CN117042159A - 一种判断信道是否连续的方法、装置和通信设备 - Google Patents

一种判断信道是否连续的方法、装置和通信设备 Download PDF

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CN117042159A CN202311081758.8A CN202311081758A CN117042159A CN 117042159 A CN117042159 A CN 117042159A CN 202311081758 A CN202311081758 A CN 202311081758A CN 117042159 A CN117042159 A CN 117042159A
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Abstract

本申请公开了一种判断信道是否连续的方法、装置和通信设备。判断信道是否连续的方法包括：基于接收信号进行多天线信道估计，得到多天线频域初始信道估计；依次对每个发射数据流到接收天线的信道，执行以下子步骤S1‑S2，S1：将该信道的频域初始信道估计转换为时域信道估计；S2：判断该信道的时域信道估计是否满足预设第一条件；响应于任何一个发射数据流到接收天线的信道的时域信道估计不满足预设第一条件，判定信道不连续。本发明可以用于波束成形接收机中，使接收机根据判断结果决定是否应用跨子载波信道平滑，从而可以在信道连续时应用跨子载波信道平滑，提高接收机性能，以及避免在信道不连续时应用跨子载波信道平滑而导致接收机性能下降。

Description

一种判断信道是否连续的方法、装置和通信设备
技术领域
本申请涉及无线通信领域，特别地，涉及一种用于波束成形接收机判断信道是否连续的方法和装置，以及一种通信设备。
背景技术
发射波束成形(Transmit Beamforming)是一种空间滤波技术，发射机利用发射机到接收机的信道信息，使用波束成形矩阵对发射信号进行变换后再通过多个天线发射，以提高目标接收机的某个性能指标，例如，接收信号功率或信噪比等，从而可以提高通信质量。
发射波束成形技术被广泛地应用于采用正交频分复用(Orthogonal FrequencyDivision Multiplexing，OFDM)调制的各种无线通信系统标准中。例如，在第三代合作伙伴计划(3rd Generation Partnership Project，3GPP)的长期演进(Long Term Evolution，LTE)技术标准及其后续演进标准，以及IEEE 802.11n/ac/ax无线局域网(Wireless LocalArea Network，WLAN)标准中，均使用了发射波束成形技术。
发射机到接收机的信道信息，可以通过隐式或显示方式获得。发射机可以利用时分双工(Time Division Duplexing，TDD)信道互异性，利用接收机发射的信号进行信道估计，隐式地获取信道信息。发射机也可以通过向特定的接收机发送训练序列，接收机基于接收到的训练序列进行信道估计，并将信道估计结果或其计算得到的波束成形矩阵反馈给发射机。
在进行信道估计时，接收机通常可以利用信道的频域相关性，对估计的信道跨子载波应用信道平滑，提高信道估计的质量。然而，在使用发射波束成形技术时，接收机看到的等效信道相当于实际信道与波束成形矩阵相乘后的复合信道。如申请号为2019105476962，名称为“用于应用平滑的波束成形的系统和方法”的专利申请文献记载，由于不同子载波的波束成形向量发生交换、波束成形算法以及量化误差等原因，可能造成接收机收到的信号中，等效信道在子载波间发生突变。
另一方面，由于通信设备的生产厂家众多，通信协议又未对波束成形算法的具体实现进行规定，因此，当不同通信设备厂家生产的通信设备使用波束成形技术进行通信时，可能发生上述信道突变的情况。在这种情况下，如果接收机对估计的信道跨子载波应用信道平滑，则可能会降低信道估计的质量，从而导致接收机性能下降。
发明内容
本申请的一个目的在于提供一种用于波束成形接收机判断信道是否连续的方法和装置，使接收机可以根据信道是否连续，决定是否应用跨子载波信道平滑，从而在信道连续时可以应用跨子载波信道平滑，提高接收机性能，以及避免在信道不连续时应用跨子载波信道平滑而导致接收机性能下降。
本申请的一个方面，提供了一种用于波束成形接收机判断信道是否连续的方法，其包括：基于接收信号进行多天线信道估计，得到多天线频域初始信道估计，多天线频域初始信道估计包括发射数据流到接收天线的信道的频域初始信道估计；依次对每个发射数据流到接收天线的信道，执行以下子步骤S1-S2，S1：将该信道的频域初始信道估计转换为时域信道估计；S2：判断该信道的时域信道估计是否满足预设第一条件；响应于任何一个发射数据流到接收天线的信道的时域信道估计不满足所述预设第一条件，判定信道不连续。
在一些实施例中，依次对每个发射数据流到接收天线的信道，将该信道的频域初始信道估计转换为时域信道估计包括：依次对每个发射数据流到接收天线的信道，对该信道的频域初始信道估计进行IDFT，得到该信道的时域信道估计。
在一些实施例中，预设第一条件为时域信道估计的多径能量集中于预设窗口内。
在一些实施例中，所述方法还包括：响应于每个发射数据流到接收天线的信道的时域信道估计均满足所述预设第一条件，判定当前信道连续。
在一些实施例中，所述方法还包括：响应于每个发射数据流到接收天线的信道的时域信道估计均满足预设第一条件，依次对每个发射数据流到接收天线的信道，执行以下子步骤S3-S5，S3：对该信道的频域初始信道估计沿频域方向进行滤波，得到该信道的频域平滑信道估计；S4：计算该信道的频域平滑信道估计与该信道的频域初始信道估计的差，得到该信道的频域信道估计误差；S5：判断该信道的频域信道估计误差是否满足预设第二条件；响应于任何一个发射数据流到接收天线的信道的频域信道估计误差不满足所述预设第二条件，判定信道不连续。
在一些实施例中，所述方法还包括：响应于每个发射数据流到接收天线的信道的频域信道估计误差均满足所述预设第二条件，判定信道连续。
在一些实施例中，所述预设第二条件为频域信道估计误差在每个子载波的误差功率均不超过预设功率门限。
本申请的第二方面，提供了一种用于波束成形接收机判断信道是否连续的方法，包括：基于接收信号进行多天线信道估计，得到多天线频域初始信道估计，多天线频域初始信道估计包括发射数据流到接收天线的信道的频域初始信道估计；将全部的发射数据流到接收天线的信道按子载波进行累加，得到频域信道估计加总；将所述频域信道估计加总转换为时域信道估计加总；判断所述时域信道估计加总是否满足预设第一条件；响应于所述时域信道估计加总不满足所述预设第一条件，判定信道不连续。
在一些实施例中，预设第一条件为时域信道估计加总的多径能量集中于预设窗口内。
在一些实施例中，所述方法还包括：响应于所述时域信道估计加总满足所述预设第一条件，判定信道连续。
本申请的第三方面，提供了一种用于波束成形接收机判断信道是否连续的方法,包括：基于接收信号进行多天线信道估计，得到多天线频域初始信道估计，多天线频域初始信道估计包括发射数据流到接收天线的信道的频域初始信道估计；依次对每个发射数据流到接收天线的信道，执行以下子步骤S1-S3，S1：对该信道的频域初始信道估计沿频域方向进行滤波，得到该信道的频域平滑信道估计；S2：计算该信道的频域平滑信道估计与该信道的频域初始信道估计的差，得到该信道的频域信道估计误差；S3：判断该信道的频域信道估计误差是否满足预设第二条件；响应于任何一个发射数据流到接收天线的信道的频域信道估计误差不满足所述预设第二条件，判定信道不连续。
在一些实施例中，所述方法还包括：响应于每个发射数据流到接收天线的信道的频域信道估计误差均满足所述预设第二条件，判定信道连续。
在一些实施例中，所述预设第二条件为频域信道估计误差在每个子载波的误差功率均不超过预设功率门限。
本申请的第四方面，提供了一种用于波束成形接收机判断信道是否连续的装置，包括：频域初始信道估计模块，其被配置为基于接收信号进行多天线信道估计，输出多天线频域初始信道估计，所述多天线频域初始信道估计包括发射数据流到接收天线的信道的频域初始信道估计；第一信道处理模块，其被配置为将每个发射数据流到接收天线的信道的频域初始信道估计转换为时域信道估计；以及第一信道连续性判断模块，其被配置为判断每个发射数据流到接收天线的信道的时域信道估计是否满足预设第一条件，响应于任何一个发射数据流到接收天线的信道的时域信道估计不满足所述预设第一条件，判定信道不连续。
在一些实施例中，第一信道连续性判断模块进一步被配置为：响应于每个发射数据流到接收天线的信道的时域信道估计均满足所述预设第一条件，判定信道连续。
在一些实施例中，所述装置还包括：第二信道处理模块，其被配置为对每个发射数据流到接收天线的信道的频域初始信道估计沿频域方向进行滤波，得到该信道的频域平滑信道估计，以及计算该信道的频域平滑信道估计与频域初始信道估计的差，得到该信道的频域信道估计误差；以及第二信道连续性判断模块，其被配置为判断每个发射数据流到接收天线的信道的频域信道估计误差是否满足预设第二条件，响应于任何一个发射数据流到接收天线的信道的频域信道估计误差不满足所述预设第二条件，判定信道不连续。
在一些实施例中，所述装置还包括：第三信道连续性判断模块，其被配置为判断每个发射数据流到接收天线的信道的时域信道估计是否满足预设第一条件，以及该信道的频域信道估计误差是否满足预设第二条件，响应于每个发射数据流到接收天线的信道的时域信道估计均满足所述预设第一条件，且该信道的频域信道估计误差满足所述预设第二条件，判定信道连续。
本申请的第五方面，提供了一种用于波束成形接收机判断信道是否连续的装置，包括：频域初始信道估计模块，其被配置为基于接收信号进行多天线信道估计，输出多天线频域初始信道估计，所述多天线频域初始信道估计包括发射数据流到接收天线的信道的频域初始信道估计；第一信道处理模块，其被配置为将全部的发射数据流到接收天线的信道按子载波进行累加，得到频域信道估计加总，并将所述频域信道估计加总转换为时域信道估计加总；以及第一信道连续性判断模块，其被配置为判断所述时域信道估计加总是否满足预设第一条件，响应于所述时域信道估计加总不满足所述预设第一条件，判定信道不连续。
在一些实施例中，所述预设第一条件为所述时域信道估计加总的多径能量集中于预设窗口内。
在一些实施例中，所述第一信道处理模块进一步被配置为：响应于所述时域信道估计加总满足所述预设第一条件，判定信道连续。
本申请的第六方面，提供了一种用于波束成形接收机判断信道是否连续的装置，包括：频域初始信道估计模块，其被配置为基于接收信号进行多天线信道估计，输出多天线频域初始信道估计，所述多天线频域初始信道估计包括发射数据流到接收天线的信道的频域初始信道估计；第二信道处理模块，其被配置为对每个发射数据流到接收天线的信道的频域初始信道估计沿频域方向进行滤波，得到该信道的频域平滑信道估计，以及计算该信道的频域平滑信道估计与频域初始信道估计的差，得到该信道的频域信道估计误差；以及第二信道连续性判断模块，其被配置为判断每个发射数据流到接收天线的信道的频域信道估计误差是否满足预设第二条件，响应于任何一个发射数据流到接收天线的信道的频域信道估计误差不满足所述预设第二条件，判定信道不连续。
在一些实施例中，所述第二信道连续性判断模块进一步被配置为：响应于每个发射数据流到接收天线的信道的频域信道估计误差均满足所述预设第二条件，判定信道连续。
本申请的第七方面，提供了一种通信设备，其包括处理器和存储有计算机可执行指令的非暂态存储介质，所述计算机可执行指令可被所述处理器执行上述任何一种用于波束成形接收机判断信道是否连续的方法的各个步骤。
本申请的第八方面，提供了一种通信设备，其包括上述任何一种用于波束成形接收机判断信道是否连续的装置。
以上为本申请的概述，可能有简化、概括和省略细节的情况，因此本领域的技术人员应该认识到，该部分仅是示例说明性的，而不旨在以任何方式限定本申请范围。本概述部分既非旨在确定所要求保护主题的关键特征或必要特征，也非旨在作为确定所要求保护主题的范围的辅助手段。
附图说明
通过下面说明书和所附的权利要求书并与附图结合，将会更加充分地清楚理解本申请内容的上述和其他特征。可以理解，这些附图仅描绘了本申请内容的若干实施方式，因此不应认为是对本申请内容范围的限定。通过采用附图，本申请内容将会得到更加明确和详细地说明。
图1示出了发射波束成形技术的原理示意图；
图2示出了本申请的实施例的一种用于波束成形接收机判断信道是否连续的方法200的示意图；
图3示出了本申请的实施例的一种用于波束成形接收机判断信道是否连续的方法300的示意图；
图4示出了本申请的实施例的一种用于波束成形接收机判断信道是否连续的方法400的示意图；
图5A示出了示例信道的频域初始信道估计在各个子载波的响应；
图5B示出了示例信道的频域平滑信道估计在各个子载波的响应；
图5C示出了示例信道的频域信道估计误差在各个子载波的响应；
图6示出了本申请的实施例的一种用于波束成形接收机判断信道是否连续的方法500的示意图；
图7示出了本申请的实施例的一种用于波束成形接收机判断信道是否连续的装置600的示意图；
图8示出了本申请的实施例的一种用于波束成形接收机判断信道是否连续的装置700的示意图；
图9示出了本申请的实施例的一种用于波束成形接收机判断信道是否连续的装置800的示意图；
图10示出了本申请的实施例的一种用于波束成形接收机判断信道是否连续的装置900的示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本申请的技术方案进行详细描述。在附图中，类似的符号通常表示类似的组成部分，除非上下文另有说明。在下文的详细描述、附图和权利要求书中描述的具体实施方式并非用于限定本申请的保护范围。在不偏离本申请的主题的精神或范围的情况下，可以采用其他实施方式，并且可以做出修改、组合、等同替换或其他变化，而所有这些都明确地构成本申请内容的一部分，并包括在本申请的保护范围之内。
图1为本公开的发送波束成形系统的原理示意图，其可以适用于使用发送波束成形技术的各种无线通信系统。
参考图1，发送波束成形系统包括波束成形发射机(Beamformer)10和波束成形接收机(Beamformee)20，波束成形发射机10使用OFDM调制方式向波束成形接收机20发送数据。其中，波束成形发射机10为使用波束成形发送数据的通信设备，波束成形接收机20为相应的接收方。波束成形发射机10具有至少2根发射天线，波束成形接收机20则可以有1根或1根以上的接收天线。一个波束成形发射机10可以使用发送波束成形向1个波束成形接收机20发送数据，也可以使用发送波束成形同时向1个以上的波束成形接收机20发送数据。当波束成形接收机20的数量为1个时，称为单用户波束成形；当波束成形接收机20的数量为2个及以上时，称为多用户波束成形。
对于802.11无线局域网标准中，波束成形发射机10和波束成形接收机20分别对应一个无线站(Station，STA)。对于3GPPLTE标准，波束成形发射机10和波束成形接收机20分别对应支持发射波束成形的LTE基站(Evolved Node B，eNB)和LTE终端(User Equipment，UE)。
为便于本领域技术人员理解，下面以802.11无线局域网标准的单用户波束成形为例，对波束成形技术进行说明。设波束成形发射机10使用NT根发射天线发送Ns个数据流，波束成形接收机20使用NR根接收天线，Ns≤min(NT,NR)，其中，min(NT,NR)表示取NT和NR两者中较小的值。为了使用发送波束成形，发射天线的数量NT应不小于2。波束成形接收机20收到的频域信号可以表示为：
yk＝HkQksk+nk，k＝0，1，…，Nsc-1 (1)
其中，k为子载波编号，Nsc为子载波数量，sk为Ns×1的发送数据向量，nk为NR×1的高斯白噪声向量，Hk为NR×NT的信道矩阵，Hk的第i行第j列的元素Hi，j，k表示从第j根发射天线到第i根接收天线在第k个子载波的信道响应，Qk为将Ns个数据流映射到NT根发射天线的波束成形矩阵，其大小为NT×Ns，其可以通过对Hk做奇异值分解(Singular ValueDecomposition，SVD)或者几何平均分解(Geometric Mean Decomposition，GMD)得到，yk为NR×1的接收数据向量。对于多用户波束成形，主要差别在于针对不同的用户(即不同接收机)使用不同的波束成形矩阵，对于每个波束成形接收机而言，其处理方式与单用户波束成形是相同的，故本公开的方法同样适用于多用户波束成形。
从公式(1)的模型可以看出，波束成形发射机10发射的信号为sk，波束成形接收机20收到的信号为yk，其看到的等效信道矩阵为其大小为NR×Ns。
为了准确地解调出发射的信号，接收机需要估计出等效信道矩阵。接收机可以根据接收信号中的导频信号或训练序列进行信道估计，具体的信道估计方法取决于不同的通信系统的设计和不同的接收机实现方法，本公开不对信道估计的方法进行限制。对于OFDM接收机，在利用接收信号中的导频信号或训练序列进行信道估计之后，为了提高信道估计的准确性，接收机通常进一步对估计的信道跨子载波进行平滑处理，以降低信道估计的噪声，提高解调性能。
然而，如本文背景技术介绍，由于不同子载波的波束成形向量发生交换、波束成形算法以及量化误差等原因，使得波束成形接收机看到的等效信道矩阵在子载波之间存在突变，或者说存在不连续。如果波束成形接收机对信道估计情况不加判断，直接对估计的信道应用信道平滑，则可能导致接收机性能下降。为了克服上述问题，本公开提出一种用于波束成形接收机判断信道是否连续的方法，避免接收机在信道不连续的情况下应用信道平滑导致的性能下降问题。
图2示出了本公开的实施例的一种用于波束成形接收机判断信道是否连续的方法200，其可以用于图1所示的波束成形接收机20中。具体地，方法200包括以下步骤：
在步骤210中，基于接收信号进行多天线信道估计，得到多天线频域初始信道估计。
在该步骤中，波束成形接收机20可以根据接收信号中的导频信号或训练序列进行信道估计，得到各个发射数据流到各个接收天线的信道的频域初始信道估计。
仍以802.11无线局域网标准为例，对于第k个子载波，得到的多天线频域初始信道估计可以表示为信道估计矩阵其中，/>为对接收机20看到的等效信道矩阵/>的一个估计，因此，/>为NR×Ns的矩阵，其第i行第j列的元素/>表示发射天线发出的第j个数据流到第i根接收天线在第k个子载波的频域信道响应的估计。如前文所述，接收机20可以根据接收信号的特点，采用现有技术中的各种信道估计方法进行多天线信道估计，本公开不对信道估计的方法进行限制。
需要指出的是，在一些通信系统中，接收机20根据接收信号中的导频信号或训练序列进行信道估计直接得到的结果可能不是对等效信道矩阵的一个估计，而是对实际信道矩阵Hk的估计，此时，可以对信道估计结果进行简单变换后，例如右乘相应的波束成形矩阵Qk，得到多天线频域初始信道估计矩阵/>然后继续执行后续步骤。
在步骤220中，对发射数据流到接收天线的信道进行遍历，即依次对每个发射数据流到接收天线的信道，执行子步骤221和222。
在子步骤221中，将该信道的频域初始信道估计转换为时域信道估计。
对于子载波k而言，多天线频域初始信道估计矩阵均为NR×Ns的矩阵，该矩阵的第i行第j列的元素/>表示发射天线发出的第j个数据流到第i根接收天线在第k个子载波的信道估计，其中，0≤i＜NR，0≤j＜NS。因此，发射天线发出的第j个数据流到第i根接收天线的信道的频域初始信道估计可以表示为频域序列/>对该频域序列进行离散傅里叶逆变换(Inverse Discret Fouier Transform，IDFT)，可以得到时域序列/>该时域序列为发射天线发出的第j个数据流到第i根接收天线的信道的时域信道估计。
本领域技术人员可以理解，离散傅里叶变换(Discret Fouier Transform，DFT)和离散傅里叶逆变换可以分别采用快速傅里叶变换(Fast Fourir Transform，FFT)和快速傅里叶逆变换(Inverse Fast Fourir Transform，IFFT)来实现。
在子步骤222中，判断该信道的时域信道估计是否满足预设第一条件。响应于任何一个发射数据流到接收天线的信道的时域信道估计不满足预设第一条件，则判定信道不连续(步骤230)；响应于每个发射数据流到接收天线的信道的时域信道估计均满足预设第一条件，则判定信道连续(步骤240)。
如果波束成形导致信道不连续，在时域上反映为时域信道估计出现时延扩展。因此，预设第一条件可以为时域信道估计未出现时延扩展，而如何判断时域信道未出现时延扩展，则可以有多种不同的实现方式。
例如，预设第一条件可以为时域信道估计的多径能量集中于预设窗口内。而判断时域信道估计的多径能量是否集中于预设窗口内，例如，可以采用以下任何一种方法：
(1)判断能量超过预设多径能量阈值pth的多径的时延是否超过预设多径时延τth。如果不超过，则判定该时域信道估计的多径能量集中于预设窗口内，否则，判定该时域信道估计的多径能量未集中于预设窗口内。
(2)判断预设窗口内的多径能量之和与时域信道估计的全部多径的能量之和的比值是否高于预设能量比例门限γth。如果高于，则判定该时域信道估计的多径能量集中于预设窗口内，否则，判定该时域信道估计的多径能量未集中于预设窗口内。
从方法200的上述步骤可以看出，方法200需要对每个数据流到每根接收天线的信道的频域初始信道估计进行IDFT，运算量较大。考虑到如果每个发射数据流到接收天线的信道未发生时延扩展，则将这些信道的时域信道估计累加后，也不会出现时延扩展，而频域信道估计到时域信道估计的变换具有线性性质，即对频域初始信道进行IDFT后再叠加的结果等于对频域初始信道叠加后再进行IDFT的结果，可以对方法200进行改进。
图3示出了本公开的实施例的一种用于波束成形接收机判断信道是否连续的方法300，其可以用于图1所示的波束成形接收机20中。方法300与方法200的主要差别在于方法300对频域初始信道叠加后再进行IDFT，因此只需进行一次IDFT运算，而方法200需要进行多次IDFT运算，因此，方法300的计算量远小于方法200的平均计算量。具体地，方法300包括以下步骤：
在步骤310中，基于接收信号进行多天线信道估计，得到多天线频域初始信道估计。
该步骤与方法200的步骤210相同，通过该步骤，得到多天线频域初始信道估计矩阵
在步骤320中，将多天线频域初始信道估计转化为时域信道估计加总进行处理，该步骤包括子步骤321-322。
在子步骤321中，将全部的发射数据流到接收天线的信道按子载波进行累加，得到频域信道估计加总。
这里，按子载波进行累加，即对每个子载波k，将多天线频域初始信道估计矩阵的全部元素相加，得到累加和/>该过程可以用公式表示为
将全体子载波的频域信道估计的累加组成的序列称为频域信道估计加总。
在子步骤322中，将频域信道估计加总转换为时域信道估计加总。
对频域信道估计加总进行IDFT，得到时域信道估计加总/>
在子步骤323中，判断时域信道估计加总是否满足预设第一条件，响应于时域信道估计加总不满足预设第一条件，则判定信道不连续(步骤330)；响应于时域信道估计加总满足预设第一条件，则判定信道连续(步骤340)。
由于时域信道估计加总仍可视为一种时域信道估计，故这里的预设第一条件可以与方法200的预设第一条件相同，因此，相应地这里的预设第一条件可以为时域信道估计加总的多径能量集中于预设窗口内。
方法200和300主要基于时域信道估计判断信道是否连续，图4示出了本公开的实施例的一种用于波束成形接收机判断信道是否连续的方法400，其主要基于频域信道估计判断信道是否连续。同样的，方法400也可以用于图1所示的波束成形接收机20中。具体地，方法400包括以下步骤：
在步骤410中，基于接收信号进行多天线信道估计，得到多天线频域初始信道估计。
该步骤与方法200的步骤210相同，通过该步骤，得到多天线频域初始信道估计矩阵其中，/>为NR×Ns的矩阵，其第i行第j列的元素/>表示发射天线发出的第j个数据流到第i根接收天线的信道在第k个子载波的响应的估计。
在步骤420中，对发射数据流到接收天线的信道进行遍历，即依次对每个发射数据流到接收天线的信道，执行以下子步骤421-423。
在子步骤421中，对该信道的多天线频域初始信道估计沿频域方向进行滤波，得到该信道的频域平滑信道估计。
发射天线发出的第j个数据流到第i根接收天线的信道的频域初始信道估计可以表示为频域序列其中，/>为矩阵/>的第i行第j列的元素。对/>沿子载波方向进行滤波，得到频域平滑信道估计/> 本领域技术人员可以根据需要，选择合适的滤波器对/>进行平滑，以得到/>
在子步骤422中，计算该信道的频域平滑信道估计与频域初始信道估计的差，得到该信道的频域信道估计误差。
频域信道估计误差反映了频域初始信道估计与频域平滑信道估计的差异程度。对于发射天线发出的第j个数据流到第i根接收天线的信道，频域初始信道估计误差为其频域平滑信道估计/>与频域初始信道估计/>的差，即/> 可以表示为/>其中/>第k个子载波的误差功率为/>
为了便于本领域技术人员理解，图5A-图5C以一个发射数据流到接收天线的信道为例进行说明。其中，图5A示出了该信道的频域初始信道估计在各个子载波的响应，横轴为子载波序号，纵轴为幅度，该信道在第429个子载波处幅度发生跳变；图5B示出了该信道的频域平滑信道估计在各个子载波的响应，横轴为子载波序号，纵轴为幅度；图5C示出了该信道的频域信道估计误差在各个子载波的响应，横轴为子载波序号，纵轴为误差功率。从图5C可以看出，在发生跳变的第429个子载波处，频域信道估计误差功率很高。
在子步骤423中，判断该信道的频域信道估计误差是否满足预设第二条件。响应于任何一个发射数据流到接收天线的信道的频域信道估计误差不满足预设第二条件，判定信道不连续(步骤430)；响应于每个发射数据流到接收天线的信道的频域信道估计误差均满足预设第二条件，判定信道连续(步骤440)。
这里，预设第二条件用于判定频域信道估计误差是否存在异常值。
在一些实施例中，预设第二条件为频域初始信道估计误差在每个子载波的误差功率不超过预设功率门限在一些实施例中，预设功率门限/>可以设置为信道估计噪声功率的若干倍，具体的倍数可以根据需要进行选择。
如果某个信道的频域信道估计误差不满足预设第二条件，则说明该信道的频域平滑信道估计与频域初始信道估计的差异较大，则判定信道不连续。如果频域信道估计误差满足预设第二条件，则说明每个数据流到每个接收天线的信道的频域平滑信道估计与频域初始信道估计的差异较小，则判定信道连续。
方法200和300主要基于时域信道估计判断信道是否连续，方法400主要基于频域信道估计判断信道是否连续。如果将方法200或300与方法400相结合，同时基于时域信道估计和频域信道估计判定信道是否连续，可以进一步提高判断的准确性。基于该原理，将方法200和方法400结合得到的实施例如图6所示。本领域技术人员可以采用类似的方法，将方法300和方法400结合，这里不再详述。
图6示出了本公开的实施例的一种用于波束成形接收机判断信道是否连续的方法500，方法500通过将方法200和方法400结合得到。同样的，方法500也可以用于图1所示的波束成形接收机20中。具体地，方法500包括以下步骤：
在步骤510中，基于接收信号进行多天线信道估计，得到多天线频域初始信道估计。
在步骤520中，对发射数据流到接收天线的信道进行遍历，即依次对每个发射数据流到接收天线的信道，执行子步骤521和522。
在子步骤521中，将该信道的频域初始信道估计转换为时域信道估计。
在子步骤522中，判断该信道的时域信道估计是否满足预设第一条件。响应于任何一个发射数据流到接收天线的信道的时域信道估计不满足预设第一条件，则判定信道不连续(步骤530)；响应于每个发射数据流到接收天线的信道的时域信道估计均满足预设第一条件，则执行步骤540。
在步骤540中，对发射数据流到接收天线的信道进行遍历，即依次对每个发射数据流到接收天线的信道，执行以下子步骤541-543。
在子步骤541中，对该信道的频域初始信道估计沿频域方向进行滤波，得到该信道的频域平滑信道估计。
在子步骤542中，计算该信道的频域平滑信道估计与频域初始信道估计的差，得到该信道的频域信道估计误差。
在子步骤543中，判断该信道的频域信道估计误差是否满足预设第二条件。响应于该信道的频域信道估计误差不满足预设第二条件，判定信道不连续(步骤530)；响应于该信道的频域信道估计误差满足预设第二条件，判定信道连续(步骤550)。
图7示出了根据本公开的一个实施例的一种用于波束成形接收机判断信道是否连续的装置600的示意图。装置600可以应用于波束成形接收机中，用于执行图2所示的方法200。
如图7所示，装置600包括频域初始信道估计模块610、第一信道处理模块620和第一信道连续性判断模块630。
频域初始信道估计模块610被配置为基于接收信号进行多天线信道估计，输出多天线频域初始信道估计。
第一信道处理模块620被配置为将每个发射数据流到接收天线的信道的频域初始信道估计转换为时域信道估计。
第一信道连续性判断模块630被配置为判断每个发射数据流到接收天线的信道的时域信道估计是否满足预设第一条件，响应于任何一个发射数据流到接收天线的信道的时域信道估计不满足预设第一条件，判定信道不连续。在一些实施例中，第一信道连续性判断模块630进一步被配置为响应于每个发射数据流到接收天线的信道的时域信道估计均满足预设第一条件，判定信道连续。
图8示出了根据本公开的一个实施例的一种用于波束成形接收机判断信道是否连续的装置700的示意图。装置700可以应用于波束成形接收机中，用于执行图3所示的方法300。
如图8所示，装置700包括频域初始信道估计模块710、第一信道处理模块720和第一信道连续性判断模块730。
频域初始信道估计模块710被配置为基于接收信号进行多天线信道估计，输出多天线频域初始信道估计。
第一信道处理模块720被配置为将全部的发射数据流到接收天线的信道按子载波进行累加，得到频域信道估计加总，并将频域信道估计加总转换为时域信道估计加总。
第一信道连续性判断模块730被配置为判断时域信道估计加总是否满足预设第一条件，响应于时域信道估计加总不满足预设第一条件，判定信道不连续。在一些实施例中，第一信道连续性判断模块730进一步被配置为响应于时域信道估计加总满足预设第一条件，判定信道连续。
在一些实施例中，预设第一条件为时域信道估计加总的多径能量集中于预设窗口内。
图9示出了根据本公开的一个实施例的一种用于波束成形接收机判断信道是否连续的装置800的示意图。装置800可以应用于波束成形接收机中，用于执行图4所示的方法400。
如图9所示，装置800包括频域初始信道估计模块810、第二信道处理模块820和第二信道连续性判断模块830。
频域初始信道估计模块810被配置为基于接收信号进行多天线信道估计，输出多天线频域初始信道估计。
第二信道处理模块820被配置为对每个发射数据流到接收天线的信道的频域初始信道估计沿频域方向进行滤波，得到该信道的频域平滑信道估计，以及计算该信道的频域平滑信道估计与频域初始信道估计的差，得到该信道的频域信道估计误差。
第二信道连续性判断模块830被配置为判断每个发射数据流到接收天线的信道的频域信道估计误差是否满足预设第二条件，响应于任何一个发射数据流到接收天线的信道的频域信道估计误差不满足预设第二条件，判定信道不连续。在一些实施例中，第二信道连续性判断模块830进一步被配置为，响应于每个发射数据流到接收天线的信道的频域信道估计误差均满足预设第二条件，判定信道连续。
图10示出了根据本公开的一个实施例的一种用于波束成形接收机判断信道是否连续的装置900的示意图。装置900可以应用于波束成形接收机中，用于执行图6所示的方法500。
如图10所示，装置900包括频域初始信道估计模块910、第一信道处理模块920、第一信道连续性判断模块930、第二信道处理模块940、第二信道连续性判断模块950。
频域初始信道估计模块910被配置为基于接收信号进行多天线信道估计，输出多天线频域初始信道估计。
第一信道处理模块920被配置为将每个发射数据流到接收天线的信道的频域初始信道估计转换为时域信道估计。
第一信道连续性判断模块930被配置为判断每个发射数据流到接收天线的信道的时域信道估计是否满足预设第一条件，响应于任何一个发射数据流到接收天线的信道的时域信道估计不满足预设第一条件，判定信道不连续。
第二信道处理模块940被配置为对每个发射数据流到接收天线的信道的频域初始信道估计沿频域方向进行滤波，得到该信道的频域平滑信道估计，以及计算该信道的频域平滑信道估计与频域初始信道估计的差，得到该信道的频域信道估计误差。
第二信道连续性判断模块950被配置为判断每个发射数据流到接收天线的信道的频域信道估计误差是否满足预设第二条件，响应于任何一个发射数据流到接收天线的信道的频域信道估计误差不满足预设第二条件，判定信道不连续。
在一些实施例中，装置900还包括第三信道连续性判断模块960。
第三信道连续性判断模块960被配置为判断每个发射数据流到接收天线的信道的时域信道估计是否满足预设第一条件，以及该信道的频域信道估计误差是否满足预设第二条件，响应于每个发射数据流到接收天线的信道的时域信道估计均满足预设第一条件，且该信道的频域信道估计误差满足预设第二条件，判定信道连续。
上述装置600、700、800和900及各模块的具体实现方式可参见相应的方法实施例的具体描述，这里不再详述。
使用本申请的用于波束成形接收机判断信道是否连续的方法和装置，使接收机可以根据信道是否连续，决定是否应用跨子载波信道平滑。在信道连续时可以应用跨子载波信道平滑以提高接收机性能，以及避免在信道不连续时盲目应用跨子载波信道平滑而导致接收机性能下降。避免盲目应用信道平滑而导致接收机性能不稳定。
本公开还提供了一种通信设备，其包括处理器和存储有计算机可执行指令的非暂态存储介质，其中，计算机可执行指令可被处理器执行，以执行上述任何一个方法实施例中的各个步骤。
此外，本公开还提供了一种通信设备，其包括上述任何一种用于波束成形接收机判断信道是否连续的装置。
本技术领域的一般技术人员可以通过阅读说明书、公开的内容及附图和所附的权利要求书，理解和实施对披露的实施方式的其他改变，在不偏离本公开的权利要求的实质的情况下，均落入本公开的权利要求的保护范围。在权利要求中，措辞“包括”不排除其他的元素和步骤，并且措辞“一”、“一个”不排除复数。在本申请的实际应用中，一个零件、模块可能执行权利要求中所引用的多个技术特征的功能。权利要求中的任何附图标记不应理解为对范围的限制。

Claims (24)

1.一种用于波束成形接收机判断信道是否连续的方法，其特征在于，所述方法包括：
基于接收信号进行多天线信道估计，得到多天线频域初始信道估计，所述多天线频域初始信道估计包括发射数据流到接收天线的信道的频域初始信道估计；
依次对每个发射数据流到接收天线的信道，执行以下子步骤S1-S2：
S1：将该信道的频域初始信道估计转换为时域信道估计；
S2：判断该信道的时域信道估计是否满足预设第一条件，
响应于任何一个发射数据流到接收天线的信道的时域信道估计不满足所述预设第一条件，判定信道不连续。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，依次对每个发射数据流到接收天线的信道，将该信道的频域初始信道估计转换为时域信道估计包括：
依次对每个发射数据流到接收天线的信道，对该信道的频域初始信道估计进行IDFT，得到该信道的时域信道估计。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述预设第一条件为时域信道估计的多径能量集中于预设窗口内。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
响应于每个发射数据流到接收天线的信道的时域信道估计均满足所述预设第一条件，判定当前信道连续。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
响应于每个发射数据流到接收天线的信道的时域信道估计均满足所述预设第一条件，依次对每个发射数据流到接收天线的信道，执行以下子步骤S3-S5：
S3：对该信道的频域初始信道估计沿频域方向进行滤波，得到该信道的频域平滑信道估计；
S4：计算该信道的频域平滑信道估计与该信道的频域初始信道估计的差，得到该信道的频域信道估计误差；
S5：判断该信道的频域信道估计误差是否满足预设第二条件，
响应于任何一个发射数据流到接收天线的信道的频域信道估计误差不满足所述预设第二条件，判定信道不连续。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
响应于每个发射数据流到接收天线的信道的频域信道估计误差均满足所述预设第二条件，判定信道连续。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述预设第二条件为频域信道估计误差在每个子载波的误差功率均不超过预设功率门限。
8.一种用于波束成形接收机判断信道是否连续的方法，其特征在于，所述方法包括：
基于接收信号进行多天线信道估计，得到多天线频域初始信道估计，所述多天线频域初始信道估计包括发射数据流到接收天线的信道的频域初始信道估计；
将全部的发射数据流到接收天线的信道按子载波进行累加，得到频域信道估计加总；
将所述频域信道估计加总转换为时域信道估计加总；
判断所述时域信道估计加总是否满足预设第一条件；
响应于所述时域信道估计加总不满足所述预设第一条件，判定信道不连续。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述预设第一条件为所述时域信道估计加总的多径能量集中于预设窗口内。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
响应于所述时域信道估计加总满足所述预设第一条件，判定信道连续。
11.一种用于波束成形接收机判断信道是否连续的方法，其特征在于，所述方法包括：
基于接收信号进行多天线信道估计，得到多天线频域初始信道估计，所述多天线频域初始信道估计包括发射数据流到接收天线的信道的频域初始信道估计；
依次对每个发射数据流到接收天线的信道，执行以下子步骤S1-S3：
S1：对该信道的频域初始信道估计沿频域方向进行滤波，得到该信道的频域平滑信道估计；
S2：计算该信道的频域平滑信道估计与该信道的频域初始信道估计的差，得到该信道的频域信道估计误差；
S3：判断该信道的频域信道估计误差是否满足预设第二条件，
响应于任何一个发射数据流到接收天线的信道的频域信道估计误差不满足所述预设第二条件，判定信道不连续。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
响应于每个发射数据流到接收天线的信道的频域信道估计误差均满足所述预设第二条件，判定信道连续。
13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述预设第二条件为频域信道估计误差在每个子载波的误差功率均不超过预设功率门限。
14.一种用于波束成形接收机判断信道是否连续的装置，包括：
频域初始信道估计模块，其被配置为基于接收信号进行多天线信道估计，输出多天线频域初始信道估计，所述多天线频域初始信道估计包括发射数据流到接收天线的信道的频域初始信道估计；
第一信道处理模块，其被配置为将每个发射数据流到接收天线的信道的频域初始信道估计转换为时域信道估计；以及
第一信道连续性判断模块，其被配置为判断每个发射数据流到接收天线的信道的时域信道估计是否满足预设第一条件，响应于任何一个发射数据流到接收天线的信道的时域信道估计不满足所述预设第一条件，判定信道不连续。
15.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述第一信道连续性判断模块进一步被配置为：响应于每个发射数据流到接收天线的信道的时域信道估计均满足所述预设第一条件，判定信道连续。
16.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
第二信道处理模块，其被配置为对每个发射数据流到接收天线的信道的频域初始信道估计沿频域方向进行滤波，得到该信道的频域平滑信道估计，以及计算该信道的频域平滑信道估计与频域初始信道估计的差，得到该信道的频域信道估计误差；以及
第二信道连续性判断模块，其被配置为判断每个发射数据流到接收天线的信道的频域信道估计误差是否满足预设第二条件，响应于任何一个发射数据流到接收天线的信道的频域信道估计误差不满足所述预设第二条件，判定信道不连续。
17.根据权利要求16所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
第三信道连续性判断模块，其被配置为判断每个发射数据流到接收天线的信道的时域信道估计是否满足所述预设第一条件，以及该信道的频域信道估计误差是否满足所述预设第二条件，响应于每个发射数据流到接收天线的信道的时域信道估计均满足所述预设第一条件，且该信道的频域信道估计误差满足所述预设第二条件，判定信道连续。
18.一种用于波束成形接收机判断信道是否连续的装置，包括：
频域初始信道估计模块，其被配置为基于接收信号进行多天线信道估计，输出多天线频域初始信道估计，所述多天线频域初始信道估计包括发射数据流到接收天线的信道的频域初始信道估计；
第一信道处理模块，其被配置为将全部的发射数据流到接收天线的信道按子载波进行累加，得到频域信道估计加总，并将所述频域信道估计加总转换为时域信道估计加总；以及
第一信道连续性判断模块，其被配置为判断所述时域信道估计加总是否满足预设第一条件，响应于所述时域信道估计加总不满足所述预设第一条件，判定信道不连续。
19.根据权利要求18所述的装置，其特征在于，所述预设第一条件为所述时域信道估计加总的多径能量集中于预设窗口内。
20.根据权利要求18所述的装置，其特征在于，所述第一信道处理模块进一步被配置为：响应于所述时域信道估计加总满足所述预设第一条件，判定信道连续。
21.一种用于波束成形接收机判断信道是否连续的装置，包括：
频域初始信道估计模块，其被配置为基于接收信号进行多天线信道估计，输出多天线频域初始信道估计，所述多天线频域初始信道估计包括发射数据流到接收天线的信道的频域初始信道估计；
第二信道处理模块，其被配置为对每个发射数据流到接收天线的信道的频域初始信道估计沿频域方向进行滤波，得到该信道的频域平滑信道估计，以及计算该信道的频域平滑信道估计与频域初始信道估计的差，得到该信道的频域信道估计误差；以及
第二信道连续性判断模块，其被配置为判断每个发射数据流到接收天线的信道的频域信道估计误差是否满足预设第二条件，响应于任何一个发射数据流到接收天线的信道的频域信道估计误差不满足所述预设第二条件，判定信道不连续。
22.根据权利要求21所述的装置，其特征在于，所述第二信道连续性判断模块进一步被配置为：响应于每个发射数据流到接收天线的信道的频域信道估计误差均满足所述预设第二条件，判定信道连续。
23.一种通信设备，其包括处理器和存储有计算机可执行指令的非暂态存储介质，所述计算机可执行指令可被所述处理器执行如权利要求1到13任一项所述的方法。
24.一种通信设备，其包括权利要求14到22任一项所述的装置。
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