CN116192207A

CN116192207A - 参数估计方法、相关装置、设备及计算机可读存储介质

Info

Publication number: CN116192207A
Application number: CN202111438624.8A
Authority: CN
Inventors: 刘云; 贺勃翔; 王方刚; 吴子涛
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Current assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Priority date: 2021-11-29
Filing date: 2021-11-29
Publication date: 2023-05-30

Abstract

本申请实施例公开了一种参数估计方法，应用于多输入多输出正交频分复用MIMO‑OFDM系统中的第一终端设备，包括：所述第一终端设备接收第一网络设备的多天线信号，确定所述第一网络设备的子载波数目；基于所述多天线信号和所述子载波数目，估计发射天线数目；将所述发射天线数目发送给至少一个第二终端设备。本申请还对应公开了一种参数估计装置、终端设备及计算机可读存储介质，通过本申请实施例可实现多径场景下MIMO‑OFDM系统中发射天线数目的准确估计。并且该第一终端设备直接将发射天线数目发送给至少一个第二终端设备，次用户可以无需再次估计发射天线数目，从而降低了次用户接收机的复杂度。

Description

参数估计方法、相关装置、设备及计算机可读存储介质

技术领域

本申请涉及通信技术领域，具体涉及一种参数估计方法、参数估计装置、终端设备及计算机可读存储介质。

背景技术

随着物联网、云计算、各类专网和导航等产业的蓬勃发展，移动宽带用户数量以及用户体验速率的增加等等，导致当前频谱资源的供需矛盾日益加剧，尤其是一些非授权用户难以获取频谱，这也在一定程度上限制了通信的可持续发展。而认知无线电技术通过采用灵活的可重新配置参数的软件定义收发设备，使得认知无线电系统能够以最高效的方式使用有限的通信资源。

目前在许多通信系统中通常会采用多输入多输出(Multi-Input Multi-Output，MIMO)-正交频分复用(Orthogonal Frequency-Division Multiplexing，OFDM)技术来提高通信容量和频谱利用率，实现在频率选择性衰落信道下的高速率宽带信号传输。在认知无线电系统中，如何保障MIMO-OFDM信号参数的准确估计是认知用户完成自身参数调整，实现干扰消除等的关键问题。而MIMO-OFDM系统中发射天线数目和信道阶数等参数的确定是估计其它参数的前提，是认知用户完成认知功能的关键步骤，它是后续盲信道估计以及调制编码识别的基础。

现有MIMO-OFDM系统中的发射天线数目和信道阶数估计技术，包括基于信息论准则的方案、基于假设检验的方案以及基于盖尔圆的方案，往往只能单独估计发射天线数目或者信道阶数，在多径情况下，会出现发射天线数目或者信道阶数过估计问题。

发明内容

本申请提供一种参数估计方法、参数估计装置、终端设备及计算机可读存储介质，可以实现多径情况下发射天线数目与信道阶数的准确估计，从而为后续盲信号处理提供可靠的先验信息。

第一方面，本申请提供一种参数估计方法，应用于MIMO-OFDM系统中的第一终端设备，该方法包括：

该第一终端设备接收第一网络设备的多天线信号，确定该第一网络设备的子载波数目；

基于该多天线信号和该子载波数目，估计发射天线数目；

将该发射天线数目发送给至少一个第二终端设备。

本申请实施例中第一终端设备(例如为认知用户或第一次用户)在依据多天线信号和第一网络设备(例如为主用户)子载波数目来估计发射天线数目，可实现多径场景下MIMO-OFDM系统中发射天线数目的准确估计。并且该第一终端设备直接将发射天线数目发送给至少一个第二终端设备(例如为其他次用户)，次用户可以无需再次估计发射天线数目，从而降低了次用户接收机的复杂度。

在一种可能的实施方式中，所述基于所述多天线信号和所述子载波数目，估计发射天线数目，包括：

基于所述多天线信号和所述子载波数目，对时域信号进行处理，包括对该时域信号进行快速傅里叶变换得到频域信号；然后得到所有子载波上的频域信号样本协方差矩阵；

通过构造酉矩阵对所述频域信号样本协方差矩阵进行相似变换，得到第一变换矩阵；

通过构造基于圆心平方的对角矩阵对所述第一变换矩阵进行相似变换，得到第二变换矩阵；

基于所述第二变换矩阵构造判决条件，并基于所述判决条件估计发射天线数目。

本申请实施例为基于盖尔圆方案的改进，在现有盖尔圆方案的基础上构建了基于圆心平方的对角矩阵进行相似变换，从而扩大了信号圆盘、噪声圆盘以及误差项圆盘的区分度，实现了发射天线数目的估计。

在一种可能的实施方式中，所述基于所述判决条件估计发射天线数目，包括：

基于所述判决条件估计得到所有子载波上分别对应的发射天线数目；

将所有子载波中出现次数最多的估计值确定为最终的发射天线数目。

本申请实施例基于判决条件对每个子载波都估计发射天线数目，然后以最大赢投票的方式将所有子载波中出现次数最多的估计值作为最终的发射天线数目，可以实现在高信噪比下对发射天线数目的准确估计，解决了现有技术中高信噪比下发射天线数目估计性能下降的问题，并且在中低信噪比下保持较高的估计准确率，从而进一步提高了多径场景下MIMO-OFDM系统中发射天线数目的估计准确率。

在一种可能的实施方式中，所述方法还包括：

基于所述发射天线数目和K值估计信道阶数。

本申请实施例中第一终端设备在依据多天线信号和第一网络设备子载波数目来估计发射天线数目后，基于所述发射天线数目和K值可实现多径场景下MIMO-OFDM系统中信道阶数的准确估计。

在一种可能的实施方式中，所述估计发射天线数目之后，还包括：

所述第一终端设备基于所述多天线信号和K值构造时域接收信号矢量；

计算所述时域接收信号矢量的样本协方差矩阵；

基于所述时域接收信号矢量的样本协方差矩阵，计算接收信号的信号子空间和噪声子空间；

基于所述信号子空间和所述噪声子空间，构建基于渐近F分布的检验统计量；

基于所述检验统计量进行串行二元假设检验，得到检验结果；

基于估计得到的所述发射天线数目以及所述检验结果，得到信道阶数。

本申请实施例构建了基于渐近F分布的检验统计量，并进行串行二元假设检验来估计信道阶数，可以进一步提高多径场景下，MIMO-OFDM系统中信道阶数的准确估计。

在一种可能的实施方式中，该参数估计方法还可以包括：所述第一终端设备将K值发送给至少一个第二终端设备。

本申请实施例的认知用户可以进一步将K值发送给第二终端设备，例如可以以广播方式发射给其他次用户，那么其他次用户即可基于该K值来估计信道阶数。

第二方面，本申请提供一种参数估计方法，应用于MIMO-OFDM系统中的第二终端设备，包括：

所述第二终端设备接收第一终端设备发送的发射天线数目；其中，所述发射天线数目为所述第一终端设备通过上述第一方面中任一实施方式的方法估计得到的发射天线数目。

本申请实施例中第二终端设备(例如为认知用户或第一次用户以外的其他次用户)可直接接收第一终端设备(例如为认知用户或第一次用户)发送的发射天线数目，次用户可以无需再次估计发射天线数目，从而降低了次用户接收机的复杂度。

在一种可能的实施方式中，该参数估计方法，还包括：

所述第二终端设备接收所述第一终端设备发送的K值；

基于所述K值以及接收到第一网络设备的多天线信号构造时域接收信号矢量；

计算所述时域接收信号矢量的样本协方差矩阵；

基于所述估计得到的所述发射天线数目以及所述检验结果，得到信道阶数。

第三方面，本申请提供一种参数估计装置，应用于MIMO-OFDM系统中的第一终端设备，包括：

接收确定单元，用于接收第一网络设备的多天线信号，确定所述第一网络设备的子载波数目；

第一参数估计单元，用于基于所述多天线信号和所述子载波数目，估计发射天线数目；

第一发送单元，用于将所述发射天线数目发送给至少一个第二终端设备；

第二参数估计单元，用于基于所述发射天线数目和K值估计信道阶数。

在一种可能的实施方式中，所述第一参数估计单元包括：

信号处理单元，用于基于所述多天线信号和所述子载波数目，对时域信号进行处理，得到所有子载波上的频域信号样本协方差矩阵；

第一变换单元，用于通过构造酉矩阵对所述频域信号样本协方差矩阵进行相似变换，得到第一变换矩阵；

第二变换单元，用于通过构造基于圆心平方的对角矩阵对所述第一变换矩阵进行相似变换，得到第二变换矩阵；

发射天线数目估计单元，用于基于所述第二变换矩阵构造判决条件，并基于所述判决条件估计发射天线数目。

在一种可能的实施方式中，所述发射天线数目估计单元包括：

估计数目单元，用于基于所述判决条件估计得到所有子载波上分别对应的发射天线数目；

确定数目单元，用于将所有子载波中出现次数最多的估计值确定为最终的发射天线数目。

在一种可能的实施方式中，所述装置还包括：

在一种可能的实施方式中，所述第二参数估计单元包括：

第一构造单元，用于在所述第一参数估计单元估计发射天线数目之后，基于所述多天线信号和K值构造时域接收信号矢量；

第一计算单元，用于计算所述时域接收信号矢量的样本协方差矩阵；

第二计算单元，用于基于所述时域接收信号矢量的样本协方差矩阵，计算接收信号的信号子空间和噪声子空间；

第二构造单元，用于基于所述信号子空间和所述噪声子空间，构建基于渐近F分布的检验统计量；

第一检验单元，用于基于所述检验统计量进行串行二元假设检验，得到检验结果；

第一阶数估计单元，用于基于估计得到的所述发射天线数目以及所述检验结果，得到信道阶数。

在一种可能的实施方式中，所述第一发送单元还用于将K值发送给至少一个第二终端设备。

第四方面，本申请提供一种参数估计装置，应用于MIMO-OFDM系统中的第二终端设备，包括：

第一接收单元，用于接收第一终端设备发送的发射天线数目；其中，所述发射天线数目为所述第一终端设备通过上述第一方面中任一实施方式的方法估计得到的发射天线数目。

在一种可能的实施方式中，所述第一接收单元还用于接收所述第一终端设备发送的K值；所述装置还包括：

第三构造单元，用于基于所述K值以及接收到第一网络设备的多天线信号构造时域接收信号矢量；

第三计算单元，用于计算所述时域接收信号矢量的样本协方差矩阵；

第四计算单元，用于基于所述时域接收信号矢量的样本协方差矩阵，计算接收信号的信号子空间和噪声子空间；

第四构造单元，用于基于所述信号子空间和所述噪声子空间，构建基于渐近F分布的检验统计量；

第二检验单元，用于基于所述检验统计量进行串行二元假设检验，得到检验结果；

第二阶数估计单元，用于基于所述估计得到的所述发射天线数目以及所述检验结果，得到信道阶数。

第五方面，本申请提供一种终端设备，包括存储器、处理器和收发器；

所述存储器用于存储计算机程序；

所述收发器用于接收和发送数据；

所述处理器用于执行所述存储器中存储的计算机程序，以使所述终端设备执行上述第一方面中任一实施方式的方法。

第六方面，本申请提供一种终端设备，包括存储器、处理器和收发器；

所述存储器用于存储计算机程序；

所述收发器用于接收和发送数据；

所述处理器用于执行所述存储器中存储的计算机程序，以使所述终端设备执行上述第二方面中任一实施方式的方法。

第七方面，本申请提供一种计算机可读存储介质，上述计算机可读存储介质存储有计算机程序，上述计算机程序被处理器执行以实现上述第一方面任意一项或第二方面任意一项所述的方法。

第八方面，本申请提供一种计算机程序产品，当上述计算机程序产品被处理器读取并执行时，上述第一方面任意一项或第二方面任意一项所述的方法将被执行。

上述第二方面至第八方面提供的方案，用于实现或配合实现上述第一方面提供的方法，因此可以与第一方面达到相同或相应的有益效果，此处不再进行赘述。

附图说明

下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作介绍。

图1是本申请实施例提供的一种参数估计方法的系统架构图；

图2是本申请实施例提供的参数估计方法的流程示意图；

图3是本申请实施例中第一终端设备和第二终端设备内部进行参数估计的示意图；

图4是本申请实施例提供的参数估计的性能仿真图；

图5是本申请提供的第一终端设备和第二终端设备内部进行参数估计的另一实施例的示意图；

图6是本申请提供的参数估计的另一实施例的性能仿真图；

图7是本申请实施例提供的一种参数估计装置的结构示意图；

图8是本申请提供的参数估计装置的另一实施例的结构示意图；

图9是本申请实施例提供的一种终端设备的结构示意图；

图10是本申请实施例提供的一种终端设备的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例进行描述。

本申请的说明书和权利要求书及所述附图中的术语“第一”和“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

在本说明书中使用的术语“部件”、“模块”、“系统”等用于表示计算机相关的实体、硬件、固件、硬件和软件的组合、软件、或执行中的软件。例如，部件可以是但不限于，在处理器上运行的进程、处理器、对象、可执行文件、执行线程、程序和/或计算机。通过图示，在计算设备上运行的应用和计算设备都可以是部件。一个或多个部件可驻留在进程和/或执行线程中，部件可位于一个计算机上和/或分布在2个或更多个计算机之间。此外，这些部件可从在上面存储有各种数据结构的各种计算机可读介质执行。部件可例如根据具有一个或多个数据分组(例如来自与本地系统、分布式系统和/或网络间的另一部件交互的二个部件的数据，例如通过信号与其它系统交互的互联网)的信号通过本地和/或远程进程来通信。

首先，对本申请中的部分用语进行解释说明，以便于本领域技术人员理解。

1)、网络设备可以是任意一种具有无线收发功能的设备。包括但不限于：网络设备(例如，网络设备NodeB、演进型网络设备eNodeB、第五代(the fifth generation，5G)通信系统中的网络设备(gNB)、未来通信系统中的网络设备或网络设备、WiFi系统中的接入节点、无线中继节点、无线回传节点)等。网络设备还可以是云无线接入网络(cloud radioaccess network，CRAN)场景下的无线控制器。网络设备还可以是5G网络中的网络设备或未来演进网络中的网络设备；还可以是可穿戴设备或车载设备等。网络设备还可以是小站，传输节点(transmission reference point，TRP)等。当然本申请不限于此。

2)、基站也可称为基站设备，是一种部署在无线接入网用以提供无线通信功能的设备。在不同的无线接入系统中基站的名称可能有所不同，例如在而在通用移动通讯系统(Universal Mobile Telecommunications System，UMTS)网络中基站称为节点B(NodeB)，在LTE网络中的基站称为演进的节点B(evolved NodeB，简称：eNB或者eNodeB)，在未来5G系统中可以称为收发节点(Transmission Reception Point，TRP)网络节点或g节点B(g-NodeB，gNB)。

3)、用户设备(user equipment，UE)是一种具有无线收发功能的设备可以和网络设备进行交互，可以部署在陆地上，包括室内或室外、手持、穿戴或车载；也可以部署在水面上(如轮船等)；还可以部署在空中(例如飞机、气球和卫星上等)。所述UE可以是手机(mobile phone)、平板电脑(Pad)、带无线收发功能的电脑、虚拟现实(Virtual Reality，VR)UE设备、增强现实(Augmented Reality，AR)UE设备、工业控制(industrial control)中的无线UE、无人驾驶(self driving)中的无线UE、远程医疗(remote medical)中的无线UE、智能电网(smart grid)中的无线UE、运输安全(transportation safety)中的无线UE、智慧城市(smart city)中的无线UE、智慧家庭(smart home)中的无线UE等等。本申请的实施例对应用场景不做限定。UE可以是能和网络设备通信的设备。UE有时也可以称为终端设备、接入终端设备、UE单元、UE站、移动站、移动台、远方站、远程终端设备、移动设备、无线通信设备、UE代理或终端装置等。

4)、主用户、认知用户、次用户。在认知无线电系统中可以划分了两种用户：主用户(Primary User，PU)和次用户(Secondary User，SU)。PU可以被称之为授权用户，在授权频段中具有最高优先级去使用该频段的用户；SU一般又可以被称为认知用户，是次于PU优先级的频段用户，需要动态、智能地感知未被PU利用的频谱然后占用并通信，并且保证不与PU造成通信冲突。PU可以是长期演进(Long Term Evolution，LTE)系统发射机、无线局域网(Wireless Fidelity，Wi-Fi)系统发射机或者蓝牙系统发射机，但不局限于上述系统的发射机。SU可以是手机或者客户终端设备(Customer Premise Equipment，CPE)等设备，但也不局限于上述设备。

本申请实施例中的认知用户具体是指在所有SU中先完成MIMO-OFDM系统中的发射天线数目估计的SU，也可以称为第一次用户，然后将估计出的发射天线数目发送给SU中的其他次用户。SU中的其他次用户可以直接接收该认知用户或该第一次用户发送的发射天线数目，自身无需再估计该发射天线数目。

5)、名词“网络”和“系统”经常交替使用或者同时使用，但本领域的技术人员可以理解其含义。信息(information)，信号(signal)，消息(message)，信道(channel)有时可以混用，应当指出的是，在不强调其区别时，其所要表达的含义是二致的。“的(of)”，“相应的(corresponding，relevant)”和“对应的(corresponding)”有时可以混用，应当指出的是，在不强调其区别时，其所要表达的含义是二致的。

为了更好的理解本申请实施例提供的一种参数估计方法，下面先对本申请实施例下面对本申请实施例的系统架构和业务场景进行描述。需要说明的是，本申请描述的系统架构及业务场景是为了更加清楚的说明本申请的技术方案，并不构成对于本申请提供的技术方案的限定，本领域普通技术人员可知，随着系统架构的演变和新业务场景的出现，本申请提供的技术方案对于类似的技术问题，同样适用。

请参见图1，图1是本申请实施例提供的一种参数估计方法的系统架构图，应用于MIMO-OFDM系统中发射天线数目及信道阶数未知的场景，可以包括主用户PU，多个次用户SU(图1中以包括4个SU为例进行说明)。其中，第一次用户SU可以为认知用户，第二次用户SU、第三次用户SU以及第四次用户SU可以为第一次用户周围的次用户，第一SU、第二SU、第三SU和第四SU不知道主用户PU的发射天线数目及信道阶数。

在本申请各个实施例中，第一网络设备即可以为PU，第一终端设备即可以为认知用户或第一SU，第二终端设备即可以为认知用户或第一SU以外的其他SU，例如第二SU、第三SU或第四SU。

在其中一种实施方式中，该系统架构可以为异系统架构的场景。例如PU为工作在LTE Band40的基站，第一SU、第二SU、第三SU和第四SU为工作在2.4GHz附近的手机或者CPE等设备，当这些终端设备使用Wi-Fi下载音乐、网络游戏或者高清视频时，PU发送的LTEBand40信号会干扰这些终端设备的工作，使得数据下载的速度受到影响。

在另一种实施方式中，该系统架构可以为同系统架构的场景。比如PU为LTE基站，其不断的广播与该基站所在小区相关的系统信息(主信息块(Master Information Block，MIB)/系统信息块(System Information Block，SIB))，SU1、SU2、SU3、SU4为该小区内的手机等终端用户，这些终端用户地理位置较为偏僻或者信道环境较为复杂，使得MIB中包含的发射天线数目信令等关键信息由于深衰落等出现丢失的现象，因此导致终端用户无法接入小区，与小区建立联系，完成语音和短信等业务。

若基于信息论准则的方案来估计发射天线数目或者信道阶数，例如包括赤池信息准则(Akaike Information Criterion，AIC)准则以及最小描述长度(MinimumDescription Length，MDL)准则等，该方案通过将矩阵的秩估计问题转换为一个模式选择问题，其中AIC准则可以表示为

这个式子中第一项为最大似然估计的对数形式，第二项为纠正偏移量。MDL准则可以表示为/>

这个式子中第一项与AIC准则保持一致，第二项在原有的基础上考虑了接收信号的长度。通过使上述两个准则最小，便可以估计得到发射天线数目或者信道阶数。

然而，对于基于AIC准则的方案，其在样本数目较多以及高信噪比下，也无法得到100％的估计准确率，而是以概率1过估计。对于基于MDL准则的方案，虽然它可以保证在样本数目较多和高信噪比下实现100％的估计准确率，但是当信噪比较低时，欠估计概率比较高，性能不佳。

若基于假设检验的方案来估计发射天线数目或者信道阶数，比如预测特征值阈值(Predicted Eigenvalue Threshold，PET)方案，该方案利用噪声特征值的一步预测上限，通过一系列串行二元假设检验来确定噪声特征值的位置，从而获取MIMO-OFDM中的发射天线数目或者信道阶数。

然而，对于PET方案，该方案无法准确估计多径场景下MIMO-OFDM中的发射天线数目或者信道阶数。在多径场景下，由于多径和发射天线的耦合，该方案会以概率1过估计发射天线数目或者信道阶数，即使在单径场景，该方案在低信噪比下估计性能也较差。

若基于盖尔圆的方案来估计发射天线数目或者信道阶数，该方案首先计算接收信号的协方差矩阵，对该协方差矩阵进行相似变换之后，计算矩阵中所有盖尔圆半径的值，利用这些盖尔圆半径构造出目标函数，最终估计得到发射天线数目或者信道阶数。

然而，对于盖尔圆方案，该方案只能单独估计发射天线数目或者信道阶数，当多径和多发射天线同时存在时，它会以概率1过估计MIMO-OFDM中的发射天线数目或者信道阶数。

那么在未知PU的任何先验信息的前提下，如何更好地实现发射天线数目及信道阶数的准确估计，为后续盲信号处理提供保障，从而正确解码PU的发送信息，实现PU干扰信号的重构，最终消除PU给终端设备带来的信号干扰；或者为后续终端用户接入小区提供了一种可行的方法，从而保障地理位置较为偏僻的终端用户实现正常的通信。下面结合附图2至图6来描述本申请实施例提供的参数估计方法的实现原理。

图2示出的本申请实施例提供的参数估计方法的流程示意图，图3示出了本申请实施例中第一终端设备和第二终端设备内部进行参数估计的示意图。其中图2可以包括如下步骤：

S200：第一终端设备接收第一网络设备发送的多天线信号；

具体地，如图3所示，第一终端设备可以通过其天线接收第一网络设备发送而来的多天线信号。

具体地，该多天线信号为该第一网络设备通过多根天线发射的OFDM信号。

S202：第一终端设备根据该多天线信号确定该第一网络设备的子载波数目；

具体地，如图3所示，第一终端设备可通过其判断单元以及该多天线信号判断出第一网络设备所处的通信系统，从而确定出该第一网络设备的子载波数目。

例如，若判断出该第一网络设备是LTE支持的子载波宽度为7.5KHZ的通信系统，每个资源块(Resource Block，RB)带宽为180KHZ，那么可以确认出每个RB子载波数目为180/7.5＝24。又如，若判断出该第一网络设备是5G支持的子载波宽度为30KHZ的通信系统，每个资源块(Resource Block，RB)带宽为360KHZ，那么可以确认出每个RB子载波数目为360/30＝12。

S204：第一终端设备基于该多天线信号和子载波数目，对时域信号进行处理，得到所有子载波上的频域信号样本协方差矩阵；

具体地，如图3所示，第一终端设备可通过发射天线估计模块基于从判断模块输入的该多天线信号和子载波数目，对时域信号进行快速傅里叶变换(Fast Fouriertransform，FFT)得到频域信号。然后计算所有子载波上的频域信号样本协方差矩阵，并对矩阵进行分块。具体如公式(1)：

其中Γ_p为第p个子载波对应的样本协方差矩阵；N_r为接收天线的数目；

为矩阵Γ_p的前N_r-1行和前N_r-1列的元素；r为矩阵Γ_p最后一列的前N_r-1构成的向量；/>

为向量r的共轭转置。

S206：第一终端设备通过构造酉矩阵对所述频域信号样本协方差矩阵进行相似变换，得到第一变换矩阵；

具体地，发射天线预估模块可先对矩阵

进行特征值分解得到，如公式(2)：

其中

为(N_r-1)×(N_r-1维的酉矩阵，/>

为矩阵/>

的特征值构成的对角矩阵。

然后，构造如下的酉矩阵，如公式(3)：

再使用酉矩阵U′_p对矩阵Γ_p进行相似变换得到Γ′_p，如公式(4)：

其中*表示共轭；γ为盖尔圆盘的圆心，从上到下圆心大小依次减小；ρ为盖尔圆盘的半径，从上到小半径大小依次减小。

S208：第一终端设备通过构造基于圆心平方的对角矩阵对所述第一变换矩阵进行相似变换，得到第二变换矩阵；

具体地，发射天线预估模块可先构造基于圆心平方的对角矩阵，如公式(5)：

其中

然后，对Γ′_p进行相似变换，如公式(6)：

基于盖尔圆方案的改进，在现有盖尔圆方案的基础上构建了基于圆心平方的对角矩阵进行相似变换，从而扩大了信号圆盘、噪声圆盘以及误差项圆盘的区分度，实现了发射天线数目的估计。

S210：第一终端设备基于所述第二变换矩阵构造判决条件，并基于所述判决条件估计得到所有子载波上分别对应的发射天线数目；将所有子载波中出现次数最多的估计值确定为最终的发射天线数目。

具体地，发射天线预估模块可先构造自适应阈值，如公式(7)：

其中

从信号圆盘开始进行判决，当/>

也即一旦判决条件小于0，停止检测，那么从第p个子载波上估计得到的发射天线数目为/>

以此相同的方式，通过其它子载波信号求得各自的发射天线数目，得到所有子载波上分别对应的发射天线数目。

然后，选取这所有子载波之中出现次数最多的估计值作为最终的发射天线数目估计值。

基于判决条件对每个子载波都估计发射天线数目，然后以最大赢投票的方式将所有子载波中出现次数最多的估计值作为最终的发射天线数目，可以实现在高信噪比下对发射天线数目的准确估计，解决了现有技术中高信噪比下发射天线数目估计性能下降的问题，并且在中低信噪比下保持较高的估计准确率，从而进一步提高了多径场景下MIMO-OFDM系统中发射天线数目的估计准确率。

S212：第一终端设备将该发射天线数目和K值发送给至少一个第二终端设备；

具体地，该K值为一个超参数，用于决定在估计信道阶数中，重新排列接收信号时每根接收天线上选取的样本数目。K值可以应该满足下面这个公式：

其中N_r为接收天线数目，N_t为发射天线数目，L为信道阶数。K值越大，对接收天线数目要求越小，但是对接收样本数目要求越大。第一终端设备选取好超参数K之后，发给其它终端设备使用。

那么后面第一终端设备和第二终端设备将会各自基于所述发射天线数目和K值估计信道阶数。第一终端设备和第二终端设备可以以相同的估计方式进行信道阶数的估计，即都可以下面步骤S214至步骤S222的方式估计信道阶数。

S214：基于所述多天线信号和K值构造时域接收信号矢量；

具体地，如图3所示，第一终端设备和第二终端设备中各自的信道阶数估计模块可以基于获得的多天线信号和K值构造时域接收信号矢量。例如，每根接收天线上取相邻的K个样本进行拼接，重新排列为N_rK维的接收信号矢量yK(n)。

S216：计算所述时域接收信号矢量的样本协方差矩阵Ω；

S218：基于所述时域接收信号矢量的样本协方差矩阵，计算接收信号的信号子空间和噪声子空间；然后基于所述信号子空间和所述噪声子空间，构建基于渐近F分布的检验统计量；

具体地，可通过公式(8)求取重新排列后的接收信号的信号子空间和噪声子空间：

其中d为矩阵Ω进行特征值分解后得到的特征向量，D_x为信号子空间，D_n为噪声子空间。

然后，利用信号子空间和噪声子空间正交的原理得到：

其中

为新的接收信号yK(n)对应的信道矩阵；v(n)为噪声信号；x_K(n)为新的接收信号yK(n)对应的发送信号；N_s为xK(n)的信号长度。

然后，根据公式(10)，构造基于渐近F分布的检验统计量，如公式(10)：

其中，a为

中第q行中的元素的个数，也即在第q个分量(或第q个子信号)中样本数目；b为/>

中第q-1行中的元素的个数，也即在第q-1个分量(或第q-1个子信号)中样本数目。

S220：基于所述检验统计量进行串行二元假设检验，得到检验结果N_t(A+L-1)；

具体地，可以先基于漏报概率设置阈值T_α，如公式(11):

然后，进行串行二元假设检验，如公式(12):

其中假设

表示第q个子信号属于信号子空间，假设/>

表示第q个子信号属于噪声子空间。具体地，可以对q进行一个一个的检验，例如当q为2时，不满足公式(12)，则检验下一个q，即q等3。若直到q等于c时，满足T_q＜T_α，则表明检验满足。

S222：基于估计得到的该发射天线数目以及该检验结果，得到信道阶数。

具体地，信道估计模块可以基于之前估计得到的发射天线数目的信令，结合上面的检验结果求解得到信道阶数L。例如上面举例，q等于c时满足T_q＜T_α，即表明检验满足，那么N_t(K+L-1)即可以等于N_r*K-c+1，由于N_r、N_t和K值都已知，所以求解得到L，并通过该信道估计模块输出该信道阶数。

本申请实施例中第一终端设备在依据多天线信号和第一网络设备子载波数目来估计发射天线数目，可实现多径场景下MIMO-OFDM系统中发射天线数目和信道阶数的准确估计。并且通过构建基于渐近F分布的检验统计量，并进行串行二元假设检验来估计信道阶数，可以进一步提高多径场景下，MIMO-OFDM系统中信道阶数的准确估计。另外，该第一终端设备直接将发射天线数目发送给至少一个第二终端设备，次用户可以无需再次估计发射天线数目，从而降低了次用户接收机的复杂度。

如图4示出的本申请实施例提供的参数估计的性能仿真图，在该仿真中以调制方式为QPSK，传输方式为空分复用，FFT长度为64，循环前缀长度为10，K值为4，漏报概率为0.015，发射天线数目为5，接收天线数目为15，信道阶数为4为例来进行。可以看出本申请图2和图3实施例提供的联合估计方案(Joint Estimation Scheme，JES)，相对于AIC方案、MDL方案和PET方案，在高信噪比下发射天线数目及信道阶数估计性能不下降，在中低信噪比下发射天线数目及信道阶数保持较好的估计性能。

可选地，步骤S212可以是第一终端设备只将该发射天线数目发送给至少一个第二终端设备，不发送K值。那么上述实施例的参数估计方法可以没有步骤S214至步骤S222的执行。可以结合图5示出了本申请提供的第一终端设备和第二终端设备内部进行参数估计的另一实施例的示意图。相对于图3实施例，图5中第一终端设备和第二终端设备可以都没有信道阶数估计模块，不进行上述实施例的信道阶数估计。

图5中第一终端设备的判断单元和发射天线估计模块的功能或工作原理可以与图2和图3中描述的判断单元和发射天线估计模块一样，这里不再赘述。

如图6示出的本申请提供的参数估计的另一实施例的性能仿真图，在该仿真中同样以调制方式为QPSK，传输方式为空分复用，FFT长度为64，循环前缀长度为10，漏报概率为0.015，发射天线数目为5，接收天线数目为15，信道阶数为4为例。可以看出本申请图5实施例提供的参数估计方案，相对于AIC方案、MDL方案和PET方案，在高信噪比下发射天线数目估计性能不下降，在中低信噪比下保持较高的估计准确率。

在其中一种实施方式中，上述实施例提供的参数估计方法中可以是基带数字域的发射天线数目与信道阶数联合估计方案。上述涉及的第一终端设备中的判断单元可以为用于确定主用户子载波数目的基带数字芯片，第一终端设备中的发射天线估计模块可以为嵌入了发射天线数目估计算法的基带数字芯片，第一终端设备中的信道阶数估计模块可以是嵌入了信道阶数估计算法的基带数字芯片。

上述详细阐述了本申请实施例的方法，下面提供了本申请实施例的相关装置和设备。

请参见图7，图7是本申请实施例提供的一种参数估计装置的结构示意图，参数估计装置70即对应上述方法实施例中的第一终端设备，可以包括接收确定单元700、第一参数估计单元702和第一发送单元704，其中：

接收确定单元700用于接收第一网络设备的多天线信号，确定所述第一网络设备的子载波数目；

第一参数估计单元702用于基于该多天线信号和该子载波数目，估计发射天线数目；

第一发送单元704用于将该发射天线数目发送给至少一个第二终端设备。

在一种可能的实现方式中，第一参数估计单元702可以包括：

信号处理单元，用于基于该多天线信号和该子载波数目，对时域信号进行处理，得到所有子载波上的频域信号样本协方差矩阵；

第一变换单元，用于通过构造酉矩阵对该频域信号样本协方差矩阵进行相似变换，得到第一变换矩阵；

第二变换单元，用于通过构造基于圆心平方的对角矩阵对该第一变换矩阵进行相似变换，得到第二变换矩阵；

发射天线数目估计单元，用于基于该第二变换矩阵构造判决条件，并基于该判决条件估计发射天线数目。

在一种可能的实现方式中，该发射天线数目估计单元可以包括：

估计数目单元，用于基于该判决条件估计得到所有子载波上分别对应的发射天线数目；

在一种可能的实现方式中，参数估计装置70还可以包括第二参数估计单元706，用于基于该发射天线数目和K值估计信道阶数。

在一种可能的实现方式中，该第二参数估计单元706可以包括：

第一构造单元，用于在该第一参数估计单元估计发射天线数目之后，基于该多天线信号和K值构造时域接收信号矢量；

第一计算单元，用于计算该时域接收信号矢量的样本协方差矩阵；

第二计算单元，用于基于该时域接收信号矢量的样本协方差矩阵，计算接收信号的信号子空间和噪声子空间；

第二构造单元，用于基于该信号子空间和该噪声子空间，构建基于渐近F分布的检验统计量；

第一检验单元，用于基于该检验统计量进行串行二元假设检验，得到检验结果；

第一阶数估计单元，用于基于估计得到的该发射天线数目以及该检验结果，得到信道阶数。

在一种可能的实现方式中，第一发送单元704还可以用于将K值发送给至少一个第二终端设备。

需要说明的是，本申请实施例中所描述的参数估计装置70中各单元的实现方式可参见上述方法实施例中第一终端设备的相关描述，此处不再赘述。

请参见图8，图8是本申请提供的参数估计装置的另一实施例的结构示意图，参数估计装置80即对应上述方法实施例中的第二终端设备，可以包括第一接收单元800，用于接收第一终端设备发送的发射天线数目；其中，该发射天线数目为该第一终端设备通过上述方法实施例估计得到的发射天线数目。

该第一接收单元800还用于接收该第一终端设备发送的K值；

参数估计装置80还可以包括第三构造单元802、第三计算单元804、第四计算单元806、第四构造单元808、第二检验单元8010和第二阶数估计单元8012，其中：

第三构造单元802用于基于该K值以及接收到第一网络设备的多天线信号构造时域接收信号矢量；

第三计算单元804用于计算该时域接收信号矢量的样本协方差矩阵；

第四计算单元806用于基于该时域接收信号矢量的样本协方差矩阵，计算接收信号的信号子空间和噪声子空间；

第四构造单元808用于基于该信号子空间和该噪声子空间，构建基于渐近F分布的检验统计量；

第二检验单元8010用于基于该检验统计量进行串行二元假设检验，得到检验结果；

第二阶数估计单元8012用于基于该估计得到的该发射天线数目以及该检验结果，得到信道阶数。

需要说明的是，本申请实施例中所描述的参数估计装置80中各单元的实现方式可参见上述方法实施例中第二终端设备的相关描述，此处不再赘述。

如图9所示，图9是本申请实施例提供的一种终端设备的结构示意图。终端设备90即对应上述方法实施例中的第一终端设备，该终端设备90包括至少一个处理器901，至少一个存储器902、收发器903。

处理器901可以是通用中央处理器(CPU)，微处理器，特定应用集成电路(application-specific integrated circuit，ASIC)，或一个或多个用于控制以上方案程序执行的集成电路。处理器901也可以包括基带数字芯片。

收发器903，用于与其他网元或终端设备进行通信，例如通过天线与其他网元进行通信。

存储器902可以是只读存储器(read-only memory，ROM)或可存储静态信息和指令的其他类型的静态存储设备，随机存取存储器(random access memory，RAM)或者可存储信息和指令的其他类型的动态存储设备，也可以是电可擦可编程只读存储器(ElectricallyErasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)、只读光盘(Compact Disc Read-Only Memory，CD-ROM)或其他光盘存储、光碟存储(包括压缩光碟、激光碟、光碟、数字通用光碟、蓝光光碟等)、磁盘存储介质或者其他磁存储设备、或者能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何其他介质，但不限于此。存储器可以是独立存在，通过总线与处理器相连接。存储器也可以和处理器集成在一起。

终端设备90可以包括手机、车机、车载扬声器、车载麦克风等车载设备、平板电脑、桌面型、膝上型、笔记本电脑、超级移动个人计算机(Ultra-mobile Personal Computer，UMPC)、手持计算机、上网本、个人数字助理(Personal Digital Assistant，PDA)、可穿戴电子设备、虚拟现实设备等电子设备。

此外，该终端设备90还可以根据实际需求包括充电管理模块，电源管理模块，电池，音频模块，扬声器，受话器，麦克风，耳机接口，传感器模块，按键，马达，指示器，摄像头，显示屏，以及用户标识模块(Subscriber Identification Module，SIM)卡接口等，这里不再赘述。

本申请实施例中存储器902用于存储执行以上方法实施例流程的应用程序代码，并由处理器901来控制执行。该处理器901用于执行该存储器902中存储的应用程序代码，具体执行：

通过收发器903接收第一网络设备的多天线信号，确定所述第一网络设备的子载波数目；

基于所述多天线信号和所述子载波数目，估计发射天线数目；

通过收发器903将所述发射天线数目发送给至少一个第二终端设备。

在一种可能的实现方式中，处理器901基于所述多天线信号和所述子载波数目，估计发射天线数目，可以包括：

基于所述多天线信号和所述子载波数目，对时域信号进行处理，得到所有子载波上的频域信号样本协方差矩阵；

在一种可能的实现方式中，处理器901基于所述判决条件估计发射天线数目，可以包括：

在一种可能的实现方式中，处理器901还可以执行：

基于所述发射天线数目和K值估计信道阶数。

在一种可能的实现方式中，处理器901基于所述发射天线数目和K值估计信道阶数可以包括：

基于所述多天线信号和K值构造时域接收信号矢量；

计算所述时域接收信号矢量的样本协方差矩阵；

在一种可能的实现方式中，处理器901还可以执行：

通过收发器903将K值发送给至少一个第二终端设备。

需要说明的是，本申请实施例中所描述的终端设备90中各单元的实现方式可参见上述方法实施例中第一终端设备的相关描述，此处不再赘述。

如图10所示，图10是本申请实施例提供的一种终端设备的结构示意图。终端设备100即对应上述方法实施例中的第二终端设备，该终端设备100包括至少一个处理器1001，至少一个存储器1002、收发器1003。

处理器1001可以是通用中央处理器(CPU)，微处理器，特定应用集成电路(application-specific integrated circuit，ASIC)，或一个或多个用于控制以上方案程序执行的集成电路。处理器1001也可以包括基带数字芯片。

收发器1003，用于与其他网元或终端设备进行通信，例如通过天线与其他网元进行通信。

存储器1002可以是只读存储器(read-only memory，ROM)或可存储静态信息和指令的其他类型的静态存储设备，随机存取存储器(random access memory，RAM)或者可存储信息和指令的其他类型的动态存储设备，也可以是电可擦可编程只读存储器(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)、只读光盘(CompactDisc Read-Only Memory，CD-ROM)或其他光盘存储、光碟存储(包括压缩光碟、激光碟、光碟、数字通用光碟、蓝光光碟等)、磁盘存储介质或者其他磁存储设备、或者能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何其他介质，但不限于此。存储器可以是独立存在，通过总线与处理器相连接。存储器也可以和处理器集成在一起。

终端设备100可以包括手机、车机、车载扬声器、车载麦克风等车载设备、平板电脑、桌面型、膝上型、笔记本电脑、超级移动个人计算机(Ultra-mobile PersonalComputer，UMPC)、手持计算机、上网本、个人数字助理(Personal Digital Assistant，PDA)、可穿戴电子设备、虚拟现实设备等电子设备。

此外，该终端设备100还可以根据实际需求包括充电管理模块，电源管理模块，电池，音频模块，扬声器，受话器，麦克风，耳机接口，传感器模块，按键，马达，指示器，摄像头，显示屏，以及用户标识模块(Subscriber Identification Module，SIM)卡接口等，这里不再赘述。

本申请实施例中存储器1002用于存储执行以上方法实施例流程的应用程序代码，并由处理器1001来控制执行。该处理器1001用于执行该存储器1002中存储的应用程序代码，具体执行：

通过收发器1003接收第一终端设备发送的发射天线数目；其中，该发射天线数目为该第一终端设备通过上述方法实施例估计得到的发射天线数目。

在一种可能的实现方式中，处理器1001还可以执行：

接收所述第一终端设备发送的K值；

计算所述时域接收信号矢量的样本协方差矩阵；

需要说明的是，本申请实施例中所描述的终端设备100中各单元的实现方式可参见上述方法实施例中第二终端设备的相关描述，此处不再赘述。

本申请实施例还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中存储有计算机程序，当所述计算机程序在一个或多个处理器上运行时，实现图2所示的实施例所述的方法。

本申请实施例还提供了一种计算机程序或计算机程序产品，当所述计算机程序产品在一个或多个处理器上运行时，实现图2所示的实施例所述的方法。

本申请实施例还提供了一种芯片系统，所述芯片系统包括通信接口和至少一个处理器，该通信接口用于为上述至少一个处理器提供信息输入/输出，和/或，所述通信接口用于为发送或者接收数据。所述处理器用于调用计算机程序(或者计算机指令)，以实现图2所示的实施例中第一终端设备或第二终端设备的处理步骤。

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申请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)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)等。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，该流程可以由计算机程序来指令相关的硬件完成，该程序可存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法实施例的流程。而前述的存储介质包括：ROM或随机存储记忆体RAM、磁碟或者光盘等各种可存储程序代码的介质。

Claims

1.一种参数估计方法，其特征在于，应用于多输入多输出正交频分复用MIMO-OFDM系统中的第一终端设备，包括：

所述第一终端设备接收第一网络设备的多天线信号，确定所述第一网络设备的子载波数目；

将所述发射天线数目发送给至少一个第二终端设备。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述多天线信号和所述子载波数目，估计发射天线数目，包括：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于所述判决条件估计发射天线数目，包括：

4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，还包括：

基于所述发射天线数目和K值估计信道阶数。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述基于所述发射天线数目和K值估计信道阶数包括：

基于所述多天线信号和K值构造时域接收信号矢量；

计算所述时域接收信号矢量的样本协方差矩阵；

6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，还包括：

所述第一终端设备将K值发送给至少一个第二终端设备。

7.一种参数估计方法，其特征在于，应用于多输入多输出正交频分复用MIMO-OFDM系统中的第二终端设备，包括：

所述第二终端设备接收第一终端设备发送的发射天线数目；其中，所述发射天线数目为所述第一终端设备通过权利要求1-6任一项所述的方法估计得到的发射天线数目。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括：

所述第二终端设备接收所述第一终端设备发送的K值；

计算所述时域接收信号矢量的样本协方差矩阵；

9.一种参数估计装置，其特征在于，包括：

第一发送单元，用于将所述发射天线数目发送给至少一个第二终端设备。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述第一参数估计单元包括：

11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述发射天线数目估计单元包括：

12.根据权利要求9-11任一项所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述第二参数估计单元包括：

14.根据权利要求8-13任一项所述的装置，其特征在于，所述第一发送单元还用于将K值发送给至少一个第二终端设备。

15.一种参数估计装置，其特征在于，包括：

第一接收单元，用于接收第一终端设备发送的发射天线数目；其中，所述发射天线数目为所述第一终端设备通过权利要求1-6任一项所述的方法估计得到的发射天线数目。

16.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，所述第一接收单元还用于接收所述第一终端设备发送的K值；所述装置还包括：

17.一种终端设备，其特征在于，包括存储器、处理器和收发器；

所述存储器用于存储计算机程序；

所述收发器用于接收和发送数据；

所述处理器用于执行所述存储器中存储的计算机程序，以使所述终端设备执行如权利要求1至6任意一项所述的方法。

18.一种终端设备，其特征在于，包括存储器、处理器和收发器；

所述存储器用于存储计算机程序；

所述收发器用于接收和发送数据；

所述处理器用于执行所述存储器中存储的计算机程序，以使所述终端设备执行如权利要求7或8所述的方法。

19.一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，所述计算机程序被处理器执行以实现权利要求1至8任意一项所述的方法。

20.一种计算机程序产品，其特征在于，所述计算机程序产品包括指令，当所述计算机程序被计算机执行时，使得所述计算机执行如权利要求1-8中任意一项所述的方法。