CN117395104B - 正交频分复用系统中信道估计方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及通信技术领域，提供了一种正交频分复用系统中信道估计方法及装置。该方法包括：将每条第一信号与其延迟第一码元周期后得到的信号相减，得到该条第一信号对应的第二信号，组合所有的第二信号得到第三信号；依据第三信号构建第一矩阵，将第一矩阵转换拆分为表示信号的第二矩阵和表示信道噪声的第三矩阵；对第二矩阵进行奇异值分解，得到目标正交矩阵，将目标正交矩阵转换拆分为表示信号的第四矩阵和表示信号噪声的第五矩阵；依据第五矩阵以及第七矩阵对应的托普利兹矩阵和傅里叶反变换矩阵，确定第六矩阵；依据第六矩阵和第七矩阵，确定信道估计值。采用上述技术手段，解决现有技术中，OFDM系统中信道估计准确率低的问题。
Description
技术领域
本公开涉及通信技术领域，尤其涉及一种正交频分复用系统中信道估计方法及装置。
背景技术
OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用)，OFDM系统通过将高速串行数据转换为低速并行数据传输，将频率选择性信道转换为频率平坦衰落信道，克服高速数据通信带来的码间串扰(ISI )，提高通信系统传输性能，所以OFDM系统被广泛应用。信道估计在OFDM系统中尤为重要，因为OFDM技术常采用相干解调的方法解调，而相干解调需要知道信道的信息。但是目前OFDM系统中信道估计准确率不能满足实际使用，有待进一步提高。
发明内容
有鉴于此，本公开实施例提供了一种正交频分复用系统中信道估计方法、装置、电子设备及计算机可读存储介质，以解决现有技术中OFDM系统中信道估计准确率低的问题。
本公开实施例的第一方面，提供了一种正交频分复用系统中信道估计方法，包括：接收正交频分复用信号，并将正交频分复用信号按照时间顺序划分为多条第一信号，将每条第一信号与其延迟第一码元周期后得到的信号相减，得到该条第一信号对应的第二信号，组合所有的第二信号得到第三信号；对第三信号以第二码元周期为窗，以预设间距依次滑动取点，得到多条第四信号；利用多条第四信号构建第一矩阵，将第一矩阵转换拆分为表示信号的第二矩阵和表示信道噪声的第三矩阵；对第二矩阵进行奇异值分解，得到目标正交矩阵，将目标正交矩阵转换拆分为表示信号的第四矩阵和表示信号噪声的第五矩阵；依据第五矩阵以及正交频分复用信号对应的第七矩阵对应的托普利兹矩阵和傅里叶反变换矩阵，确定正交频分复用信号对应的估计信号对应的第六矩阵；依据第六矩阵和第七矩阵，确定信道估计值。
本公开实施例的第二方面，提供了一种正交频分复用系统中信道估计装置，包括：接收模块，被配置为接收正交频分复用信号，并将正交频分复用信号按照时间顺序划分为多条第一信号，将每条第一信号与其延迟第一码元周期后得到的信号相减，得到该条第一信号对应的第二信号，组合所有的第二信号得到第三信号；取点模块，被配置为对第三信号以第二码元周期为窗，以预设间距依次滑动取点，得到多条第四信号；拆分模块，被配置为利用多条第四信号构建第一矩阵，将第一矩阵转换拆分为表示信号的第二矩阵和表示信道噪声的第三矩阵；分解模块，被配置为对第二矩阵进行奇异值分解，得到目标正交矩阵，将目标正交矩阵转换拆分为表示信号的第四矩阵和表示信号噪声的第五矩阵；第一确定模块，被配置为依据第五矩阵以及正交频分复用信号对应的第七矩阵对应的托普利兹矩阵和傅里叶反变换矩阵，确定正交频分复用信号对应的估计信号对应的第六矩阵；第二确定模块，被配置为依据第六矩阵和第七矩阵，确定信道估计值。
本公开实施例的第三方面，提供了一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并且可在处理器上运行的计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现上述方法的步骤。
本公开实施例的第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述方法的步骤。
本公开实施例与现有技术相比存在的有益效果是：接收正交频分复用信号，并将正交频分复用信号按照时间顺序划分为多条第一信号，将每条第一信号与其延迟第一码元周期后得到的信号相减，得到该条第一信号对应的第二信号，组合所有的第二信号得到第三信号；对第三信号以第二码元周期为窗，以预设间距依次滑动取点，得到多条第四信号；利用多条第四信号构建第一矩阵，将第一矩阵转换拆分为表示信号的第二矩阵和表示信道噪声的第三矩阵；对第二矩阵进行奇异值分解，得到目标正交矩阵，将目标正交矩阵转换拆分为表示信号的第四矩阵和表示信号噪声的第五矩阵；依据第五矩阵以及正交频分复用信号对应的第七矩阵对应的托普利兹矩阵和傅里叶反变换矩阵，确定正交频分复用信号对应的估计信号对应的第六矩阵；依据第六矩阵和第七矩阵，确定信道估计值。采用上述技术手段，解决现有技术中，OFDM系统中信道估计准确率低的问题，进而提高OFDM系统中信道估计准确率。
附图说明
为了更清楚地说明本公开实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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它的附图。
图1是本公开实施例提供的一种正交频分复用系统中信道估计方法的流程示意图；
图2是本公开实施例提供的一种估计信号对应矩阵计算方法的流程示意图；
图3是本公开实施例提供的一种正交频分复用系统中信道估计装置的结构示意图；
图4是本公开实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本公开实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本公开。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本公开的描述。
图1是本公开实施例提供的一种正交频分复用系统中信道估计方法的流程示意图。图1的正交频分复用系统中信道估计方法可以由计算机或服务器执行。如图1所示，该正交频分复用系统中信道估计方法，包括：
S101，接收正交频分复用信号，并将正交频分复用信号按照时间顺序划分为多条第一信号，将每条第一信号与其延迟第一码元周期后得到的信号相减，得到该条第一信号对应的第二信号，组合所有的第二信号得到第三信号；
S102，对第三信号以第二码元周期为窗，以预设间距依次滑动取点，得到多条第四信号；
S103，利用多条第四信号构建第一矩阵，将第一矩阵转换拆分为表示信号的第二矩阵和表示信道噪声的第三矩阵；
S104，对第二矩阵进行奇异值分解，得到目标正交矩阵，将目标正交矩阵转换拆分为表示信号的第四矩阵和表示信号噪声的第五矩阵；
S105，依据第五矩阵以及正交频分复用信号对应的第七矩阵对应的托普利兹矩阵和傅里叶反变换矩阵，确定正交频分复用信号对应的估计信号对应的第六矩阵；
S106，依据第六矩阵和第七矩阵，确定信道估计值。
本公开实施例提供的信道估计方法应用于正交频分复用系统。具体地：时间顺序可以理解为正交频分复用信号中每条小信号接收时间的顺序；组合所有第二信号也是按照多条第一信号之间的时间顺序组合的；第二信号和第四信号是小信号（对应部分正交频分复用信号），其它信号是大信号（对应整个正交频分复用信号）；第一码元周期、第二码元周期和预设间距的大小可以根据具体情况设置，比如设置第一码元周期大于第二码元周期，常见的第一码元周期和第二码元周期是多个码元周期，预设间距为一个码元周期；利用多条第四信号构建第一矩阵，可以是按照多条第一信号之间的时间顺序（也即是多条第四信号之间的时间顺序），将每条第四信号作为一条列向量，组合得到第一矩阵。
通过线性代数相关知识对第一矩阵D进行处理（化简），最终可以令D=B*W*E+F的形式，其中，B*W*E之前可能还需要乘以相应的系数，E为第二矩阵，F为第三矩阵，第二矩阵用于近似表示信号部分，第三矩阵用于近似表示信道噪声部分。
对信号进行奇异值分解（SVD）可以得到信号的本征值和本征向量，这些本征值和本征向量描述了信号在奇异向量空间的特征。对第二矩阵进行奇异值分解：E=U*Σ*VT，其中U和VT都是正交矩阵，Σ是一个纯对角矩阵，T是转置符号。U为目标正交矩阵，U能在一定程度上代表E的特征。通过线性代数相关知识对U进行处理（化简），最终可以令U=+/>的形式，其中，/>为第四矩阵，代表信号部分，/>之前可能还需要乘以相应的系数，/>为第五矩阵表示信号噪声（E是从D中去掉信道噪声后得到的，但是实际上还可能存在信号噪声）。
信号噪声和信道噪声都是与信号传输相关的概念。信号噪声指的是在信号传输过程中由于干扰等因素引起的信号失真或丢失，从而影响通信质量。而信道噪声则是指在信道传输过程中由于信道本身的不稳定性或者其他干扰因素而引起的信号失真或丢失。
根据本公开实施例提供的技术方案，接收正交频分复用信号，并将正交频分复用信号按照时间顺序划分为多条第一信号，将每条第一信号与其延迟第一码元周期后得到的信号相减，得到该条第一信号对应的第二信号，组合所有的第二信号得到第三信号；对第三信号以第二码元周期为窗，以预设间距依次滑动取点，得到多条第四信号；利用多条第四信号构建第一矩阵，将第一矩阵转换拆分为表示信号的第二矩阵和表示信道噪声的第三矩阵；对第二矩阵进行奇异值分解，得到目标正交矩阵，将目标正交矩阵转换拆分为表示信号的第四矩阵和表示信号噪声的第五矩阵；依据第五矩阵以及正交频分复用信号对应的第七矩阵对应的托普利兹矩阵和傅里叶反变换矩阵，确定正交频分复用信号对应的估计信号对应的第六矩阵；依据第六矩阵和第七矩阵，确定信道估计值。采用上述技术手段，解决现有技术中，OFDM系统中信道估计准确率低的问题，进而提高OFDM系统中信道估计准确率。
在一些实施例中，依据第五矩阵以及正交频分复用信号对应的第七矩阵对应的托普利兹矩阵和傅里叶反变换矩阵，确定正交频分复用信号对应的估计信号对应的第六矩阵，包括：依据第五矩阵中的每条列向量以及第七矩阵对应的托普利兹矩阵和傅里叶反变换矩阵，确定第五矩阵中每条列向量对应的范数值；依据第五矩阵中每条列向量对应的范数值，确定第六矩阵。
在一些实施例中，通过如下公式计算得到第六矩阵A，包括：
其中，表示第五矩阵中第i条列向量，H为共轭转置符号，第五矩阵中共有M条列向量，B和W分别为第七矩阵对应的托普利兹矩阵和傅里叶反变换矩阵，/>为计算范数的符号，/>为第五矩阵中第i条列向量对应的范数值，arg min( )为求取最小特征值对应特征矩阵的符号。
托普利兹矩阵是toeplite(diagonal-constant matrix)矩阵，该矩阵中每条自左上至右下的斜线上的元素相同。托普利兹矩阵和傅里叶反变换矩阵与第七矩阵的维度一致，确定托普利兹矩阵和傅里叶反变换矩阵为现有方法，不再赘述。arg min( )可以看作是求取最小特征值对应特征矩阵的函数。
在一些实施例中，接收N条正交频分复用信号，并将每条正交频分复用信号按照时间顺序划分为L条第一信号，通过计算得到每条正交频分复用信号对应的第六矩阵和第七矩阵；依据每条正交频分复用信号对应的第六矩阵和第七矩阵，确定信道估计值。
为了进一步提高信道估计的准确率，可以使用N条正交频分复用信号进行信道估计。
在一些实施例中，通过如下公式计算得到信道估计值RMSE，包括：
其中，Cj为第i条正交频分复用信号对应的第七矩阵，Aj为第i条正交频分复用信号对应的第六矩阵，为计算范数的符号。
本公开实施例通过RMSE表示信道的相关特性。
在一些实施例中，通过N条路径接收正交频分复用信号，将每条路径接收到的正交频分复用信号作为一条第一信号，多条第一信号之间的时间顺序由N条路径接收时间决定；将每条第一信号与其延迟第一码元周期后得到的信号相减，得到该条第一信号对应的第二信号，组合所有的第二信号得到第三信号；对第三信号以第二码元周期为窗，以预设间距依次滑动取点，得到多条第四信号；利用多条第四信号构建第一矩阵，将第一矩阵转换拆分为表示信号的第二矩阵和表示信道噪声的第三矩阵；对第二矩阵进行奇异值分解，得到目标正交矩阵，将目标正交矩阵转换拆分为表示信号的第四矩阵和表示信号噪声的第五矩阵；依据第五矩阵以及正交频分复用信号对应的第七矩阵对应的托普利兹矩阵和傅里叶反变换矩阵，确定正交频分复用信号对应的估计信号对应的第六矩阵；依据第六矩阵和第七矩阵，确定信道估计值。
需要说明的是，可以用N条路径分别接收正交频分复用信号的部分信息，将N条路径接收到的正交频分复用信号组合起来就是整个正交频分复用信号；也可以用N条路径分别接收正交频分复用信号，通过对N条路径接收到的正交频分复用信号进行对比，进行信道估计。
图2是本公开实施例提供的一种估计信号对应矩阵计算方法的流程示意图。如图2所示，该正交频分复用系统中信道估计方法，包括：
执行如下循环算法：
S201，判断k是否大于S，其中，k为第五矩阵中列向量的序号，k的取值范围在1至S之间，S为第五矩阵中列向量的数量；
S202，当k大于S，求解目标矩阵的最小特征值对应的特征矩阵，将该特征矩阵作为第六矩阵，退出循环算法；
S203，当k不大于S，计算第五矩阵中第k列向量对应的范数值的平方值；
S204，使用目标矩阵加上第五矩阵中第k列向量对应的范数值的平方值更新目标矩阵，目标矩阵的始值为零矩阵；
S205，用k+1的值更新k。
上述所有可选技术方案，可以采用任意结合形成本申请的可选实施例，在此不再一一赘述。
下述为本公开装置实施例，可以用于执行本公开方法实施例。对于本公开装置实施例中未披露的细节，请参照本公开方法实施例。
图3是本公开实施例提供的一种正交频分复用系统中信道估计装置的示意图。如图3所示，该正交频分复用系统中信道估计装置包括：
接收模块301，被配置为接收正交频分复用信号，并将正交频分复用信号按照时间顺序划分为多条第一信号，将每条第一信号与其延迟第一码元周期后得到的信号相减，得到该条第一信号对应的第二信号，组合所有的第二信号得到第三信号；
取点模块302，被配置为对第三信号以第二码元周期为窗，以预设间距依次滑动取点，得到多条第四信号；
拆分模块303，被配置为利用多条第四信号构建第一矩阵，将第一矩阵转换拆分为表示信号的第二矩阵和表示信道噪声的第三矩阵；
分解模块304，被配置为对第二矩阵进行奇异值分解，得到目标正交矩阵，将目标正交矩阵转换拆分为表示信号的第四矩阵和表示信号噪声的第五矩阵；
第一确定模块305，被配置为依据第五矩阵以及正交频分复用信号对应的第七矩阵对应的托普利兹矩阵和傅里叶反变换矩阵，确定正交频分复用信号对应的估计信号对应的第六矩阵；
第二确定模块306，被配置为依据第六矩阵和第七矩阵，确定信道估计值。
本公开实施例提供的信道估计方法应用于正交频分复用系统。具体地：时间顺序可以理解为正交频分复用信号中每条小信号接收时间的顺序；组合所有第二信号也是按照多条第一信号之间的时间顺序组合的；第二信号和第四信号是小信号（对应部分正交频分复用信号），其它信号是大信号（对应整个正交频分复用信号）；第一码元周期、第二码元周期和预设间距的大小可以根据具体情况设置，比如设置第一码元周期大于第二码元周期，常见的第一码元周期和第二码元周期是多个码元周期，预设间距为一个码元周期；利用多条第四信号构建第一矩阵，可以是按照多条第一信号之间的时间顺序（也即是多条第四信号之间的时间顺序），将每条第四信号作为一条列向量，组合得到第一矩阵。
在一些实施例中，拆分模块303还被配置为通过线性代数相关知识对第一矩阵D进行处理（化简），最终可以令D=B*W*E+F的形式，其中，B*W*E之前可能还需要乘以相应的系数，E为第二矩阵，F为第三矩阵，第二矩阵用于近似表示信号部分，第三矩阵用于近似表示信道噪声部分。
在一些实施例中，分解模块304还被配置为对信号进行奇异值分解（SVD）可以得到信号的本征值和本征向量，这些本征值和本征向量描述了信号在奇异向量空间的特征。对第二矩阵进行奇异值分解：E=U*Σ*VT，其中U和VT都是正交矩阵，Σ是一个纯对角矩阵，T是转置符号。U为目标正交矩阵，U能在一定程度上代表E的特征。通过线性代数相关知识对U进行处理（化简），最终可以令U=+/>的形式，其中，/>为第四矩阵，代表信号部分，/>之前可能还需要乘以相应的系数，/>为第五矩阵表示信号噪声（E是从D中去掉信道噪声后得到的，但是实际上还可能存在信号噪声）。
根据本公开实施例提供的技术方案，接收正交频分复用信号，并将正交频分复用信号按照时间顺序划分为多条第一信号，将每条第一信号与其延迟第一码元周期后得到的信号相减，得到该条第一信号对应的第二信号，组合所有的第二信号得到第三信号；对第三信号以第二码元周期为窗，以预设间距依次滑动取点，得到多条第四信号；利用多条第四信号构建第一矩阵，将第一矩阵转换拆分为表示信号的第二矩阵和表示信道噪声的第三矩阵；对第二矩阵进行奇异值分解，得到目标正交矩阵，将目标正交矩阵转换拆分为表示信号的第四矩阵和表示信号噪声的第五矩阵；依据第五矩阵以及正交频分复用信号对应的第七矩阵对应的托普利兹矩阵和傅里叶反变换矩阵，确定正交频分复用信号对应的估计信号对应的第六矩阵；依据第六矩阵和第七矩阵，确定信道估计值。采用上述技术手段，解决现有技术中，OFDM系统中信道估计准确率低的问题，进而提高OFDM系统中信道估计准确率。
在一些实施例中，第一确定模块305还被配置为依据第五矩阵中的每条列向量以及第七矩阵对应的托普利兹矩阵和傅里叶反变换矩阵，确定第五矩阵中每条列向量对应的范数值；依据第五矩阵中每条列向量对应的范数值，确定第六矩阵。
在一些实施例中，第一确定模块305还被配置为通过如下公式计算得到第六矩阵A，包括：
其中，表示第五矩阵中第i条列向量，H为共轭转置符号，第五矩阵中共有M条列向量，B和W分别为第七矩阵对应的托普利兹矩阵和傅里叶反变换矩阵，/>为计算范数的符号，/>为第五矩阵中第i条列向量对应的范数值，arg min( )为求取最小特征值对应特征矩阵的符号。
托普利兹矩阵是toeplite(diagonal-constant matrix)矩阵，该矩阵中每条自左上至右下的斜线上的元素相同。托普利兹矩阵和傅里叶反变换矩阵与第七矩阵的维度一致，确定托普利兹矩阵和傅里叶反变换矩阵为现有方法，不再赘述。
在一些实施例中，第二确定模块306还被配置为接收N条正交频分复用信号，并将每条正交频分复用信号按照时间顺序划分为L条第一信号，通过计算得到每条正交频分复用信号对应的第六矩阵和第七矩阵；依据每条正交频分复用信号对应的第六矩阵和第七矩阵，确定信道估计值。
为了进一步提高信道估计的准确率，可以使用N条正交频分复用信号进行信道估计。
在一些实施例中，第二确定模块306还被配置为通过如下公式计算得到信道估计值RMSE，包括：
其中，Cj为第i条正交频分复用信号对应的第七矩阵，Aj为第i条正交频分复用信号对应的第六矩阵，为计算范数的符号。
在一些实施例中，第二确定模块306还被配置为通过N条路径接收正交频分复用信号，将每条路径接收到的正交频分复用信号作为一条第一信号，多条第一信号之间的时间顺序由N条路径接收时间决定；将每条第一信号与其延迟第一码元周期后得到的信号相减，得到该条第一信号对应的第二信号，组合所有的第二信号得到第三信号；对第三信号以第二码元周期为窗，以预设间距依次滑动取点，得到多条第四信号；利用多条第四信号构建第一矩阵，将第一矩阵转换拆分为表示信号的第二矩阵和表示信道噪声的第三矩阵；对第二矩阵进行奇异值分解，得到目标正交矩阵，将目标正交矩阵转换拆分为表示信号的第四矩阵和表示信号噪声的第五矩阵；依据第五矩阵以及正交频分复用信号对应的第七矩阵对应的托普利兹矩阵和傅里叶反变换矩阵，确定正交频分复用信号对应的估计信号对应的第六矩阵；依据第六矩阵和第七矩阵，确定信道估计值。
在一些实施例中，第一确定模块305还被配置为执行如下循环算法：判断k是否大于S，其中，k为第五矩阵中列向量的序号，k的取值范围在1至S之间，S为第五矩阵中列向量的数量；当k大于S，求解目标矩阵的最小特征值对应的特征矩阵，将该特征矩阵作为第六矩阵，退出循环算法；当k不大于S，计算第五矩阵中第k列向量对应的范数值的平方值；使用目标矩阵加上第五矩阵中第k列向量对应的范数值的平方值更新目标矩阵，目标矩阵的始值为零矩阵；用k+1的值更新k。
需要说明的是，本公开实施例中的“第一”“第二”不具有特殊含义，指示为了区分。比如第一起始位置是起始位置中的一个。当确定了信号的起始位置，对目标信号进行信号粗同步或者信号精同步是常用的技术手段，在此不再赘述。
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本公开实施例的实施过程构成任何限定。
图4是本公开实施例提供的电子设备4的示意图。如图4所示，该实施例的电子设备4包括：处理器401、存储器402以及存储在该存储器402中并且可在处理器401上运行的计算机程序403。处理器401执行计算机程序403时实现上述各个方法实施例中的步骤。或者，处理器401执行计算机程序403时实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能。
示例性地，计算机程序403可以被分割成一个或多个模块/单元，一个或多个模块/单元被存储在存储器402中，并由处理器401执行，以完成本公开。一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述计算机程序403在电子设备4中的执行过程。
电子设备4可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等电子设备。电子设备4可以包括但不仅限于处理器401和存储器402。本领域技术人员可以理解，图4仅仅是电子设备4的示例，并不构成对电子设备4的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如，电子设备还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
处理器401可以是中央处理单元（Central Processing Unit，CPU），也可以是其它通用处理器、数字信号处理器（Digital Signal Processor，DSP）、专用集成电路（Application Specific Integrated Circuit，ASIC）、现场可编程门阵列（Field-Programmable Gate Array，FPGA）或者其它可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
存储器402可以是电子设备4的内部存储单元，例如，电子设备4的硬盘或内存。存储器402也可以是电子设备4的外部存储设备，例如，电子设备4上配备的插接式硬盘，智能存储卡（Smart Media Card，SMC），安全数字（Secure Digital，SD）卡，闪存卡（Flash Card）等。进一步地，存储器402还可以既包括电子设备4的内部存储单元也包括外部存储设备。存储器402用于存储计算机程序以及电子设备所需的其它程序和数据。存储器402还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、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单元、模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元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。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本公开的范围。
在本公开所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/电子设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/电子设备实施例仅仅是示意性的，例如，模块或单元的划分，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，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本公开各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元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。
集成的模块/单元如果以软件功能单元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，本公开实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，计算机程序可以存储在计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可以实现上述各个方法实施例的步骤。计算机程序可以包括计算机程序代码，计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。计算机可读介质可以包括：能够携带计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器（Read-Only Memory，ROM）、随机存取存储器（Random Access Memory，RAM）、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如，在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
以上实施例仅用以说明本公开的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本公开进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本公开各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本公开的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种正交频分复用系统中信道估计方法，其特征在于，包括：
接收正交频分复用信号，并将所述正交频分复用信号按照时间顺序划分为多条第一信号，将每条第一信号与其延迟第一码元周期后得到的信号相减，得到该条第一信号对应的第二信号，组合所有的第二信号得到第三信号；
对所述第三信号以第二码元周期为窗，以预设间距依次滑动取点，得到多条第四信号；
利用多条第四信号构建第一矩阵，将所述第一矩阵转换拆分为表示信号的第二矩阵和表示信道噪声的第三矩阵；
对所述第二矩阵进行奇异值分解，得到目标正交矩阵，将所述目标正交矩阵转换拆分为表示信号的第四矩阵和表示信号噪声的第五矩阵；
依据所述第五矩阵以及所述正交频分复用信号对应的第七矩阵对应的托普利兹矩阵和傅里叶反变换矩阵，确定所述正交频分复用信号对应的估计信号对应的第六矩阵；
依据所述第六矩阵和所述第七矩阵，确定信道估计值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，依据所述第五矩阵以及所述正交频分复用信号对应的第七矩阵对应的托普利兹矩阵和傅里叶反变换矩阵，确定所述正交频分复用信号对应的估计信号对应的第六矩阵，包括：
依据所述第五矩阵中的每条列向量以及所述第七矩阵对应的托普利兹矩阵和傅里叶反变换矩阵，确定所述第五矩阵中每条列向量对应的范数值；
依据所述第五矩阵中每条列向量对应的范数值，确定所述第六矩阵。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，通过如下公式计算得到所述第六矩阵A，包括：
；
其中，表示所述第五矩阵中第i条列向量，H为共轭转置符号，所述第五矩阵中共有M条列向量，B和W分别为所述第七矩阵对应的托普利兹矩阵和傅里叶反变换矩阵，/>为计算范数的符号，/>为所述第五矩阵中第i条列向量对应的范数值，argmin( )为求取最小特征值对应特征矩阵的符号。
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：
接收N条正交频分复用信号，并将每条正交频分复用信号按照时间顺序划分为L条第一信号，通过计算得到每条正交频分复用信号对应的第六矩阵和第七矩阵；
依据每条正交频分复用信号对应的第六矩阵和第七矩阵，确定所述信道估计值。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，通过如下公式计算得到所述信道估计值RMSE，包括：
；
其中，Cj为第i条正交频分复用信号对应的第七矩阵，Aj为第i条正交频分复用信号对应的第六矩阵，为计算范数的符号。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
通过N条路径接收所述正交频分复用信号，将每条路径接收到的正交频分复用信号作为一条第一信号，多条第一信号之间的时间顺序由N条路径接收时间决定；
将每条第一信号与其延迟第一码元周期后得到的信号相减，得到该条第一信号对应的第二信号，组合所有的第二信号得到所述第三信号；
对所述第三信号以第二码元周期为窗，以预设间距依次滑动取点，得到多条第四信号；
利用多条第四信号构建所述第一矩阵，将所述第一矩阵转换拆分为表示信号的第二矩阵和表示信道噪声的第三矩阵；
对所述第二矩阵进行所述奇异值分解，得到所述目标正交矩阵，将所述目标正交矩阵转换拆分为表示信号的第四矩阵和表示信号噪声的第五矩阵；
依据所述第五矩阵以及所述正交频分复用信号对应的第七矩阵对应的托普利兹矩阵和傅里叶反变换矩阵，确定所述正交频分复用信号对应的估计信号对应的第六矩阵；
依据所述第六矩阵和所述第七矩阵，确定所述信道估计值。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，依据所述第五矩阵以及所述正交频分复用信号对应的第七矩阵对应的托普利兹矩阵和傅里叶反变换矩阵，确定所述正交频分复用信号对应的估计信号对应的第六矩阵，包括：
执行如下循环算法：
判断k是否大于S，其中，k为所述第五矩阵中列向量的序号，k的取值范围在1至S之间，S为所述第五矩阵中列向量的数量；
当k大于S，求解目标矩阵的最小特征值对应的特征矩阵，将该特征矩阵作为所述第六矩阵，退出所述循环算法；
当k不大于S，计算所述第五矩阵中第k列向量对应的范数值的平方值；
使用所述目标矩阵加上所述第五矩阵中第k列向量对应的范数值的平方值更新所述目标矩阵，所述目标矩阵的始值为零矩阵；
用k+1的值更新k。
8.一种正交频分复用系统中信道估计装置，其特征在于，包括：
接收模块，被配置为接收正交频分复用信号，并将所述正交频分复用信号按照时间顺序划分为多条第一信号，将每条第一信号与其延迟第一码元周期后得到的信号相减，得到该条第一信号对应的第二信号，组合所有的第二信号得到第三信号；
取点模块，被配置为对所述第三信号以第二码元周期为窗，以预设间距依次滑动取点，得到多条第四信号；
拆分模块，被配置为利用多条第四信号构建第一矩阵，将所述第一矩阵转换拆分为表示信号的第二矩阵和表示信道噪声的第三矩阵；
分解模块，被配置为对所述第二矩阵进行奇异值分解，得到目标正交矩阵，将所述目标正交矩阵转换拆分为表示信号的第四矩阵和表示信号噪声的第五矩阵；
第一确定模块，被配置为依据所述第五矩阵以及所述正交频分复用信号对应的第七矩阵对应的托普利兹矩阵和傅里叶反变换矩阵，确定所述正交频分复用信号对应的估计信号对应的第六矩阵；
第二确定模块，被配置为依据所述第六矩阵和所述第七矩阵，确定信道估计值。
9.一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并且可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7中任一项所述方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7中任一项所述方法的步骤。
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