衰落估计方法，其特征在于，所述基于所述信号包络样本点，确定所述短波信道的信道响应，包括：
对所述平滑包络样本点去除多个探测信号的总直流分量，得到所述短波信道的信道响应，所述总直流分量为所述多个探测信号的平滑包络样本点的均值。
6.根据权利要求1所述的衰落估计方法，其特征在于，所述根据所述短波信道的信道响应，对所述短波信道进行信道衰落估计，包括：
对所述短波信道的信道响应进行自相关运算，得到自相关结果；
对所述自相关结果进行傅里叶变换，得到所述短波信道的散射函数；
对所述散射函数进行时域累积，得到所述短波信道的多普勒功率分布。
7.根据权利要求6所述的衰落估计方法，其特征在于，所述对所述散射函数进行时域累积，得到所述短波信道的多普勒功率分布，包括：
对所述散射函数在设定的时间扩展观察窗内进行时域累积，得到多普勒功率剖面；
对所述多普勒功率剖面进行归一化处理，得到归一化后的多普勒功率剖面；
对所述归一化后的多普勒功率剖面进行平滑处理，得到复合多普勒功率扩展；
对所述复合多普勒功率扩展取有效功率对应频率范围内的功率扩展得到所述多普勒功率分布。
8.一种短波信道的衰落估计装置，其特征在于，所述装置包括：
接收模块，用于在短波信道上接收多个探测信号；
信号包络确定模块，用于确定所述多个探测信号的信号包络样本点；
信道响应确定模块，用于基于所述信号包络样本点，确定所述短波信道的信道响应；
估计模块，用于根据所述短波信道的信道响应，对所述短波信道进行信道衰落估计。
9.一种通信设备，其特征在于，所述通信设备包括一个或多个处理器和一个或多个存储器，所述一个或多个存储器中存储有至少一条程序代码，所述至少一条程序代码由所述一个或多个处理器加载并执行以实现如权利要求1至7任一项所述的衰落估计方法。
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中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如权利要求1至7任一项所述的衰落估计方法。
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Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1286534A (zh) * | 1999-11-10 | 2001-03-07 | 深圳市中兴通讯股份有限公司 | 一种应用于wcdma接收机中的信道估计方法 |
| US20080240260A1 (en) * | 2006-12-18 | 2008-10-02 | Bce Inc. | Adaptive channel prediction system and method |
| US20170295036A1 (en) * | 2016-04-07 | 2017-10-12 | Fujitsu Limited | Anti-aliasing channel estimation apparatus and method and receiver |
| CN107634922A (zh) * | 2017-09-22 | 2018-01-26 | 南开大学 | 基于小波变换调制系统的压缩感知时域信道估计方法 |
| CN108011680A (zh) * | 2017-12-08 | 2018-05-08 | 陈慧贤 | 一种短波无线信道Agent计算方法 |
| RU2706939C1 (ru) * | 2019-02-05 | 2019-11-21 | Акционерное общество "Российский институт мощного радиостроения" (АО "РИМР") | Способ оценки параметров модели замираний радиоканала по закону накагами по многочастотному сигналу |
| CN112019282A (zh) * | 2020-08-13 | 2020-12-01 | 西安烽火电子科技有限责任公司 | 一种短波时变信道衰落带宽估计方法 |
| WO2022001240A1 (zh) * | 2020-07-02 | 2022-01-06 | 华为技术有限公司 | 一种检测方法、装置和通信设备 |
| CN114070399A (zh) * | 2022-01-17 | 2022-02-18 | 网络通信与安全紫金山实验室 | 矢量信号直接探测系统、方法、电子设备及存储介质 |
| CN114338328A (zh) * | 2022-01-05 | 2022-04-12 | 电子科技大学 | 一种非协作短波突发通信信号的失步检测方法 |
| CN114531208A (zh) * | 2021-12-30 | 2022-05-24 | 西安理工大学 | 考虑光电探测噪声的大气湍流信道衰落参数估计方法 |
-
2022
- 2022-06-01 CN CN202210619224.5A patent/CN115242332B/zh active Active
Patent Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1286534A (zh) * | 1999-11-10 | 2001-03-07 | 深圳市中兴通讯股份有限公司 | 一种应用于wcdma接收机中的信道估计方法 |
| US20080240260A1 (en) * | 2006-12-18 | 2008-10-02 | Bce Inc. | Adaptive channel prediction system and method |
| US20170295036A1 (en) * | 2016-04-07 | 2017-10-12 | Fujitsu Limited | Anti-aliasing channel estimation apparatus and method and receiver |
| CN107634922A (zh) * | 2017-09-22 | 2018-01-26 | 南开大学 | 基于小波变换调制系统的压缩感知时域信道估计方法 |
| CN108011680A (zh) * | 2017-12-08 | 2018-05-08 | 陈慧贤 | 一种短波无线信道Agent计算方法 |
| RU2706939C1 (ru) * | 2019-02-05 | 2019-11-21 | Акционерное общество "Российский институт мощного радиостроения" (АО "РИМР") | Способ оценки параметров модели замираний радиоканала по закону накагами по многочастотному сигналу |
| WO2022001240A1 (zh) * | 2020-07-02 | 2022-01-06 | 华为技术有限公司 | 一种检测方法、装置和通信设备 |
| CN112019282A (zh) * | 2020-08-13 | 2020-12-01 | 西安烽火电子科技有限责任公司 | 一种短波时变信道衰落带宽估计方法 |
| CN114531208A (zh) * | 2021-12-30 | 2022-05-24 | 西安理工大学 | 考虑光电探测噪声的大气湍流信道衰落参数估计方法 |
| CN114338328A (zh) * | 2022-01-05 | 2022-04-12 | 电子科技大学 | 一种非协作短波突发通信信号的失步检测方法 |
| CN114070399A (zh) * | 2022-01-17 | 2022-02-18 | 网络通信与安全紫金山实验室 | 矢量信号直接探测系统、方法、电子设备及存储介质 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 万民，丁昊成，付睿: "基于数据辅助的短波突发通信无偏信噪比估计", 《舰船电子工程》, 5 September 2019 (2019-09-05) * |
| 李国军, 向翠玲, 叶昌荣, 王尊立: "短波数字信道化通信探测一体化快速建链方法", 《通信学报》, 31 January 2023 (2023-01-31) * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN115242332B (zh) | 2024-07-19 |
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