CN117834045A - 接收信号的来波方向测量方法、装置、设备及介质 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种接收信号的来波方向测量方法、装置、设备及介质，涉及无线通信技术领域，所述方法包括：获取接收信号的频点对应的，所有接收天线在预设时间内接收到的接收信号的上行时域数据，并对上行时域数据去除循环前缀，得到IQ数据；对IQ数据进行时频转换，得到上行频域数据；从上行频域数据中，取出所有子载波频率分别对应的RE数据；基于所有子载波频率分别对应的RE数据，进行相位差求解，得到测量相位差集合；基于测量相位差集合，与接收信号的频点下的多个不同入射角分别对应的理论相位差集合，得到接收信号的来波方向。本发明提高了接收信号的来波方向的测量精度。
Description
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种接收信号的来波方向测量方法、装置、设备及介质。
背景技术
获得接收信号的来波方向的技术已在智能天线领域广泛应用，并且，接收信号的来波方向还可用于进行紧急呼叫定位，提供更高的定位精度。
对于长期演进（Long Term Evolution，LTE）的接收信号的来波方向测量，最常见的有基于幅度比较的比幅测量来波方向方法，有基于相位比较的比相测量来波方向方法，有基于谱估计的空间谱估计测量来波方向方法等。
上述方法一般都是在时域或者频域上进行的，虽然频域上测量的接收信号的来波方向的精度好于时域上测量的，但是频域上测量的接收信号的来波方向的精度还有待提高。
发明内容
本发明提供一种接收信号的来波方向测量方法、装置、设备及介质，用以解决现有技术中来波方向的精度低的缺陷，实现提高来波方向的精度。
本发明提供一种接收信号的来波方向测量方法，包括：
获取接收信号的频点对应的，所有接收天线在预设时间内接收到的所述接收信号的上行时域数据，并对所述上行时域数据去除循环前缀，得到IQ数据；
对所述IQ数据进行时频转换，得到上行频域数据；
从所述上行频域数据中，取出所有子载波频率分别对应的RE数据；所述RE数据包括PUSCH数据和DMRS数据；
基于所述所有子载波频率分别对应的RE数据，进行相位差求解，得到测量相位差集合；所述测量相位差集合包括所有天线组合分别对应的接收信号的测量相位差；所述天线组合包括2个不同的接收天线；
基于所述测量相位差集合，与所述接收信号的频点下的多个不同入射角分别对应的理论相位差集合，得到所述接收信号的来波方向；所述理论相位差集合包括所述所有天线组合分别对应的所述接收信号的理论相位差。
在一些实施例中，所述基于所述所有子载波频率分别对应的RE数据，进行相位差求解，得到测量相位差集合，包括：
将第一接收天线接收到的当前子载波频率对应的RE数据进行共轭后，与第二接收天线接收到的所述当前子载波频率对应的RE数据进行相乘，得到所述当前子载波频率对应相乘结果；所述第一接收天线和所述第二接收天线为当前天线组合包含的2个不同的接收天线；
遍历所有子载波频率，得到所有子载波频率分别对应的相乘结果；
对所有子载波频率分别对应的相乘结果，求取平均值，得到所述当前天线组合对应的平均相乘结果；
对所述平均相乘结果的实部和虚部，求取反正切，得到所述当前天线组合对应的所述接收信号的计算相位差；
根据所述当前天线组合对应的所述接收信号的计算相位差，以及所述接收信号的频点下的所述当前天线组合对应的天线误差和通道误差，得到所述当前天线组合对应的所述接收信号的测量相位差；
遍历所有天线组合，得到所述测量相位差集合。
在一些实施例中，所述基于所述测量相位差集合，与所述接收信号的频点下的多个不同入射角分别对应的理论相位差集合，得到所述接收信号的来波方向，包括：
将所述测量相位差集合，分别与所述接收信号的频点下的多个不同入射角分别对应的理论相位差集合进行余弦相关，得到所述多个不同入射角分别对应的相关值；
根据所述多个不同入射角分别对应的相关值，确定最大相关值对应的入射角；
对所述最大相关值对应的入射角，以及与所述最大相关值对应的入射角前后邻近的两个入射角进行曲线插值拟合，得到所述接收信号的来波方向。
在一些实施例中，所述将所述测量相位差集合，分别与所述接收信号的频点下的多个不同入射角分别对应的理论相位差集合进行余弦相关，得到所述多个不同入射角分别对应的相关值，包括：
对于当前入射角，执行以下操作：
对当前天线组合对应的所述接收信号的所述测量相位差与所述理论相位差之间的差值，求取余弦值；
遍历所有天线组合，得到所有天线组合分别对应的余弦值；
对所述所有天线组合分别对应的余弦值，求取平均值，得到当前入射角对应的相关值；
遍历所有入射角，得到所述多个不同入射角下分别对应的相关值。
在一些实施例中，所述对所述IQ数据进行时频转换，得到上行频域数据，包括：
在对所述IQ数据去掉半个子载波偏移后，先进行FFT变换，后进行FFTshift重排，得到所述上行频域数据。
在一些实施例中，在所述基于所述测量相位差集合，与所述接收信号的频点下的多个不同入射角分别对应的理论相位差集合，得到所述接收信号的来波方向之前，还包括：
根据所有天线组合分别对应的阵元间距，存储不同频点和不同入射角下分别对应的理论相位差集合。
在一些实施例中，在所述获取接收信号的频点对应的，所有接收天线在预设时间内接收到的所述接收信号的上行时域数据之前，还包括：
根据所述接收信号的下行时域数据的同步，对所述接收信号的上行时域数据进行同步。
本发明还提供一种接收信号的来波方向测量装置，包括：
获取模块，用于获取接收信号的频点对应的，所有接收天线在预设时间内接收到的所述接收信号的上行时域数据，并对所述上行时域数据去除循环前缀，得到IQ数据；
时频转换模块，用于对所述IQ数据进行时频转换，得到上行频域数据；
取出模块，用于从所述上行频域数据中，取出所有子载波频率分别对应的RE数据；所述RE数据包括PUSCH数据和DMRS数据；
求解模块，用于基于所述所有子载波频率分别对应的RE数据，进行相位差求解，得到测量相位差集合；所述测量相位差集合包括所有天线组合分别对应的接收信号的测量相位差；所述天线组合包括2个不同的接收天线；
得到模块，用于基于所述测量相位差集合，与所述接收信号的频点下的多个不同入射角分别对应的理论相位差集合，得到所述接收信号的来波方向；所述理论相位差集合包括所述所有天线组合分别对应的所述接收信号的理论相位差。
本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述接收信号的来波方向测量方法。
本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述接收信号的来波方向测量方法。
本发明还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述接收信号的来波方向测量方法。
本发明提供的接收信号的来波方向测量方法、装置、设备及介质，通过获取接收信号的频点对应的，所有接收天线在预设时间内接收到的接收信号的上行时域数据，并对上行时域数据去除循环前缀，得到IQ数据；对IQ数据进行时频转换，得到上行频域数据；从上行频域数据中，取出所有子载波频率分别对应的RE数据；基于所有子载波频率分别对应的RE数据，进行相位差求解，得到测量相位差集合；基于测量相位差集合，与接收信号的频点下的多个不同入射角分别对应的理论相位差集合，得到接收信号的来波方向；本发明通过利用RE数据进行接收信号的来波方向测量，提高了接收信号的来波方向的测量精度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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是本发明提供的接收信号的来波方向测量方法的流程示意图；
图2是本发明提供的4天线的非均匀阵列模型的示意图；
图3是本发明提供的接收信号的来波方向测量装置的结构示意图；
图4是本发明提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
LTE属于第四代移动通信，广泛用于全球的移动终端通信中。LTE信号采样率为30.72MHz，一个时隙为0.5ms（常规为7个OFDM或SC-FDMA符号），一个采样点为1个160点的环前缀（Cyclic Prefix，CP）+2048点的符号，6个采样点为6个144点的CP+2048点的符号，一个子帧为1ms（30720点），一个无线帧为10ms，一个子载波间隔为15K（即1个资源元素（Resource Element，RE）），一个资源块（Resource Block，RB）为12个子载波对应的180K，参考信号存在于时隙中。在一个1ms的子帧内，频点不变，共有14个符号，每个符号长度为2048点。
LTE下行信号为正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM），上行信号为单载波频分多址（Single-Carrier Frequency Division MultipleAccess，SC-FDMA）。上行信号中包括物理上行共享信道（Physical Uplink SharedChannel，PUSCH）、解调参考信号（Demodulation Reference Signal，DMRS）和探测参考信号（Sounding Reference Signal，SRS）。
其中，PUSCH和DMRS是存在的，而SRS不一定存在。PUSCH存在于除DMRS的符号以外的所有符号位置，DMRS存在于每个时隙倒数的第4个符号上，即1个子帧中有2个DMRS，这2个DMRS不一定相同，且DMRS在频域上占用所有可用子载波。
例如，6个RB的SC-FDMA（频分双工（Frequency Division Duplex，FDD)）的上行时频网格，频域上有72个子载波，而1个帧包括10个子帧，1个子帧中有两个时隙，1个时隙有7个符号，则1个帧共有102/>7=140个符号。DMRS存在于每个时隙倒数的第4个符号上，占用本符号所有可用的72个子载波，PUSCH占用除DMRS外的所有子载波，SRS不存在。
现有的在频域上测量来波方向方法，仅仅使用了DMRS，没有充分利用所有频域数据进行测量来波方向，导致来波方向的测量精度低。
本发明提供一种接收信号的来波方向测量方法，用以解决现有技术中来波方向的精度低的缺陷，实现提高来波方向的精度。
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。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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1是本发明提供的接收信号的来波方向测量方法的流程示意图，如图1所示，本发明提供一种接收信号的来波方向测量方法，该方法包括以下步骤：
步骤110，获取接收信号的频点对应的，所有天线在预设时间内接收到的接收信号的上行时域数据，并对上行时域数据去除循环前缀，得到IQ数据。
具体地，确定接收信号的频点，获取接收信号的频点对应的，所有接收天线在预设时间内接收到的接收信号的上行时域数据。上行时域数据可以为以子帧为单位的数据，或者以帧为单位的数据等。
在上行时域数据为以子帧为单位的数据时，预设时间可以为1ms；在上行时域数据为以帧为单位的数据时，预设时间可以为10ms。
去除上行时域数据中的循环前缀，得到每个符号长度为2048点的同相正交信号(In-phase Quadrature，IQ)数据。
步骤120，对IQ数据进行时频转换，得到上行频域数据。
具体地，时频转换是将时域数据转换为频域数据的处理。对IQ数据进行时频转换，可以得到上行频域数据。
步骤130，从上行频域数据中，取出所有子载波频率分别对应的RE数据。
具体地，从上行频域数据中，取出所有子载波频率分别对应的RE数据。RE数据包括PUSCH数据和DMRS数据。
例如，所有子载波频率为从到/>（m为正整数），从上行频域数据中，取出/>到分别对应的RE数据。
对于一个当前符号而言，RE数据是指针对某个用户在当前符号上的所有PUSCH数据和DMRS数据，RE数据最多为2048点中取1200点。
步骤140，基于所有子载波频率分别对应的RE数据，进行相位差求解，得到测量相位差集合。
具体地，将任意2个不同的接收天线视为一个天线组合。例如，接收端有接收天线1、接收天线2、接收天线3和接收天线4，则所有天线组合为接收天线12、接收天线13、接收天线14、接收天线23、接收天线24和接收天线34。
对于任一天线组合而言，由于2个不同的接收天线之间存在间距，因此，同一接收信号到达这2个接收天线的相位是不同的，即2个不同的接收天线分别接收到的信号之间存在相位差。
以当前天线组合为例，基于当前天线组合接收到的所有子载波频率分别对应的RE数据，进行相位差求解，得到当前天线组合对应的接收信号的测量相位差。遍历所有天线组合，得到测量相位差集合。测量相位差集合包括所有天线组合分别对应的接收信号的测量相位差。
步骤150，基于测量相位差集合，与接收信号的频点对应的多个不同入射角下的理论相位差集合，得到接收信号的来波方向。
具体地，可以根据入射角的取值范围，将该取值范围均匀划分多个不同的入射角。例如，入射角的取值范围为，将/>以10°为间隔，划分不同的入射角。
本地存储了在不同频点下和不同入射角下，所有天线组合分别对应的接收信号的理论相位差，即一个频点下有多个入射角，一个入射角下有一个理论相位差集合，理论相位差集合包括所有天线组合分别对应的接收信号的理论相位差。
在本地存储中查找接收信号的频点下的多个不同入射角分别对应的理论相位差集合。
可选地，在本地存储中查找不到接收信号的频点的情况下，将本地存储中与接收信号的频点最接近的频点，作为接收信号的频点。将该最接近频点下的多个不同入射角分别对应的理论相位差集合，作为接收信号的频点下的多个不同入射角分别对应的理论相位差集合。
在得到接收信号的频点下的多个不同入射角分别对应的理论相位差集合之后，将测量相位差集合，分别与多个不同入射角分别对应的理论相位差集合进行比较，可以将与测量相位差集合相同或最接近的理论相位差集合对应的入射角，作为接收信号的来波方向。
本发明提供的接收信号的来波方向测量方法，通过获取接收信号的频点对应的，所有接收天线在预设时间内接收到的接收信号的上行时域数据，并对上行时域数据去除循环前缀，得到IQ数据；对IQ数据进行时频转换，得到上行频域数据；从上行频域数据中，取出所有子载波频率分别对应的RE数据；基于所有子载波频率分别对应的RE数据，进行相位差求解，得到测量相位差集合；基于测量相位差集合，与接收信号的频点下的多个不同入射角分别对应的理论相位差集合，得到接收信号的来波方向；本发明通过利用RE数据进行接收信号的来波方向测量，提高了接收信号的来波方向的测量精度。
在一些实施例中，对IQ数据进行时频转换，得到上行频域数据，包括：
在对IQ数据去掉半个子载波偏移后，先进行FFT变换，后进行FFTshift重排，得到上行频域数据。
具体地，先将IQ数据去掉半个子载波偏移后，然后进行快速傅里叶变换（FastFourier Transform，FFT），实现将时域数据变化为频域数据，最后进行FFTshift重排，将左右两边的数据进行对换。
例如，FFTshift为对原始的[1到2048]顺序的FFT结果，重新排列成[1025到2048，1到1024]的顺序，对应频率的-fs/2到fs/2-fs/2048，fs为30.72MHz的采样率。
上行频域数据的表达式如下所示：
式中，表示上行频域数据；/>表示IQ数据。
本发明提供的接收信号的来波方向测量方法，通过先去掉半个子载波偏移，然后进行FFT变换和FFTshift重排，实现了将IQ数据转换为上行频域数据。
在一些实施例中，基于所有子载波频率分别对应的RE数据，进行相位差求解，得到测量相位差集合，包括：
将第一接收天线接收到的当前子载波频率对应的RE数据进行共轭后，与第二接收天线接收到的当前子载波频率对应的RE数据进行相乘，得到当前子载波频率对应相乘结果；第一接收天线和第二接收天线为当前天线组合包含的2个不同的接收天线；
遍历所有子载波频率，得到所有子载波频率分别对应的相乘结果；
对所有子载波频率分别对应的相乘结果，求取平均值，得到当前天线组合对应的平均相乘结果；
对平均相乘结果的实部和虚部，求取反正切，得到当前天线组合对应的接收信号的计算相位差；
根据当前天线组合对应的所述接收信号的计算相位差，以及接收信号的频点下的当前天线组合对应的天线误差和通道误差，得到当前天线组合对应的接收信号的测量相位差；
遍历所有天线组合，得到测量相位差集合。
具体地，假设第一接收天线为接收天线，第二接收天线为接收天线/>，所有子载波频率为从/>到/>，则接收天线/>和接收天线/>组成的天线组合对应的平均相乘结果的表达式如下所示：
式中，表示接收天线/>和接收天线/>组成的天线组合对应的平均相乘结果；表示接收天线/>接收到的子载波频率/>对应的RE数据；/>表示接收天线/>接收到的子载波频率/>对应的RE数据；/>表示求共轭；/>表示接收天线/>接收到的子载波频率/>对应的RE数据；/>表示接收天线/>接收到的子载波频率/>对应的RE数据；/>表示子载波频率数量。
接收天线和接收天线/>组合的天线组合对应的接收信号的计算相位差的表达式如下所示：
式中，表示接收天线/>和接收天线/>组成的天线组合对应的接收信号的计算相位差，/>表示求反切，范围为/>；/>表示/>的虚部，表示/>的实部；/>表示接收天线/>和接收天线/>组合的天线组合对应的平均相乘结果。
在得到接收天线和接收天线/>组成的天线组合对应的接收信号的计算相位差，还需要对计算相位差进行校准，采用接收信号的频点下的校准表进行校准，校准表包括不同天线组合对应的天线误差和通道误差。
接收天线和接收天线/>组成的天线组合对应的接收信号的测量相位差的表达式如下所示：
式中，表示接收天线/>和接收天线/>组成的天线组合对应的接收信号的测量相位差；/>表示接收天线/>和接收天线/>组成的天线组合对应的接收信号的计算相位差；表示接收信号的频点下的接收天线/>和接收天线/>组成的天线组合对应的天线误差；表示接收信号的频点下的接收天线/>和接收天线/>组成的天线组合对应的通道误差。
按照上述公式，遍历所有天线组合，得到测量相位差集合。
本发明提供的接收信号的来波方向测量方法，通过先得到当前天线组合对应的接收信号的计算相位差，再通过接收信号的频点下的当前天线组合对应的天线误差和通道误差，对当前天线组合对应的接收信号的计算相位差进行修正，提高了当前天线组合对应的接收信号的测量相位差的准确度，进一步提高了测量相位差集合的准确度，有利于提高后续接收信号的来波方向的测量精度。
在一些实施例中，基于测量相位差集合，与接收信号的频点下的多个不同入射角分别对应的理论相位差集合，得到接收信号的来波方向，包括：
将测量相位差集合，分别与接收信号的频点下的多个不同入射角分别对应的理论相位差集合进行余弦相关，得到多个不同入射角分别对应的相关值；
根据多个不同入射角分别对应的相关值，确定最大相关值对应的入射角；
对最大相关值对应的入射角，以及与最大相关值对应的入射角前后邻近的两个入射角进行曲线插值拟合，得到接收信号的来波方向。
具体地，一个入射角对应一个理论相位差集合。在接收信号的频点下，将测量相位差集合与每个入射角对应的理论相位差集合进行余弦相关，得到每个入射角对应的相关值。例如，多个不同的入射角有k个的情况下，进行k次余弦相关，得到k个相关值。
从多个不同入射角分别对应的相关值中，确定最大相关值；根据最大相关值，确定最大相关值对应的入射角。最大相关值对应的入射角可以认为是初始的接收信号的初始来波方向。
对最大相关值对应的入射角，以及与最大相关值对应的入射角前后邻近的两个入射角进行曲线插值拟合，将拟合得到的入射角作为接收信号的来波方向。
例如，多个不同的入射角有k个，分别为从、/>到/>，若最大相关值对应的入射角为/>，则对入射角/>、/>和/>进行曲线插值拟合，将拟合得到的入射角作为接收信号的来波方向。
本发明提供的接收信号的来波方向测量方法，通过将测量相位差集合，分别与接收信号的频点下的多个不同入射角分别对应的理论相位差集合进行余弦相关，得到多个不同入射角分别对应的相关值；确定最大相关值对应的入射角，对最大相关值对应的入射角，以及与最大相关值对应的入射角前后邻近的两个入射角进行曲线插值拟合，得到接收信号的来波方向，此过程进一步提高接收信号的来波方向的测量精度。
在一些实施例中，将测量相位差集合，分别与接收信号的频点下的多个不同入射角分别对应的理论相位差集合进行余弦相关，得到多个不同入射角分别对应的相关值，包括：
对于当前入射角，执行以下操作：
对当前天线组合对应的接收信号的测量相位差与理论相位差之间的差值，求取余弦值；
遍历所有天线组合，得到所有天线组合分别对应的余弦值；
对所有天线组合分别对应的余弦值，求取平均值，得到当前入射角对应的相关值；
遍历所有入射角，得到多个不同入射角下分别对应的相关值。
具体地，假设接收端有接收天线1、接收天线2、接收天线3和接收天线4，测量相位差集合。多个不同的入射角有k个，分别为从/>、/>到/>，当前入射角为/>。当前入射角/>对应的理论相位差集合。
当前入射角对应的相关值的表达式如下所示：
式中，表示接收信号的频点，/>表示当前入射角，/>表示接收信号的频点下当前入射角对应的相关值，/>表示接收天线1和接收天线2组成的天线组合对应的测量相位差；/>表示接收天线1和接收天线2组成的天线组合对应的理论相位差；/>表示接收天线1和接收天线3组成的天线组合对应的测量相位差；/>表示接收天线1和接收天线3组成的天线组合对应的理论相位差；/>表示接收天线3和接收天线4组成的天线组合对应的测量相位差；/>表示接收天线3和接收天线4组成的天线组合对应的理论相位差。
本发明提供的接收信号的来波方向测量方法，通过对当前天线组合对应的接收信号的所述测量相位差与所述理论相位差之间的差值，求取余弦值，遍历所有天线组合，得到所有天线组合分别对应的余弦值；对所有天线组合分别对应的余弦值，求取平均值，得到当前入射角对应的相关值，此过程实现了获取当前入射角对应的相关值。
在一些实施例中，在基于所述测量相位差集合，与所述接收信号的频点下的多个不同入射角分别对应的理论相位差集合，得到接收信号的来波方向之前，还包括：
根据所有天线组合分别对应的阵元间距，存储不同频点和不同入射角下分别对应的理论相位差集合。
具体地，图2是本发明提供的4天线的非均匀阵列模型的示意图，如图2所示，信号以入射角分别到达接收天线1的阵元、接收天线2的阵元、接收天线3的阵元和接收天线4的阵元，接收天线1的阵元与接收天线2的阵元之间的间距为/>，接收天线2的阵元与接收天线3的阵元之间的间距为/>，接收天线3的阵元与接收天线4的阵元之间的间距为/>。
当接收信号为窄带远场平面波时，接收天线2的阵元与接收天线1的阵元之间的波程差的表达式如下所示：
式中，表示接收天线1的阵元与接收天线2的阵元之间的间距，/>表示入射角，表示接收天线1与接收天线2组成的天线组合对应的理论相位差，/>表示光速，/>表示频率。
将上式变形，可以得到接收天线1与接收天线2组成的天线组合对应的理论相位差的表达式如下所示：
扩展到所有的天线组合，可以得到所有天线组合分别对应的理论相位差如下所示：
式中，表示接收天线1与接收天线2组成的天线组合对应的理论相位差；/>表示接收天线1与接收天线3组成的天线组合对应的理论相位差；/>表示接收天线1与接收天线4组成的天线组合对应的理论相位差；/>表示接收天线2与接收天线3组成的天线组合对应的理论相位差；/>表示接收天线2与接收天线4组成的天线组合对应的理论相位差；/>表示接收天线3与接收天线4组成的天线组合对应的理论相位差；/>表示接收天线1的阵元与接收天线2的阵元之间的间距；/>表示接收天线2的阵元与接收天线3的阵元之间的间距；/>表示接收天线3的阵元与接收天线4的阵元之间的间距；/>表示入射角，/>表示光速，/>表示频率。
改变上式中的入射角和频率/>，可以得到不同频点和不同入射角下，所有天线组合分别对应的接收信号的理论相位差，即得到不同频点和不同入射角下分别对应的理论相位差集合，并对得到的不同频点和不同入射角下分别对应的理论相位差集合进行存储。
本发明提供的接收信号的来波方向测量方法，通过根据所有天线组合分别对应的阵元间距，存储不同频点和不同入射角下分别对应的理论相位差集合，有利于后续确定接收信号的来波方向。
在一些实施例中，在获取接收信号的频点对应的，所有接收天线在预设时间内接收到的接收信号的上行时域数据之前，还包括：
根据接收信号的下行时域数据的同步，对接收信号的上行时域数据进行同步。
具体的，对接收信号的下行时域数据进行同步，再根据接收信号的下行时域数据的同步，对接收信号的上行时域数据进行同步。
本发明提供的接收信号的来波方向测量方法，通过根据接收信号的下行时域数据的同步，对接收信号的上行时域数据进行同步，以便获取子载波位置。
对于一个用户，只用2个DMRS的常规求解只能求得2个方位角，而本发明提供的来波方向测量方法，由于测量的时间长度为一个符号，则可以根据每1ms子帧数据，求得14个符号对应的14个方位角，后续可以对这14个方位角进行求平均或方差的操作，以进一步提高来波方向测量的精度。如果存在多用户，可以同时分别对多用户进行同样的来波方向测量。
本发明提供的接收信号的来波方向测量方法还可以扩展到比幅和频谱估计等来波方向测量方面。
下面对本发明提供的接收信号的来波方向测量装置进行描述，下文描述的接收信号的来波方向测量装置与上文描述的接收信号的来波方向测量方法可相互对应参照。
图3是本发明提供的接收信号的来波方向测量装置的结构示意图，如图3所示，本发明提供一种接收信号的来波方向测量装置，包括：
获取模块310，用于获取接收信号的频点对应的，所有接收天线在预设时间内接收到的所述接收信号的上行时域数据，并对所述上行时域数据去除循环前缀，得到IQ数据；
时频转换模块320，用于对所述IQ数据进行时频转换，得到上行频域数据；
取出模块330，用于从所述上行频域数据中，取出所有子载波频率分别对应的RE数据；所述RE数据包括PUSCH数据和DMRS数据；
求解模块340，用于基于所述所有子载波频率分别对应的RE数据，进行相位差求解，得到测量相位差集合；所述测量相位差集合包括所有天线组合分别对应的接收信号的测量相位差；所述天线组合包括2个不同的接收天线；
得到模块350，用于基于所述测量相位差集合，与所述接收信号的频点下的多个不同入射角分别对应的理论相位差集合，得到所述接收信号的来波方向；所述理论相位差集合包括所述所有天线组合分别对应的所述接收信号的理论相位差。
在一些实施例中，所述求解模块340具体用于：
将第一接收天线接收到的当前子载波频率对应的RE数据进行共轭后，与第二接收天线接收到的所述当前子载波频率对应的RE数据进行相乘，得到所述当前子载波频率对应相乘结果；所述第一接收天线和所述第二接收天线为当前天线组合包含的2个不同的接收天线；
遍历所有子载波频率，得到所有子载波频率分别对应的相乘结果；
对所有子载波频率分别对应的相乘结果，求取平均值，得到所述当前天线组合对应的平均相乘结果；
对所述平均相乘结果的实部和虚部，求取反正切，得到所述当前天线组合对应的所述接收信号的计算相位差；
根据所述当前天线组合对应的所述接收信号的计算相位差，以及所述接收信号的频点下的所述当前天线组合对应的天线误差和通道误差，得到所述当前天线组合对应的所述接收信号的测量相位差；
遍历所有天线组合，得到所述测量相位差集合。
在一些实施例中，所述得到模块350包括：
余弦相关子模块，用于将所述测量相位差集合，分别与所述接收信号的频点下的多个不同入射角分别对应的理论相位差集合进行余弦相关，得到所述多个不同入射角分别对应的相关值；
确定子模块，用于根据所述多个不同入射角分别对应的相关值，确定最大相关值对应的入射角；
拟合子模块，用于对所述最大相关值对应的入射角，以及与所述最大相关值对应的入射角前后邻近的两个入射角进行曲线插值拟合，得到所述接收信号的来波方向。
在一些实施例中，所述余弦相关子模块具体用于：
对于当前入射角，执行以下操作：
对当前天线组合对应的所述接收信号的所述测量相位差与所述理论相位差之间的差值，求取余弦值；
遍历所有天线组合，得到所有天线组合分别对应的余弦值；
对所述所有天线组合分别对应的余弦值，求取平均值，得到当前入射角对应的相关值；
遍历所有入射角，得到所述多个不同入射角下分别对应的相关值。
在一些实施例中，所述时频转换模块320具体用于：
在对所述IQ数据去掉半个子载波偏移后，先进行FFT变换，后进行FFTshift重排，得到所述上行频域数据。
在一些实施例中，所述装置还包括：
存储模块，用于根据所有天线组合分别对应的阵元间距，存储不同频点和不同入射角下分别对应的理论相位差集合。
在一些实施例中，所述装置还包括：
同步模块，用于根据所述接收信号的下行时域数据的同步，对所述接收信号的上行时域数据进行同步。
在此需要说明的是，本发明提供的上述接收信号的来波方向测量装置，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4是本发明提供的电子设备的结构示意图，如图4所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)410、通信接口(Communications Interface)420、存储器(memory)430和通信总线440，其中，处理器410，通信接口420，存储器430通过通信总线440完成相互间的通信。处理器410可以调用存储器430中的逻辑指令，以执行接收信号的来波方向测量方法，该方法包括：获取接收信号的频点对应的，所有接收天线在预设时间内接收到的所述接收信号的上行时域数据，并对所述上行时域数据去除循环前缀，得到IQ数据；对所述IQ数据进行时频转换，得到上行频域数据从所述上行频域数据中，取出所有子载波频率分别对应的RE数据；所述RE数据包括PUSCH数据和DMRS数据；基于所述所有子载波频率分别对应的RE数据，进行相位差求解，得到测量相位差集合；所述测量相位差集合包括所有天线组合分别对应的接收信号的测量相位差；所述天线组合包括2个不同的接收天线；基于所述测量相位差集合，与所述接收信号的频点下的多个不同入射角分别对应的理论相位差集合，得到所述接收信号的来波方向；所述理论相位差集合包括所述所有天线组合分别对应的所述接收信号的理论相位差。
此外，上述的存储器430中的逻辑指令可以通过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取存储介质中。基于这样的理解，本发明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）执行本发明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（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，计算机程序可存储在非暂态计算机可读存储介质上，所述计算机程序被处理器执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的接收信号的来波方向测量方法，该方法包括：获取接收信号的频点对应的，所有接收天线在预设时间内接收到的所述接收信号的上行时域数据，并对所述上行时域数据去除循环前缀，得到IQ数据；对所述IQ数据进行时频转换，得到上行频域数据从所述上行频域数据中，取出所有子载波频率分别对应的RE数据；所述RE数据包括PUSCH数据和DMRS数据；基于所述所有子载波频率分别对应的RE数据，进行相位差求解，得到测量相位差集合；所述测量相位差集合包括所有天线组合分别对应的接收信号的测量相位差；所述天线组合包括2个不同的接收天线；基于所述测量相位差集合，与所述接收信号的频点下的多个不同入射角分别对应的理论相位差集合，得到所述接收信号的来波方向；所述理论相位差集合包括所述所有天线组合分别对应的所述接收信号的理论相位差。
又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各方法提供的接收信号的来波方向测量方法，该方法包括：获取接收信号的频点对应的，所有接收天线在预设时间内接收到的所述接收信号的上行时域数据，并对所述上行时域数据去除循环前缀，得到IQ数据；对所述IQ数据进行时频转换，得到上行频域数据从所述上行频域数据中，取出所有子载波频率分别对应的RE数据；所述RE数据包括PUSCH数据和DMRS数据；基于所述所有子载波频率分别对应的RE数据，进行相位差求解，得到测量相位差集合；所述测量相位差集合包括所有天线组合分别对应的接收信号的测量相位差；所述天线组合包括2个不同的接收天线；基于所述测量相位差集合，与所述接收信号的频点下的多个不同入射角分别对应的理论相位差集合，得到所述接收信号的来波方向；所述理论相位差集合包括所述所有天线组合分别对应的所述接收信号的理论相位差。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述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模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，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）执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。
进一步需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
本发明中“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或多于两个。本发明的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等（如果存在）是用于区别类似的对象，而不是用于描述特定的顺序或先后次序。
在本发明实施例中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本发明实施例中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，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发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种接收信号的来波方向测量方法，其特征在于，包括：
获取接收信号的频点对应的，所有接收天线在预设时间内接收到的所述接收信号的上行时域数据，并对所述上行时域数据去除循环前缀，得到IQ数据；
对所述IQ数据进行时频转换，得到上行频域数据；
从所述上行频域数据中，取出所有子载波频率分别对应的RE数据；所述RE数据包括PUSCH数据和DMRS数据；
基于所述所有子载波频率分别对应的RE数据，进行相位差求解，得到测量相位差集合；所述测量相位差集合包括所有天线组合分别对应的接收信号的测量相位差；所述天线组合包括2个不同的接收天线；
基于所述测量相位差集合，与所述接收信号的频点下的多个不同入射角分别对应的理论相位差集合，得到所述接收信号的来波方向；所述理论相位差集合包括所述所有天线组合分别对应的所述接收信号的理论相位差。
2.根据权利要求1所述的接收信号的来波方向测量方法，其特征在于，所述基于所述所有子载波频率分别对应的RE数据，进行相位差求解，得到测量相位差集合，包括：
将第一接收天线接收到的当前子载波频率对应的RE数据进行共轭后，与第二接收天线接收到的所述当前子载波频率对应的RE数据进行相乘，得到所述当前子载波频率对应相乘结果；所述第一接收天线和所述第二接收天线为当前天线组合包含的2个不同的接收天线；
遍历所有子载波频率，得到所有子载波频率分别对应的相乘结果；
对所有子载波频率分别对应的相乘结果，求取平均值，得到所述当前天线组合对应的平均相乘结果；
对所述平均相乘结果的实部和虚部，求取反正切，得到所述当前天线组合对应的所述接收信号的计算相位差；
根据所述当前天线组合对应的所述接收信号的计算相位差，以及所述接收信号的频点下的所述当前天线组合对应的天线误差和通道误差，得到所述当前天线组合对应的所述接收信号的测量相位差；
遍历所有天线组合，得到所述测量相位差集合。
3.根据权利要求1所述的接收信号的来波方向测量方法，其特征在于，所述基于所述测量相位差集合，与所述接收信号的频点下的多个不同入射角分别对应的理论相位差集合，得到所述接收信号的来波方向，包括：
将所述测量相位差集合，分别与所述接收信号的频点下的多个不同入射角分别对应的理论相位差集合进行余弦相关，得到所述多个不同入射角分别对应的相关值；
根据所述多个不同入射角分别对应的相关值，确定最大相关值对应的入射角；
对所述最大相关值对应的入射角，以及与所述最大相关值对应的入射角前后邻近的两个入射角进行曲线插值拟合，得到所述接收信号的来波方向。
4.根据权利要求3所述的接收信号的来波方向测量方法，其特征在于，所述将所述测量相位差集合，分别与所述接收信号的频点下的多个不同入射角分别对应的理论相位差集合进行余弦相关，得到所述多个不同入射角分别对应的相关值，包括：
对于当前入射角，执行以下操作：
对当前天线组合对应的所述接收信号的所述测量相位差与所述理论相位差之间的差值，求取余弦值；
遍历所有天线组合，得到所有天线组合分别对应的余弦值；
对所述所有天线组合分别对应的余弦值，求取平均值，得到当前入射角对应的相关值；
遍历所有入射角，得到所述多个不同入射角下分别对应的相关值。
5.根据权利要求1所述的接收信号的来波方向测量方法，其特征在于，所述对所述IQ数据进行时频转换，得到上行频域数据，包括：
在对所述IQ数据去掉半个子载波偏移后，先进行FFT变换，后进行FFTshift重排，得到所述上行频域数据。
6.根据权利要求1所述的接收信号的来波方向测量方法，其特征在于，在所述基于所述测量相位差集合，与所述接收信号的频点下的多个不同入射角分别对应的理论相位差集合，得到所述接收信号的来波方向之前，还包括：
根据所有天线组合分别对应的阵元间距，存储不同频点和不同入射角下分别对应的理论相位差集合。
7.根据权利要求1所述的接收信号的来波方向测量方法，其特征在于，在所述获取接收信号的频点对应的，所有接收天线在预设时间内接收到的所述接收信号的上行时域数据之前，还包括：
根据所述接收信号的下行时域数据的同步，对所述接收信号的上行时域数据进行同步。
8.一种接收信号的来波方向测量装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取接收信号的频点对应的，所有接收天线在预设时间内接收到的所述接收信号的上行时域数据，并对所述上行时域数据去除循环前缀，得到IQ数据；
时频转换模块，用于对所述IQ数据进行时频转换，得到上行频域数据；
取出模块，用于从所述上行频域数据中，取出所有子载波频率分别对应的RE数据；所述RE数据包括PUSCH数据和DMRS数据；
求解模块，用于基于所述所有子载波频率分别对应的RE数据，进行相位差求解，得到测量相位差集合；所述测量相位差集合包括所有天线组合分别对应的接收信号的测量相位差；所述天线组合包括2个不同的接收天线；
得到模块，用于基于所述测量相位差集合，与所述接收信号的频点下的多个不同入射角分别对应的理论相位差集合，得到所述接收信号的来波方向；所述理论相位差集合包括所述所有天线组合分别对应的所述接收信号的理论相位差。
9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并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任一项所述接收信号的来波方向测量方法。
10.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，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任一项所述接收信号的来波方向测量方法。
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