CN115696547A - 一种时间偏差估计方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种时间偏差估计方法及装置。该方法包括：根据滑动窗口确定基于第一信道估计周期的信道估计的原始信道频域响应矩阵对应的第一数据矩阵，第一数据矩阵为L×J的矩阵，L为滑动窗口的长度，J为滑动窗口在原始信道频域响应矩阵中滑动的次数，L和J均为正整数；对第一数据矩阵进行滑动窗口离散傅里叶变换，确定第一子空间矩阵；根据第一子空间矩阵进行时间偏差估计。本申请通过对信道频域响应矩阵进行滑动窗口傅里叶变换确定子空间矩阵，降低了多组离散傅里叶变换的运算复杂度，同时使用子空间近似方法代替现代谱估计方法中的特征值分解方法，进一步降低了运算复杂度。

Description

一种时间偏差估计方法及装置

技术领域

本申请涉及通信技术领域，尤其涉及一种时间偏差估计方法及装置。

背景技术

在5G多用户-多输入多输出(Multi-User Multiple-Input Multiple-Output，MU-MIMO)通信场景下，由于基站与终端时钟振荡器随时间和温度变化产生频率漂移，基站与终端的定时同步存在随时间变化的偏差，也就是时间偏差，从而导致正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)系统频域信道估计不准。

现有技术中进行时偏校准的方法有两种，一是基于逆离散傅里叶变换(InvertDiscrete Fourier Tranform，IDFT)将信道频域估计转换成时域信道估计，然后搜索峰值所在位置，计算其对应的时偏值。一种是基于现代谱估计的方法，如基于旋转不变技术的信号参数估计方法(Estimation of Signal Parameters via Rotational InvarianceTechniques，ESPRIT)及多信号分类法(Multiple Signal Classification，MUSIC)等，主要通过子空间分解的方法区分信号子空间和噪声子空间，然后从频域信号空间中提取相位信息，从而获得时偏值。通过时偏值对原始信道估计结果进行校准。

然而，基于IDFT的时偏校准在多径场景中，信道各子径之间相互干扰，导致IDFT的峰值位置不能反映真实的时偏值，最终信道预测的结果精度低。基于现代谱估计的方法对多径的分辨能力较高，但运算的复杂度过高，实用性低。

发明内容

本申请实施例提供一种时间偏差估计方法、基站、装置及存储介质，用以解决现有技术中运算复杂度和精度不能同时保证的缺陷，确保精度的同时降低运算的复杂度。

第一方面，本申请实施例提供一种时间偏差估计方法，包括：

根据滑动窗口确定基于第一信道估计周期的信道估计的原始信道频域响应矩阵对应的第一数据矩阵，第一数据矩阵为L×J的矩阵，L为滑动窗口的长度，J为滑动窗口在原始信道频域响应矩阵中滑动的次数，L和J均为正整数；

对第一数据矩阵进行滑动窗口离散傅里叶变换，确定第一子空间矩阵；

根据第一子空间矩阵进行时间偏差估计。

可选地，根据本申请一个实施例的时间偏差估计方法，对第一数据矩阵进行滑动窗口离散傅里叶变换，确定第一子空间矩阵，包括：

对第一数据矩阵中的每一行对应的行向量进行滑动窗口离散傅里叶变换，确定第二数据矩阵；

确定第二数据矩阵中每一列对应的列向量的模值；

根据模值超过第一预设门限值的列向量确定第一子空间矩阵。

可选地，根据本申请一个实施例的时间偏差估计方法，对第一数据矩阵中的每一行对应的行向量进行滑动窗口离散傅里叶变换，确定第二数据矩阵，包括：

根据公式一对第一数据矩阵的第一行对应的行向量进行点数为N的离散傅里叶变换，公式一的表达式为：

其中，X^k为离散傅里叶变换结果，l为第一数据矩阵的行序号，k为频点序号，x(i)为采样信号，N为离散傅里叶变换的点数，N和J的取值相同；l、k和N均为正整数；

在l大于1的情况下，根据公式二确定第一数据矩阵的第l行对应的行向量的离散傅里叶变换结果，公式二的表达式为：

X^k(l)＝e^j2πk/N[X^k(l-1)+x(l+N-1)-x(l-1)]

根据公式一和公式二确定第二数据矩阵，第二数据矩阵的表达式为：

其中，V为第二数据矩阵。

可选地，根据本申请一个实施例的时间偏差估计方法，根据第一子空间矩阵进行时间偏差估计，包括：

根据第一子空间矩阵的除最后一行之外的前M-1个行向量和除第一行之外的后M-1个行向量确定第一矩阵；其中，M为第一子空间矩阵的行数；

根据第一子空间矩阵的第M行对应的行向量和第一矩阵确定频谱矩阵；

根据频谱矩阵确定基于第一信道估计周期的信道估计的时间偏差估计结果。

可选地，根据本申请一个实施例的时间偏差估计方法，根据第一子空间矩阵的第M行对应的行向量和第一矩阵确定频谱矩阵的计算公式为：

其中，Φ为频谱矩阵，Ψ为第一矩阵，v为第一子空间矩阵的第M行对应的行向量进行共轭转置后的向量。

可选地，根据本申请一个实施例的时间偏差估计方法，根据第一子空间矩阵进行时间偏差估计，包括：

根据第二信道估计周期的时间偏差估计结果确定第一信道估计周期的谱峰搜索区间；其中，第二信道估计周期为第一信道估计周期的前一个信道估计周期；

在第一信道估计周期的谱峰搜索区间的长度大于第二预设门限值的情况下，对空间谱函数进行黄金分割搜索确定第一信道估计周期的时间偏差估计结果。

可选地，根据本申请一个实施例的时间偏差估计方法，根据频谱矩阵确定基于第一信道估计周期的信道估计的时间偏差估计结果之后，还包括：

根据第一信道估计周期的时间偏差估计结果确定第三信道估计周期的谱峰搜索区间；其中，第三信道估计周期为第一信道估计周期的后一个信道估计周期，第一信道估计周期为信道估计开始后的第一个信道估计周期；

在第三信道估计周期的谱峰搜索区间的长度大于第二预设门限值的情况下，对空间谱函数进行黄金分割搜索确定第三信道估计周期的时间偏差估计结果。

可选地，根据本申请一个实施例的时间偏差估计方法，对空间谱函数进行黄金分割搜索确定第一信道估计周期的时间偏差估计结果，包括：

以第二预设门限值为收敛精度，根据黄金分割搜索确定空间谱函数在第一信道估计周期的谱峰搜索区间内的极小值；

根据极小值确定目标搜索区间，第一信道估计周期的时间偏差估计结果为目标搜索区间的中值。

第二方面，本申请实施例还提供一种网络设备，包括：存储器，收发机，处理器：

存储器，用于存储计算机程序；收发机，用于在处理器的控制下收发数据；处理器，用于读取存储器中的计算机程序并执行以下操作：

根据滑动窗口确定基于第一信道估计周期的信道估计的原始信道频域响应矩阵对应的第一数据矩阵，第一数据矩阵为L×J的矩阵，L为滑动窗口的长度，J为滑动窗口在原始信道频域响应矩阵中滑动的次数，L和J均为正整数；

对第一数据矩阵进行滑动窗口离散傅里叶变换，确定第一子空间矩阵；

根据第一子空间矩阵进行时间偏差估计。

可选地，根据本申请一个实施例的网络设备，对第一数据矩阵进行滑动窗口离散傅里叶变换，确定第一子空间矩阵，包括：

对第一数据矩阵中的每一行对应的行向量进行滑动窗口离散傅里叶变换，确定第二数据矩阵；

确定第二数据矩阵中每一列对应的列向量的模值；

根据模值超过第一预设门限值的列向量确定第一子空间矩阵。

可选地，根据本申请一个实施例的网络设备，对第一数据矩阵中的每一行对应的行向量进行滑动窗口离散傅里叶变换，确定第二数据矩阵，包括：

根据公式一对第一数据矩阵的第一行对应的行向量进行点数为N的离散傅里叶变换，公式一的表达式为：

其中，X^k为离散傅里叶变换结果，l为第一数据矩阵的行序号，k为频点序号，x(i)为采样信号，N为离散傅里叶变换的点数，N和J的取值相同；l、k和N均为正整数；

在l大于1的情况下，根据公式二确定第一数据矩阵的第l行对应的行向量的离散傅里叶变换结果，公式二的表达式为：

X^k(l)＝e^j2πk/N[X^k(l-1)+x(l+N-1)-x(l-1)]

根据公式一和公式二确定第二数据矩阵，第二数据矩阵的表达式为：

其中，V为第二数据矩阵。

可选地，根据本申请一个实施例的网络设备，根据第一子空间矩阵进行时间偏差估计，包括：

根据第一子空间矩阵的除最后一行之外的前M-1个行向量和除第一行之外的后M-1个行向量确定第一矩阵；其中，M为第一子空间矩阵的行数；

根据第一子空间矩阵的第M行对应的行向量和第一矩阵确定频谱矩阵；

根据频谱矩阵确定基于第一信道估计周期的信道估计的时间偏差估计结果。

可选地，根据本申请一个实施例的网络设备，根据第一子空间矩阵的第M行对应的行向量和第一矩阵确定频谱矩阵的计算公式为：

其中，Φ为频谱矩阵，Ψ为第一矩阵，v为第一子空间矩阵的第M行对应的行向量进行共轭转置后的向量。

可选地，根据本申请一个实施例的网络设备，根据第一子空间矩阵进行时间偏差估计，包括：

根据第二信道估计周期的时间偏差估计结果确定第一信道估计周期的谱峰搜索区间；其中，第二信道估计周期为第一信道估计周期的前一个信道估计周期；

在第一信道估计周期的谱峰搜索区间的长度大于第二预设门限值的情况下，对空间谱函数进行黄金分割搜索确定第一信道估计周期的时间偏差估计结果。

可选地，根据本申请一个实施例的网络设备，根据频谱矩阵确定基于第一信道估计周期的信道估计的时间偏差估计结果之后，还包括：

根据第一信道估计周期的时间偏差估计结果确定第三信道估计周期的谱峰搜索区间；其中，第三信道估计周期为第一信道估计周期的后一个信道估计周期，第一信道估计周期为信道估计开始后的第一个信道估计周期；

在第三信道估计周期的谱峰搜索区间的长度大于第二预设门限值的情况下，对空间谱函数进行黄金分割搜索确定第三信道估计周期的时间偏差估计结果。

可选地，根据本申请一个实施例的网络设备，对空间谱函数进行黄金分割搜索确定第一信道估计周期的时间偏差估计结果，包括：

以第二预设门限值为收敛精度，根据黄金分割搜索确定空间谱函数在第一信道估计周期的谱峰搜索区间内的极小值；

根据极小值确定目标搜索区间，第一信道估计周期的时间偏差估计结果为目标搜索区间的中值。

第三方面，本申请实施例还提供一种时间偏差估计装置，包括：

第一确定单元，用于根据滑动窗口确定基于第一信道估计周期的信道估计的原始信道频域响应矩阵对应的第一数据矩阵，第一数据矩阵为L×J的矩阵，L为滑动窗口的长度，J为滑动窗口在原始信道频域响应矩阵中滑动的次数，L和J均为正整数；

第二确定单元，用于对第一数据矩阵进行滑动窗口离散傅里叶变换，确定第一子空间矩阵；

估计单元，用于根据第一子空间矩阵进行时间偏差估计。

可选地，根据本申请一个实施例的时间偏差估计装置，第二确定单元包括第一确定模块、第二确定模块和第三确定模块；

第一确定模块用于对第一数据矩阵中的每一行对应的行向量进行滑动窗口离散傅里叶变换，确定第二数据矩阵；

第二确定模块用于确定第二数据矩阵中每一列对应的列向量的模值；

第三确定模块用于根据模值超过第一预设门限值的列向量确定第一子空间矩阵。

可选地，根据本申请一个实施例的时间偏差估计装置，第一确定模块包括第一确定子模块、第二确定子模块和第三确定子模块；

第一确定子模块用于根据下列公式一对第一数据矩阵的第一行对应的行向量进行点数为N的离散傅里叶变换，公式一的表达式为：

其中，X^k为离散傅里叶变换结果，l为第一数据矩阵的行序号，k为频点序号，x(i)为采样信号，N为离散傅里叶变换的点数，N和J的取值相同；l、k和N均为正整数；

第二确定子模块用于在l大于1的情况下，根据公式二确定第一数据矩阵的第l行对应的行向量的离散傅里叶变换结果，公式二的表达式为：

X^k(l)＝e^j2πk/N[X^k(l-1)+x(l+N-1)-x(l-1)]

第三确定子模块用于根据公式一和公式二确定第二数据矩阵，第二数据矩阵的表达式为：

其中，V为第二数据矩阵。

可选地，根据本申请一个实施例的时间偏差估计装置，估计单元包括第四确定模块、第五确定模块和第六确定模块；

第四确定模块用于根据第一子空间矩阵的除最后一行之外的前M-1个行向量和除第一行之外的后M-1个行向量确定第一矩阵；其中，M为第一子空间矩阵的行数；

第五确定模块用于根据第一子空间矩阵的第M行对应的行向量和第一矩阵确定频谱矩阵；

第六确定模块用于根据频谱矩阵确定基于第一信道估计周期的信道估计的时间偏差估计结果。

可选地，根据本申请一个实施例的时间偏差估计装置，根据第一子空间矩阵的第M行对应的行向量和第一矩阵确定频谱矩阵的计算公式为：

其中，Φ为频谱矩阵，Ψ为第一矩阵，v为第一子空间矩阵的第M行对应的行向量进行共轭转置后的向量。

可选地，根据本申请一个实施例的时间偏差估计装置，估计模块包括第七确定模块和第八确定模块；

第七确定模块用于根据第二信道估计周期的时间偏差估计结果确定第一信道估计周期的谱峰搜索区间；其中，第二信道估计周期为第一信道估计周期的前一个信道估计周期；

第八确定模块用于在第一信道估计周期的谱峰搜索区间的长度大于第二预设门限值的情况下，对空间谱函数进行黄金分割搜索确定第一信道估计周期的时间偏差估计结果。

可选地，根据本申请一个实施例的时间偏差估计装置，估计单元还包括第九确定模块和第十确定模块；

第九确定模块用于根据第一信道估计周期的时间偏差估计结果确定第三信道估计周期的谱峰搜索区间；其中，第三信道估计周期为第一信道估计周期的后一个信道估计周期，第一信道估计周期为信道估计开始后的第一个信道估计周期；

第十确定模块用于在第三信道估计周期的谱峰搜索区间的长度大于第二预设门限值的情况下，对空间谱函数进行黄金分割搜索确定第三信道估计周期的时间偏差估计结果。

可选地，根据本申请一个实施例的时间偏差估计装置，第八确定模块包括第四确定子模块和第五确定子模块；

第四确定子模块用于以第二预设门限值为收敛精度，根据黄金分割搜索确定空间谱函数在第一信道估计周期的谱峰搜索区间内的极小值；

第五确定子模块用于根据极小值确定目标搜索区间，第一信道估计周期的时间偏差估计结果为目标搜索区间的中值。

第四方面，本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序用于使处理器执行第一方面描述的时间偏差估计方法的步骤。

第五方面，本申请实施例还提供一种时间偏差估计的装置，时间偏差估计的装置包括处理器和接口电路，接口电路用于接收计算机执行指令并传输至处理器，处理器运行计算机执行指令以实现第一方面描述的时间偏差估计方法中的步骤。

可选地，该时间偏差估计的装置还包括存储器，存储器与处理器耦合，处理器用于实现第一方面描述的时间偏差估计方法中的步骤。

可选地，该存储器用于存储程序指令和数据。该存储器与该处理器耦合，该处理器可以调用并执行该存储器中存储的程序指令，用于实现第一方面描述的时间偏差估计方法中的步骤。

可选地，该时间偏差估计的装置还包括通信接口，该通信接口用于该时间偏差估计的装置与其他设备进行通信。

可选地，该时间偏差估计的装置为芯片或芯片系统时，该通信接口包括该芯片或芯片系统上输入/输出接口、接口电路、输出电路、输入电路、管脚或相关电路等。该处理器体现为处理电路或逻辑电路。

第六方面，本申请实施例还提供一种包含指令的计算机程序产品，指令被计算机执行时使得计算机执行第一方面描述的时间偏差估计方法的步骤。本申请实施例提供的时间偏差估计方法及装置，通过对信道频域响应矩阵进行滑动窗口傅里叶变换确定子空间矩阵，显著降低了多组离散傅里叶变换的运算复杂度，同时使用子空间近似方法代替现代谱估计方法中的特征值分解方法，保证运算精度的同时进一步降低了运算复杂度。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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是现有技术提供的时偏随时间变化的曲线示意图；

图2是本申请实施例提供的时间偏差估计方法的流程示意图之一；

图3是本申请实施例提供的时间偏差估计方法的流程示意图之二；

图4是本申请实施例提供的基站的结构示意图；

图5是本申请实施例提供的时间偏差估计装置的结构示意图。

具体实施方式

对于任意一个无线收发通信系统，无论是5G还是4G，接收端和发送端采用的晶振频率之间都会有物理上的偏差。接收端需要将这个偏差估计出来并对数据进行补偿。

在5G多用户多输入多输出通信场景下，由于基站和终端之间的时钟晶振随着时间和温度的变化产生频率漂移，产生时间偏差从而导致正交频分复用系统频道信域估计不准确，信道预测能力下降。

在用户高速移动时，基站与终端之间的无线信道迅速变化，基站的波束赋形权值和无线信道失配，这就需要利用多组历史信道估计结果来对未来时刻信道进行预测，从而获得更加准确的波束赋形权值，提升传输速率。

但是由于时间偏差的存在，历史时刻的信道估计精准度不够，会增加信道预测的误差。

图1是现有技术提供的时偏随时间变化的曲线示意图，如图1所示，由于时钟晶振随时间和温度变化产生频率漂移，基站和终端的定时同步存在随时间的偏差，即时偏。其中，横坐标为时间变化(Snap Index)，每个样点值表示对一次信道估计结果的快照，纵坐标为当前时刻信道估计结果中的时偏值(Delay)。

从图1中可以看出，时偏值随着时间的推移出现轻微的抖动，抖动范围在纳米级，与终端所选用的时钟周期相当。基站使用上行定时同步算法，在上行定时的跟踪阶段测量上行定时偏差，其本身具有一定的时偏校准能力。

现有技术中上行定时同步算法主要是通过确定OFDM符号的起始点和结束点，以供调解使用，对时偏校准的精度要求不高，只需要在整数时钟周期量级。

但是信道预测过程中对历史信道时偏校准的精度要求很高，需要在小数时钟周期量级，以符合信道预测的高精度要求。

基于IDFT的时偏校准在多径场景中，信道各子径之间相互干扰，导致IDFT的峰值位置不能反映真实的时偏值，最终信道预测的结果精度低。基于现代谱估计的方法对多径的分辨能力较高，但运算的复杂度过高，实用性低。

为解决上述技术问题，本申请实施例提供一种时间偏差估计方法及装置，在保证信道预测过程中时偏值估计精度的同时，降低运算的复杂度。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明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。

图2是本申请实施例提供的时间偏差估计方法的流程示意图之一，如图2所示，本申请实施例提供一种时间偏差估计方法，其执行主体可以为基站，该方法包括：

步骤201、根据滑动窗口确定基于第一信道估计周期的信道估计的原始信道频域响应矩阵对应的第一数据矩阵，第一数据矩阵为L×J的矩阵，L为滑动窗口的长度，J为滑动窗口在原始信道频域响应矩阵中滑动的次数，L和J均为正整数。

具体来说，获取到携带时偏的原始信道频域响应矩阵后，根据滑动窗口构造第一数据矩阵。

选取某个天线阵列中某通道的原始信道频域响应矩阵为：

H＝[x(0)，x(1)，x(2)，…，x(N_f-1)]^T

其中x(k)表示第k个频点的信道系数，即第k个采样点的信道系数，N_f表示总频点数，k＝0，1，2，…，N_f-1。

滑动窗口为：x_k＝[x(k)，x(k+1)，…，x(k+L-1)]^T，

其中，L为滑动窗口的长度，L的取值一般为不超过0.5(N_f-1)的最大整数。将x_k称为观测向量，滑动窗口尽可能在全带宽内滑动，获取到观测向量x₀，x₁，…，x_J-1，将多个观测向量排列成一个维度为L×J的矩阵S，即第一数据矩阵，其表达式为：

其中，J＝N-L+1，表示观测向量的个数。

步骤202、对第一数据矩阵进行滑动窗口离散傅里叶变换，确定第一子空间矩阵。

具体来说，对第一数据矩阵逐行进行滑动窗口离散傅里叶变换，来确定第一子空间矩阵。

首先对矩阵S的第一行进行点数为N的离散傅里叶变换(Discrete FourierTranform，DFT)，得到表达式：

其中，X^k为离散傅里叶变换结果，l为第一数据矩阵的行序号，l＝7，2，…，L，上标k为频点序号，x(i)为采样信号，N为离散傅里叶变换的点数，N和J的取值相同，l、k和N均为正整数；

迭代公式为：

X^k(l)＝e^j2πk/N[X^k(l-1)+x(l+N-1)-x(l-1)]

根据迭代公式快速确定矩阵S的第l(1＞1)行的离散傅里叶变换结果，逐行存储在矩阵V中，V的表达式为：

对于矩阵V，求取每一列对应的列向量的模值或者模值的平方，选取模值或者模值的平方最大的M列向量对应的子矩阵作为近似子空间矩阵U’。

M的取值可以通过设定一个能量百分比门限，选取模值的平方和超过该门限值的最小列数作为M的取值。

M的取值同样可以通过设定一个门限值，选取模值或者模值的平方大于该门限值的向量数作为M的取值。

对近似子空间矩阵U’进行正交化得到第一子空间矩阵U，正交化的方式可以为施密特正交化法，本申请实施例不对此作出限制。

步骤203、根据第一子空间矩阵进行时间偏差估计。

具体来说，得到正交化的第一子空间矩阵U后，根据该子空间矩阵进行时偏估计。

根据上述方法将信号子空间和噪声子空间区分开，然后通过现代谱估计方法对时偏进行估计。本申请实施例涉及到的现代谱估计方法包括MUSIC算法和ESPRIT算法，本申请中对两种算法进行了改进。

在得到正交化第一子空间矩阵后，可以通过本申请提出的改进的MUSIC算法或者改进的ESPRIT算法估计时偏，或者对改进后的两种算法结合进行时偏估计。

本申请实施例提供的时间偏差估计方法，通过对信道频域响应矩阵进行滑动窗口傅里叶变换确定子空间矩阵，显著降低了多组离散傅里叶变换的运算复杂度，同时使用子空间近似方法代替现代谱估计方法中的特征值分解方法，进一步降低了时间偏差估计过程的运算复杂度。

可选地，对第一数据矩阵进行滑动窗口离散傅里叶变换，确定第一子空间矩阵，包括：

对第一数据矩阵中的每一行对应的行向量进行滑动窗口离散傅里叶变换，确定第二数据矩阵；

确定第二数据矩阵中每一列对应的列向量的模值；

根据模值超过第一预设门限值的列向量确定第一子空间矩阵。

具体来说，对第一数据矩阵的第一行对应的行向量进行离散傅里叶变换，对第一行以外的行向量通过滑动窗口离散傅里叶变换的递推公式确定离散傅里叶变换结果，从而确定第二数据矩阵。通过第二数据矩阵每一列对应列向量的模值或者模值的平方，确定模值超出预设门限值的列向量组成近似空间矩阵，对近似空间矩阵进行正交化确定第一子空间矩阵。

对离散傅里叶变换的基础公式做简单变换，可以得到：

其中，X^k为离散傅里叶变换结果，l为第一数据矩阵的行序号，l＝1，2，…，L，上标k为频点序号，x(i)为采样信号，N为离散傅里叶变换的点数，N和J的大小相同。

对于任意时间窗l-1(1＞1)时，上述公式改写为：

l时刻，公式改写为：

令p＝i+1，则：

整理后得到递推公式：

X^k(l)＝e^j2πk/N[X^k(l-1)+x(l+N-1)-x(l-1)]

根据递推公式确定矩阵S的除第一行以外的每一行的行向量的离散傅里叶变换结果，得到第二数据矩阵，第二数据矩阵的表达式为：

对于矩阵V，求取每一列向量的模值或者模值的平方，选取模值或者模值的平方最大的M列向量对应的子矩阵作为近似子空间矩阵U’。

M的取值可以通过设定一个能量百分比门限，选取模值的平方和超过门限值的最小列数作为M的取值。

M的取值同样可以通过设定一个门限值，选取模值或者模值的平方大于门限值的列向量数作为M的取值。

对近似子空间矩阵U’进行正交化得到第一子空间矩阵U，正交化的方式可以为施密特正交化法，本申请实施例不对此作出限制。

本申请实施例提供的时间偏差估计方法，通过对信道频域响应矩阵进行滑动窗口傅里叶变换确定子空间矩阵，显著降低了多组离散傅里叶变换的运算复杂度，从而降低了时间偏差估计的运算复杂度。

可选地，根据第一子空间矩阵进行时间偏差估计，包括：

根据第一子空间矩阵的除最后一行之外的前M-1个行向量和除第一行之外的后M-1个行向量确定第一矩阵；其中，M为第一子空间矩阵的行数；

根据第一子空间矩阵的第M行对应的行向量和第一矩阵确定频谱矩阵；

根据频谱矩阵确定基于第一信道估计周期的信道估计的时间偏差估计结果。

具体来说，根据第一子空间矩阵的前M-1行和后M-1行确定第一矩阵；根据第一子空间矩阵的第M行对应的行向量和第一矩阵确定频谱矩阵；根据频谱矩阵进行时偏估计。

ESPRIT算法是利用数据协方差矩阵信号子空间的旋转不变性来估计信号参数，要求阵列的几何结构存在不变性或者通过变换获得两个以上的相同子阵。只需要得到两个子阵间的旋转不变关系Φ，即可对信号参数进行估计，本申请中涉及到的信号参数是指时偏值。

将第一子空间矩阵U的最后一行对应的行向量，记为v^H。将第一子空间矩阵U的前M-1行对应的矩阵记为U_↓，将第一子空间矩阵U的后M-1行对应的矩阵记为U_↑，其中M为第一子空间矩阵的行数。

根据第一子空间矩阵的前M-1行和后M-1行确定第一矩阵，第一矩阵Ψ的表达式为：

根据第一矩阵计算向量

其表达式为：

根据向量

和第一矩阵Ψ确定频谱矩阵Φ，其表达式为：

在现有的ESPRIT算法中需要进行求逆运算来确定旋转不变关系Φ，使得算法的运算复杂度过高。而本申请实施例中通过向量和矩阵的乘法规避了原有的求逆运算，降低了运算的复杂度。

确定频谱矩阵Φ后，对其进行特征值分解，得到复数特征值向量λ，计算M条路径的时延，其表达式为：

其中，angle(λ)表示括号内变量相位或者弧度，Δf表示信道频域响应矩阵H的相邻子载波间隔。根据上述表达式确定M条路径的时延，选取其中最小的τ即首径时延作为第一信道估计周期的时间偏差估计结果。首径是指多径环境中最快到达的子径。

本申请实施例提供的时间偏差估计方法，通过子空间近似方法代替现有ESPRIT算法中所采用的特征值分解方法，降低了运算复杂度，同时对原有的矩阵求逆过程进行改进，通过基于正交矩阵的求逆规避将原本复杂的矩阵求逆问题转化为相对简单的矩阵与向量乘法，进一步降低了运算复杂度。

可选地，根据第一子空间矩阵的第M行对应的行向量和第一矩阵确定频谱矩阵的计算公式为：

其中，Φ为频谱矩阵，Ψ为第一矩阵，v为第一子空间矩阵的第M行对应的行向量进行共轭转置后的向量。

具体来说，根据上一实施例中的具体描述，可以得到频谱矩阵的计算公式为：

其中，Φ为频谱矩阵，Ψ为第一矩阵，v为第一子空间矩阵的第M行对应的行向量进行共轭转置后的向量。

本申请实施例提供的时间偏差估计方法，对原本的ESPRIT算法中的矩阵求逆过程进行改进，通过基于正交矩阵的求逆规避将原本复杂的矩阵求逆问题转化为相对简单的矩阵与向量乘法，进一步降低了运算复杂度。

可选地，根据第一子空间矩阵进行时间偏差估计，包括：

根据第二信道估计周期的时间偏差估计结果确定第一信道估计周期的谱峰搜索区间；其中，第二信道估计周期为第一信道估计周期的前一个信道估计周期；

在第一信道估计周期的谱峰搜索区间的长度大于第二预设门限值的情况下，对空间谱函数进行黄金分割搜索确定第一信道估计周期的时间偏差估计结果。

具体来说，在通过SDFT得到正交化的第一子空间矩阵后，根据上一信道估计周期的时偏估计结果来确定当前信道估计周期的谱峰搜索区间，在谱峰搜索区间的长度大于第二预设门限值的情况下，对空间谱函数进行黄金分割搜索确定当前信道估计周期的时偏估计结果。

MUSIC算法是基于子空间分解的算法，利用信号子空间和噪声子空间的正交性，构建空间谱函数，通过谱峰搜索来对信号参数进行估计，本申请中涉及到的信号参数是指时偏值。

假设当前时刻是信道预测开始后的第n(n＞1)次信道估计，在上一次信道估计中时偏估计结果为τ_n-1，则本次信道估计中的谱峰搜索区间为[τ_n-1-T，τ_n-1+T|，其中T的取值可由实际情况决定。

相对于现有技术中遍历搜索来进行信号参数的估计，本申请实施例中使用黄金分割算法来估计首径时延，确定时偏值。

黄金分割算法改变原本搜索时中间节点的确定，中间节点不再是中间值或者插值得到，而是位于黄金分割点附近。通过黄金分割算法可以迅速确定空间谱函数的极值点。

令a＝τ_n-1-T，b＝τ_n-1+T，通过MUSIC算法确定的空间谱函数表达式为：

其中，向量u_i为信号子空间矩阵U的第i列对应的列向量，向量e_τ为频率导向矢量，为一个行向量，其表达式为：

其中，

表示第k个频点对应的频率。

在进行黄金分割搜索之前，令

即黄金分割数，初始化标志位gold-flag为0。

若满足迭代条件|a-b|＞Δτ，其中Δτ为预设门限值，其取值可根据需要的收敛精度确定，进入迭代搜索，每次迭代根据gold-flag标志位执行以下步骤：

步骤301、若gold-flag＝0，执行：τ₁＝a+(1-ρ)(b-a)，τ₂＝a+ρ(b-a)，根据空间谱函数计算伪谱P₁＝P(τ₁)，P₂＝P(τ₂)；跳转至步骤304；

步骤302、若gold-flag＝1，执行：P₁＝P₂，τ₂＝a+ρ(b-a)，根据空间谱函数更新伪谱P₂＝P(τ₂)；跳转至步骤304；

步骤303、若gold-flag＝2，执行：P₂＝P₁，τ₁＝a+(1-ρ)(b-a)，根据空间谱函数更新伪谱P₁＝P(τ₁)；跳转至步骤304；

步骤304、若P₁＞P₂，则a＝τ₁，τ₁＝τ₂，置gold-flag＝1；若P₁≤P₂，则b＝τ₂，τ₂＝τ₁，置gold-flag＝2；进入下一次迭代；

步骤305、当|a-b|≤Δτ时，迭代收敛，则输出迭代结果τ_est＝(a+b)/2。

最终的τ_est即为首径时延，也就是最终的时间偏差估计结果。

本申请实施例提供的时间偏差估计方法，通过前一信道估计周期的时偏估计结果确定当前信道估计周期的谱峰搜索区间，缩小了搜索范围，同时通过黄金分割搜索代替原有MUSIC算法中的遍历搜索，降低了搜索范围和搜索次数，在相同精度的情况下，显著降低了运算的复杂度。

可选地，根据频谱矩阵确定基于第一信道估计周期的信道估计的时间偏差估计结果之后，还包括：

根据第一信道估计周期的时间偏差估计结果确定第三信道估计周期的谱峰搜索区间；其中，第三信道估计周期为第一信道估计周期的后一个信道估计周期，第一信道估计周期为信道估计开始后的第一个信道估计周期；

在第三信道估计周期的谱峰搜索区间的长度大于第二预设门限值的情况下，对空间谱函数进行黄金分割搜索确定第三信道估计周期的时间偏差估计结果。

具体来说，以改进后的ESPRIT算法输出的时偏值作为改进后MUSIC算法的初值，将两种算法进行结合来确定时偏值。

对于信道预测开始后的第一次信道估计，将第一子空间矩阵U的最后一行对应的行向量，记为v^H。将第一子空间矩阵U的前M-1行对应的矩阵记为U_↓，将第一子空间矩阵U的后M-1行对应的矩阵记为U_↑，其中M为第一子空间矩阵的行数。

根据第一子空间矩阵的前M-1行和后M-1行确定第一矩阵，第一矩阵Ψ的表达式为：

根据第一矩阵计算向量

其表达式为：

根据向量

和第一矩阵Ψ确定频谱矩阵Φ，其表达式为：

确定频谱矩阵Φ后，对其进行特征值分解，得到复数特征值向量λ，计算M条路径的时延，其表达式为：

其中，angle(λ)表示括号内变量相位或者弧度，Δf表示信道频域响应矩阵H的相邻子载波间隔。根据上述表达式确定M条路径的时延，选取其中最小的τ即首径时延作为第一次信道估计的时间偏差估计结果，记为τ₁。

对于信道预测开始后的第2次信道估计，谱峰搜索区间为[τ₁-T，τ₁+T]，其中T的取值可由实际情况决定。

令a＝τ₁-T，b＝τ₁+T，通过MUSIC算法确定的空间谱函数表达式为：

其中，向量u_i为信号子空间矩阵U的第i列对应的列向量，向量e_τ为频率导向矢量，为一个行向量，其表达式为：

其中，

表示第k个频点对应的频率。

在进行黄金分割搜索之前，令

即黄金分割数，初始化标志位gold-flag为0。

若满足迭代条件|a-b|＞Δτ，其中Δτ为预设门限值，其取值可根据需要的收敛精度确定。进入迭代搜索，每次迭代根据gold-flag标志位执行以下步骤：

步骤401、若gold-flag＝0，执行：τ_a＝a+(1-ρ)(b-a)，τ_b＝a+ρ(b-a)，根据空间谱函数计算伪谱P_a＝P(τ_a)，P_b＝P(τ_b)；跳转至步骤404；

步骤402、若gold-fag＝1，执行：P_a＝P_b，τ_b＝a+ρ(b-a)，根据空间谱函数更新伪谱P_b＝P(τ_b)；跳转至步骤404；

步骤403、若gold-flag＝2，执行：P_b＝P_a，τ_a＝a+(1-ρ)(b-a)，根据空间谱函数更新伪谱P_a＝P(τ_a)；跳转至步骤404；

步骤404、若P_a＞P_b，则a＝τ_a，τ_a＝τ_b，置gold-flag＝1；若P_a≤P_b，则b＝τ_b，τ_b＝τ_a，置gold-flag＝2；进入下一次迭代；

步骤405、当|a-b|≤Δτ时，迭代收敛，则输出迭代结果τ₂＝(a+b)/2。

最终的τ₂即为首径时延，也就是第二次信道估计中的时间偏差估计结果。

对于之后的每一次信道估计，都根据上一次信道估计的时偏值确定谱峰搜索区间，然后重复上述操作，即可得到信道预测开始后第n(n＞2)次信道估计中的时间偏差估计结果。

本申请实施例提供的时间偏差估计方法，以改进后的ESPRT算法的时间偏差估计结果作为初值，与改进后的MUSIC算法进行结合，兼顾搜索精度和搜索次数，在精度相同的情况下，进一步降低了搜索次数。

可选地，对空间谱函数进行黄金分割搜索确定第一信道估计周期的时间偏差估计结果，包括：

以第二预设门限值为收敛精度，根据黄金分割搜索确定空间谱函数在第一信道估计周期的谱峰搜索区间内的极小值；

根据极小值确定目标搜索区间，第一信道估计周期的时间偏差估计结果为目标搜索区间的中值。

具体来说，以第二预设门限值作为收敛精度，根据黄金分割搜索确定空间谱函数在谱峰搜索区间内的极小值，根据该极小值可以缩小谱峰搜索区间到收敛精度，从而确定时偏值。

黄金分割法属于一维搜索算法中的试探法，能使相邻两次搜索区间都具有相同的缩短率。通过前一信道估计周期的时偏值来确定当前信道估计周期的谱峰搜索区间，以缩小搜索范围。

通过黄金分割法来确定空间谱函数在谱峰搜索区间内的极小值，对于空间谱函数P(τ)，谱峰搜索区间为[a，b]，第二预设门限值及收敛精度为Δτ，其中Δτ为预设门限值，其取值可根据需要的收敛精度确定。

在进行黄金分割搜索之前，令

即黄金分割数，初始化标志位gold-flag为0。

若满足迭代条件|a-b|＞Δτ，进入迭代搜索，每次迭代根据gold-flag标志位执行以下步骤：

步骤501、若gold-flag＝0，执行：τ₁＝a+(1-ρ)(b-a)，τ₂＝a+ρ(b-a)，根据空间谱函数计算伪谱P₁＝P(τ₁)，P₂＝P(τ₂)；跳转至步骤504；

步骤502、若gold-flag＝1，执行：P₁＝P₂，τ₂＝a+ρ(b-a)，根据空间谱函数更新伪谱P2＝P(τ₂)；跳转至步骤504；

步骤503、若gold-flag＝2，执行：P₂＝P₁，τ₁＝a+(1-ρ)(b-a)，根据空间谱函数更新伪谱P₁＝P(τ₁)；跳转至步骤504；

步骤504、若P₁＞P₂，则a＝τ₁，τ₁＝τ₂，置gold-flag＝1；若P₁≤P₂，则b＝τ₂，τ₂＝τ₁，置gold-flag＝2；进入下一次迭代；

步骤505、当|a-b|≤Δτ时，迭代收敛，则输出迭代结果τ_est＝(a+b)/2。

最终的τ_est即为首径时延，也就是最终的时间偏差估计结果。

本申请实施例提供的时间偏差估计方法，通过黄金分割搜索代替原本MUSIC算法中的遍历搜索，显著减少了搜索次数，在相同精度的情况下，降低了时间偏差估计过程中的运算复杂度。

下面结合一个具体的实施例对本申请提供的时间偏差估计方法进行说明，图3是本申请实施例提供的时间偏差估计方法的流程示意图之二，如图3所示，在获取到携带时偏的原始信道频域响应矩阵H后，通过本申请提供的子空间近似方法将信号子空间与噪声子空间区分开来。

通过原始信道频域响应矩阵H构造第一数据矩阵，对第一数据矩阵进行SDFT得到第二数据矩阵。取第二数据矩阵中模值超过预设门限值的列向量构成近似子空间矩阵，对近似子空间矩阵进行正交化得到子空间矩阵。

通过改进后的ESPRIT算法确定信道预测中第一次信道估计过程中的时偏值，基于该时偏值确定第二次信道估计过程中的谱峰搜索区间，通过改进后的MUSIC算法进行谱峰搜索，来确定第二次信道估计过程中的时偏值。

之后每一次时偏估计都可以采用改进后的MUSIC算法进行，以前一次信道估计的时偏值确定当前信道估计中的谱峰搜索区间，基于黄金分割搜索对MUSIC算法确定的空间谱函数在对应的谱峰搜索区间确定极小值，从而不断缩小谱峰搜索区间至收敛精度，以缩小后的搜索区间的中值作为当前信道估计的时偏值。

基于每一次信道估计过程中的时偏值对原始信道频域响应矩阵进行校准。

图4是本申请实施例提供的网络设备的结构示意图，如图4所示，本申请实施例提供一种网络设备，包括存储器420，收发机400，处理器410：

存储器420，用于存储计算机程序；收发机400，用于在处理器的控制下收发数据；处理器410，用于读取存储器中的计算机程序并执行以下操作：

根据滑动窗口确定基于第一信道估计周期的信道估计的原始信道频域响应矩阵对应的第一数据矩阵，第一数据矩阵为L×J的矩阵，L为滑动窗口的长度，J为滑动窗口在原始信道频域响应矩阵中滑动的次数，L和J均为正整数；

对第一数据矩阵进行滑动窗口离散傅里叶变换，确定第一子空间矩阵；

根据第一子空间矩阵进行时间偏差估计。

具体来说，收发机400，用于在处理器410的控制下接收和发送数据。

其中，在图4中，总线架构可以包括任意数量的互联的总线和桥，具体由处理器410代表的一个或多个处理器和存储器420代表的存储器的各种电路链接在一起。总线架构还可以将诸如外围设备、稳压器和功率管理电路等之类的各种其他电路链接在一起，这些都是本领域所公知的，因此，本文不再对其进行进一步描述。总线接口提供接口。收发机400可以是多个元件，即包括发送机和接收机，提供用于在传输介质上与各种其他装置通信的单元，这些传输介质包括无线信道、有线信道、光缆等传输介质。处理器410负责管理总线架构和通常的处理，存储器420可以存储处理器410在执行操作时所使用的数据。

处理器410可以是中央处埋器(CPU)、专用集成电路(Application SpecificIntegrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或复杂可编程逻辑器件(Complex Programmable Logic Device，CPLD)，处理器也可以采用多核架构。

可选地，对第一数据矩阵进行滑动窗口离散傅里叶变换，确定第一子空间矩阵，包括：

对第一数据矩阵中的每一行对应的行向量进行滑动窗口离散傅里叶变换，确定第二数据矩阵；

确定第二数据矩阵中每一列对应的列向量的模值；

根据模值超过第一预设门限值的列向量确定第一子空间矩阵。

可选地，对第一数据矩阵中的每一行对应的行向量进行滑动窗口离散傅里叶变换，确定第二数据矩阵，包括：

根据公式一对第一数据矩阵的第一行对应的行向量进行点数为N的离散傅里叶变换，公式一的表达式为：

其中，X^k为离散傅里叶变换结果，l为第一数据矩阵的行序号，k为频点序号，x(i)为采样信号，N为离散傅里叶变换的点数，N和J的取值相同；l、k和N均为正整数；

在l大于1的情况下，根据公式二确定第一数据矩阵的第l行对应的行向量的离散傅里叶变换结果，公式二的表达式为：

X^k(l)＝e^j2πk/N[X^k(l-1)+x(l+N-1)-x(l-1)]

根据公式一和公式二确定第二数据矩阵，第二数据矩阵的表达式为：

其中，V为第二数据矩阵。

可选地，根据第一子空间矩阵进行时间偏差估计，包括：

根据第一子空间矩阵的除最后一行之外的前M-1个行向量和除第一行之外的后M-1个行向量确定第一矩阵；其中，M为第一子空间矩阵的行数；

根据第一子空间矩阵的第M行对应的行向量和第一矩阵确定频谱矩阵；

根据频谱矩阵确定基于第一信道估计周期的信道估计的时间偏差估计结果。

可选地，根据第一子空间矩阵的第M行对应的行向量和第一矩阵确定频谱矩阵的计算公式为：

其中，Φ为频谱矩阵，Ψ为第一矩阵，v为第一子空间矩阵的第M行对应的行向量进行共轭转置后的向量。

可选地，根据第一子空间矩阵进行时间偏差估计，包括：

根据第二信道估计周期的时间偏差估计结果确定第一信道估计周期的谱峰搜索区间；其中，第二信道估计周期为第一信道估计周期的前一个信道估计周期；

在第一信道估计周期的谱峰搜索区间的长度大于第二预设门限值的情况下，对空间谱函数进行黄金分割搜索确定第一信道估计周期的时间偏差估计结果。

可选地，根据频谱矩阵确定基于第一信道估计周期的信道估计的时间偏差估计结果之后，还包括：

根据第一信道估计周期的时间偏差估计结果确定第三信道估计周期的谱峰搜索区间；其中，第三信道估计周期为第一信道估计周期的后一个信道估计周期，第一信道估计周期为信道估计开始后的第一个信道估计周期；

在第三信道估计周期的谱峰搜索区间的长度大于第二预设门限值的情况下，对空间谱函数进行黄金分割搜索确定第三信道估计周期的时间偏差估计结果。

可选地，对空间谱函数进行黄金分割搜索确定第一信道估计周期的时间偏差估计结果，包括：

以第二预设门限值为收敛精度，根据黄金分割搜索确定空间谱函数在第一信道估计周期的谱峰搜索区间内的极小值；

根据极小值确定目标搜索区间，第一信道估计周期的时间偏差估计结果为目标搜索区间的中值。

在此需要说明的是，本发明实施例提供的上述网络设备，能够实现上述方法实施例所实现的所有方法步骤，且能够达到相同的技术效果，在此不再对本实施例中与方法实施例相同的部分及有益效果进行具体赘述。

图5是本申请实施例提供的时间偏差估计装置的结构示意图，如图5所示，本申请实施例提供一种时间偏差估计装置，包括：

第一确定单元501，用于根据滑动窗口确定基于第一信道估计周期的信道估计的原始信道频域响应矩阵对应的第一数据矩阵，第一数据矩阵为L×J的矩阵，L为滑动窗口的长度，J为滑动窗口在原始信道频域响应矩阵中滑动的次数，L和J均为正整数；

第二确定单元502，用于对第一数据矩阵进行滑动窗口离散傅里叶变换，确定第一子空间矩阵；

估计单元503，用于根据第一子空间矩阵进行时间偏差估计。

可选地，第二确定单元包括第一确定模块、第二确定模块和第三确定模块；

第一确定模块用于对第一数据矩阵中的每一行对应的行向量进行滑动窗口离散傅里叶变换，确定第二数据矩阵；

第二确定模块用于确定第二数据矩阵中每一列对应的列向量的模值；

第三确定模块用于根据模值超过第一预设门限值的列向量确定第一子空间矩阵。

可选地，第一确定模块包括第一确定子模块、第二确定子模块和第三确定子模块；

第一确定子模块用于根据公式一对第一数据矩阵的第一行对应的行向量进行点数为N的离散傅里叶变换，公式一的表达式为：

其中，X^k为离散傅里叶变换结果，l为第一数据矩阵的行序号，k为频点序号，x(i)为采样信号，N为离散傅里叶变换的点数，N和J的取值相同；l、k和N均为正整数；

第二确定子模块用于在l大于1的情况下，根据公式二确定第一数据矩阵的第l行对应的行向量的离散傅里叶变换结果，公式二的表达式为：

X^k(l)＝e^j2πk/N[X^k(l-1)+x(l+N-1)-x(l-1)]

第三确定子模块用于根据公式一和公式二确定第二数据矩阵，第二数据矩阵的表达式为：

其中，V为第二数据矩阵。

可选地，估计单元包括第四确定模块、第五确定模块和第六确定模块；

第四确定模块用于根据第一子空间矩阵的除最后一行之外的前M-1个行向量和除第一行之外的后M-1个行向量确定第一矩阵；其中，M为第一子空间矩阵的行数；

第五确定模块用于根据第一子空间矩阵的第M行对应的行向量和第一矩阵确定频谱矩阵；

第六确定模块用于根据频谱矩阵确定基于第一信道估计周期的信道估计的时间偏差估计结果。

可选地，根据第一子空间矩阵的第M行对应的行向量和第一矩阵确定频谱矩阵的计算公式为：

其中，Φ为频谱矩阵，Ψ为第一矩阵，v为第一子空间矩阵的第M行对应的行向量进行共轭转置后的向量。

可选地，估计模块包括第七确定模块和第八确定模块；

第七确定模块用于根据第二信道估计周期的时间偏差估计结果确定第一信道估计周期的谱峰搜索区间；其中，第二信道估计周期为第一信道估计周期的前一个信道估计周期；

第八确定模块用于在第一信道估计周期的谱峰搜索区间的长度大于第二预设门限值的情况下，对空间谱函数进行黄金分割搜索确定第一信道估计周期的时间偏差估计结果。

可选地，估计单元还包括第九确定模块和第十确定模块；

第九确定模块用于根据第一信道估计周期的时间偏差估计结果确定第三信道估计周期的谱峰搜索区间；其中，第三信道估计周期为第一信道估计周期的后一个信道估计周期，第一信道估计周期为信道估计开始后的第一个信道估计周期；

第十确定模块用于在第三信道估计周期的谱峰搜索区间的长度大于第二预设门限值的情况下，对空间谱函数进行黄金分割搜索确定第三信道估计周期的时间偏差估计结果。

可选地，第八确定模块包括第四确定子模块和第五确定子模块；

第四确定子模块用于以第二预设门限值为收敛精度，根据黄金分割搜索确定空间谱函数在第一信道估计周期的谱峰搜索区间内的极小值；

第五确定子模块用于根据极小值确定目标搜索区间，第一信道估计周期的时间偏差估计结果为目标搜索区间的中值。

在此需要说明的是，本发明实施例提供的上述时间偏差估计装置，能够实现上述以基站为执行主体的时间偏差估计方法实施例所实现的所有方法步骤，且能够达到相同的技术效果，在此不再对本实施例中与方法实施例相同的部分及有益效果进行具体赘述。

需要说明的是，本申请实施例中对单元/模块的划分是示意性的，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。另外，在本申请各个实施例中的各功能单元/模块可以集成在一个处理单元/模块中，也可以是各个单元/模块单独物理存在，也可以两个或两个以上单元/模块集成在一个单元/模块中。上述集成的单元/模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

集成的单元/模块如果以软件功能单元/模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个处理器可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请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计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器(processor)执行本申请各个实施例所述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-Only Memory，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。

另一方面，本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序用于使处理器执行上述各实施例提供的时间偏差估计方法，包括：

根据滑动窗口确定基于第一信道估计周期的信道估计的原始信道频域响应矩阵对应的第一数据矩阵，第一数据矩阵为L×J的矩阵，L为滑动窗口的长度，J为滑动窗口在原始信道频域响应矩阵中滑动的次数，L和J均为正整数；对第一数据矩阵进行滑动窗口离散傅里叶变换，确定第一子空间矩阵；根据第一子空间矩阵进行时间偏差估计。

计算机可读存储介质可以是处理器能够存取的任何可用介质或数据存储设备，包括但不限于磁性存储器(例如软盘、硬盘、磁带、磁光盘(MO)等)、光学存储器(例如CD、DVD、BD、HVD等)、以及半导体存储器(例如ROM、EPROM、EEPROM、非易失性存储器(NAND FLASH)、固态硬盘(SSD))等。

需要说明的是：计算机可读存储介质可以是处理器能够存取的任何可用介质或数据存储设备，包括但不限于磁性存储器(例如软盘、硬盘、磁带、磁光盘(MO)等)、光学存储器(例如CD、DVD、BD、HVD等)、以及半导体存储器(例如ROM、EPROM、EEPROM、非易失性存储器(NAND FLASH)、固态硬盘(SSD))等。

另一方面，本申请实施例还提供一种包含指令的计算机程序产品，该计算机程序产品在计算机上运行时，使得计算机执行上述各实施例提供的时间偏差估计方法。

另一方面，本申请实施例还提供一种芯片，包括处理器。该处理器用于读取并运行存储器中存储的计算机程序，以执行本申请实施例提供的时间偏差估计方法中由终端设备执行的相应操作和/或流程。可选地，该芯片还包括存储器，该存储器与该处理器通过电路或电线与存储器连接，处理器用于读取并执行该存储器中的计算机程序。进一步地，该芯片还包括通信接口，处理器与该通信接口连接。通信接口用于接收需要处理的数据和/或信息，处理器从该通信接口获取该数据和/或信息，并对该数据和/信息进行处理。该通信接口可以是输入输出接口。

另外需要说明的是：本申请实施例中术语“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。

本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”、“目标”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施，且“第一”、“第二”、“目标”等所区分的对象通常为一类，并不限定对象的个数，例如第一对象可以是一个，也可以是多个。

本申请实施例中术语“多个”是指两个或两个以上，其它量词与之类似。

本申请实施例提供的技术方案可以适用于多种系统，尤其是5G系统。例如适用的系统可以是全球移动通讯(global system of mobile communication，GSM)系统、码分多址(code division multiple access，CDMA)系统、宽带码分多址(Wideband CodeDivision Multiple Access，WCDMA)通用分组无线业务(general packet radio service，GPRS)系统、长期演进(long term evolution，LTE)系统、LTE频分双工(frequencydivision duplex，FDD)系统、LTE时分双工(time division duplex，TDD)系统、高级长期演进(long term evolution advanced，LTE-A)系统、通用移动系统(universal mobiletelecommunication system，UMTS)、全球互联微波接入(worldwide interoperabilityfor microwave access，WiMAX)系统、5G新空口(New Radio，NR)系统等。这多种系统中均包括终端设备和网络设备。系统中还可以包括核心网部分，例如演进的分组系统(EvlovedPacket System，EPS)、5G系统(5GS)等。

本申请实施例涉及的终端设备，可以是指向用户提供语音和/或数据连通性的设备，具有无线连接功能的手持式设备、或连接到无线调制解调器的其他处理设备等。在不同的系统中，终端设备的名称可能也不相同，例如在5G系统中，终端设备可以称为用户设备(User Equipment，UE)。无线终端设备可以经无线接入网(Radio Access Network，RAN)与一个或多个核心网(Core Network，CN)进行通信，无线终端设备可以是移动终端设备，如移动电话(或称为“蜂窝”电话)和具有移动终端设备的计算机，例如，可以是便携式、袖珍式、手持式、计算机内置的或者车载的移动装置，它们与无线接入网交换语言和/或数据。例如，个人通信业务(Personal Communication Service，PCS)电话、无绳电话、会话发起协议(Session Initiated Protocol，SIP)话机、无线本地环路(Wireless Local Loop，WLL)站、个人数字助理(Personal Digital Assistant，PDA)等设备。无线终端设备也可以称为系统、订户单元(subscriber unit)、订户站(subscriber station)，移动站(mobilestation)、移动台(mobile)、远程站(remote station)、接入点(access point)、远程终端设备(remote terminal)、接入终端设备(access terminal)、用户终端设备(userterminal)、用户代理(useragent)、用户装置(user device)，本申请实施例中并不限定。

本申请实施例涉及的网络设备，可以是基站，该基站可以包括多个为终端提供服务的小区。根据具体应用场合不同，基站又可以称为接入点，或者可以是接入网中在空中接口上通过一个或多个扇区与无线终端设备通信的设备，或者其它名称。网络设备可用于将收到的空中帧与网际协议(Internet Protocol，IP)分组进行相互更换，作为无线终端设备与接入网的其余部分之间的路由器，其中接入网的其余部分可包括网际协议(IP)通信网络。网络设备还可协调对空中接口的属性管理。例如，本申请实施例涉及的网络设备可以是全球移动通信系统(Global System for Mobile communications，GSM)或码分多址接入(Code Division Multiple Access，CDMA)中的网络设备(BaseTransceiver Station，BTS)，也可以是带宽码分多址接入(Wide-bandCode Division Multiple Access，WCDMA)中的网络设备(NodeB)，还可以是长期演进(long term evolution，LTE)系统中的演进型网络设备(evolutional Node B，eNB或e-NodeB)、5G网络架构(nextgeneration system)中的5G基站(gNB)，也可以是家庭演进基站(Homeevolved Node B，HeNB)、中继节点(relaynode)、家庭基站(femto)、微微基站(pico)等，本申请实施例中并不限定。在一些网络结构中，网络设备可以包括集中单元(centralized unit，CU)节点和分布单元(distributed unit，DU)节点，集中单元和分布单元也可以地理上分开布置。

网络设备与终端设备之间可以各自使用一根或多根天线进行多输入多输出(Multi Input Multi Output，MIMO)传输，MIMO传输可以是单用户MIMO(Single UserMIMO，SU-MIMO)或多用户MIMO(Multiple User MIMO，MU-MIMO)。根据根天线组合的形态和数量，MIMO传输可以是2D-MIMO、3D-MIMO、FD-MIMO或massive-MIMO，也可以是分集传输或预编码传输或波束赋形传输等。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机可执行指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机可执行指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些处理器可执行指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的处理器可读存储器中，使得存储在该处理器可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些处理器可执行指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (20)

1.一种时间偏差估计方法，其特征在于，包括：

根据滑动窗口确定基于第一信道估计周期的信道估计的原始信道频域响应矩阵对应的第一数据矩阵，所述第一数据矩阵为L×J的矩阵，所述L为所述滑动窗口的长度，所述J为所述滑动窗口在所述原始信道频域响应矩阵中滑动的次数，所述L和所述J均为正整数；

对所述第一数据矩阵进行滑动窗口离散傅里叶变换，确定第一子空间矩阵；

根据所述第一子空间矩阵进行时间偏差估计。

2.根据权利要求1所述的时间偏差估计方法，其特征在于，所述对所述第一数据矩阵进行滑动窗口离散傅里叶变换，确定第一子空间矩阵，包括：

对所述第一数据矩阵中的每一行对应的行向量进行所述滑动窗口离散傅里叶变换，确定第二数据矩阵；

确定所述第二数据矩阵中每一列对应的列向量的模值；

根据模值超过第一预设门限值的列向量确定所述第一子空间矩阵。

3.根据权利要求2所述的时间偏差估计方法，其特征在于，所述对所述第一数据矩阵中的每一行对应的行向量进行所述滑动窗口离散傅里叶变换，确定第二数据矩阵，包括：

根据下列公式一对所述第一数据矩阵的第一行对应的行向量进行点数为N的离散傅里叶变换，所述公式一的表达式为：

其中，所述X^k为离散傅里叶变换结果，所述l为所述第一数据矩阵的行序号，所述k为频点序号，所述x(i)为采样信号，所述N为离散傅里叶变换的点数，所述N和所述J的取值相同；所述l、所述k和所述N均为正整数；

在所述l大于1的情况下，根据公式二确定所述第一数据矩阵的第l行对应的行向量的离散傅里叶变换结果，所述公式二的表达式为：

X^k(l)＝e^j2π/N[X^k(l-1)+x(l+N-1)-x(l-1)]

根据所述公式一和所述公式二确定所述第二数据矩阵，所述第二数据矩阵的表达式为：

其中，所述V为所述第二数据矩阵。

4.根据权利要求1所述的时间偏差估计方法，其特征在于，所述根据所述第一子空间矩阵进行时间偏差估计，包括：

根据所述第一子空间矩阵的除最后一行之外的前M-1个行向量和除第一行之外的后M-1个行向量确定第一矩阵；其中，所述M为所述第一子空间矩阵的行数；

根据所述第一子空间矩阵的第M行对应的行向量和所述第一矩阵确定频谱矩阵；

根据所述频谱矩阵确定基于所述第一信道估计周期的信道估计的时间偏差估计结果。

5.根据权利要求4所述的时间偏差估计方法，其特征在于，所述根据所述第一子空间矩阵的第M行对应的行向量和所述第一矩阵确定频谱矩阵的计算公式为：

其中，所述Φ为所述频谱矩阵，所述Ψ为所述第一矩阵，所述v为所述第一子空间矩阵的第M行对应的行向量进行共轭转置后的向量。

6.根据权利要求1所述的时间偏差估计方法，其特征在于，所述根据所述第一子空间矩阵进行时间偏差估计，包括：

根据第二信道估计周期的时间偏差估计结果确定所述第一信道估计周期的谱峰搜索区间；其中，所述第二信道估计周期为所述第一信道估计周期的前一个信道估计周期；

在所述第一信道估计周期的谱峰搜索区间的长度大于第二预设门限值的情况下，对空间谱函数进行黄金分割搜索确定所述第一信道估计周期的时间偏差估计结果。

7.根据权利要求4所述的时间偏差估计方法，其特征在于，在所述根据所述频谱矩阵确定基于所述第一信道估计周期的信道估计的时间偏差估计结果之后，所述方法还包括：

根据所述第一信道估计周期的时间偏差估计结果确定第三信道估计周期的谱峰搜索区间；其中，所述第三信道估计周期为所述第一信道估计周期的后一个信道估计周期，所述第一信道估计周期为信道估计开始后的第一个信道估计周期；

在所述第三信道估计周期的谱峰搜索区间的长度大于第二预设门限值的情况下，对空间谱函数进行黄金分割搜索确定所述第三信道估计周期的时间偏差估计结果。

8.根据权利要求6所述的时间偏差估计方法，其特征在于，所述对空间谱函数进行黄金分割搜索确定所述第一信道估计周期的时间偏差估计结果，包括：

以所述第二预设门限值为收敛精度，根据黄金分割搜索确定所述空间谱函数在所述第一信道估计周期的谱峰搜索区间内的极小值；

根据所述极小值确定目标搜索区间，所述第一信道估计周期的时间偏差估计结果为所述目标搜索区间的中值。

9.一种网络设备，其特征在于，所述网络设备包括存储器，收发机，处理器：

存储器，用于存储计算机程序；收发机，用于在所述处理器的控制下收发数据；处理器，用于读取所述存储器中的计算机程序并执行以下操作：

根据滑动窗口确定基于第一信道估计周期的信道估计的原始信道频域响应矩阵对应的第一数据矩阵，所述第一数据矩阵为L×J的矩阵，所述L为所述滑动窗口的长度，所述J为所述滑动窗口在所述原始信道频域响应矩阵中滑动的次数，所述L和所述J均为正整数；

对所述第一数据矩阵进行滑动窗口离散傅里叶变换，确定第一子空间矩阵；

根据所述第一子空间矩阵进行时间偏差估计。

10.根据权利要求9所述的网络设备，其特征在于，所述对所述第一数据矩阵进行滑动窗口离散傅里叶变换，确定第一子空间矩阵，包括：

对所述第一数据矩阵中的每一行对应的行向量进行所述滑动窗口离散傅里叶变换，确定第二数据矩阵；

确定所述第二数据矩阵中每一列对应的列向量的模值；

根据模值超过第一预设门限值的列向量确定所述第一子空间矩阵。

11.根据权利要求10所述的网络设备，其特征在于，所述对所述第一数据矩阵中的每一行对应的行向量进行所述滑动窗口离散傅里叶变换，确定第二数据矩阵，包括：

根据公式一对所述第一数据矩阵的第一行对应的行向量进行点数为N的离散傅里叶变换，所述公式一的表达式为：

其中，所述X^k为离散傅里叶变换结果，所述l为所述第一数据矩阵的行序号，所述k为频点序号，所述x(i)为采样信号，所述N为离散傅里叶变换的点数，所述N和所述J的取值相同；所述1、所述k和所述N均为正整数；

在所述l大于1的情况下，根据公式二确定所述第一数据矩阵的第l行对应的行向量的离散傅里叶变换结果，所述公式二的表达式为：

X^k(l)＝e^j2πk/N[X^k(l-1)+x(l+N-1)-x(l-1)]

根据所述公式一和所述公式二确定所述第二数据矩阵，所述第二数据矩阵的表达式为：

其中，所述V为所述第二数据矩阵。

12.根据权利要求9所述的网络设备，其特征在于，所述根据所述第一子空间矩阵进行时间偏差估计，包括：

根据所述第一子空间矩阵的除最后一行之外的前M-1个行向量和除第一行之外的后M-1个行向量确定第一矩阵；其中，所述M为所述第一子空间矩阵的行数；

根据所述第一子空间矩阵的第M行对应的行向量和所述第一矩阵确定频谱矩阵；

根据所述频谱矩阵确定基于所述第一信道估计周期的信道估计的时间偏差估计结果。

13.根据权利要求12所述的网络设备，其特征在于，所述根据所述第一子空间矩阵的第M行对应的行向量和所述第一矩阵确定频谱矩阵的计算公式为：

其中，所述

为所述频谱矩阵，所述Ψ为所述第一矩阵，所述v为所述第一子空间矩阵的第M行对应的行向量进行共轭转置后的向量。

14.根据权利要求10所述的网络设备，其特征在于，所述根据所述第一子空间矩阵进行时间偏差估计，包括：

根据第二信道估计周期的时间偏差估计结果确定所述第一信道估计周期的谱峰搜索区间；其中，所述第二信道估计周期为所述第一信道估计周期的前一个信道估计周期；

在所述第一信道估计周期的谱峰搜索区间的长度大于第二预设门限值的情况下，对空间谱函数进行黄金分割搜索确定所述第一信道估计周期的时间偏差估计结果。

15.根据权利要求12所述的网络设备，其特征在于，所述根据所述频谱矩阵确定基于所述第一信道估计周期的信道估计的时间偏差估计结果之后，所述方法还包括：

根据所述第一信道估计周期的时间偏差估计结果确定第三信道估计周期的谱峰搜索区间；其中，所述第三信道估计周期为所述第一信道估计周期的后一个信道估计周期，所述第一信道估计周期为信道估计开始后的第一个信道估计周期；

在所述第三信道估计周期的谱峰搜索区间的长度大于第二预设门限值的情况下，对空间谱函数进行黄金分割搜索确定所述第三信道估计周期的时间偏差估计结果。

16.根据权利要求14所述的网络设备，其特征在于，所述对空间谱函数进行黄金分割搜索确定所述第一信道估计周期的时间偏差估计结果，包括：

以所述第二预设门限值为收敛精度，根据黄金分割搜索确定所述空间谱函数在所述第一信道估计周期的谱峰搜索区间内的极小值；

根据所述极小值确定目标搜索区间，所述第一信道估计周期的时间偏差估计结果为所述目标搜索区间的中值。

17.一种时间偏差估计装置，其特征在于，包括：

第一确定单元，用于根据滑动窗口确定基于第一信道估计周期的信道估计的原始信道频域响应矩阵对应的第一数据矩阵，所述第一数据矩阵为L×J的矩阵，所述L为所述滑动窗口的长度，所述J为所述滑动窗口在所述原始信道频域响应矩阵中滑动的次数，所述L和所述J均为正整数；

第二确定单元，用于对所述第一数据矩阵进行滑动窗口离散傅里叶变换，确定第一子空间矩阵；

估计单元，用于根据所述第一子空间矩阵进行时间偏差估计。

18.一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存储有计算机程序，所述计算机程序用于使所述计算机执行如权利要求1至8中任一项所述的方法。

19.一种时间偏差估计的装置，其特征在于，包括处理器和接口电路；所述接口电路，用于接收计算机执行指令并传输至所述处理器；所述处理器运行所述计算机执行指令以执行如权利要求1-8中任一项所述的方法。

20.一种计算机程序产品，其特征在于，包括：指令，当所述计算机程序产品在计算机上运行时，使得计算机执行如权利要求1-8中任一项所述的方法。

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