一种信道估计方法、装置、电子设备及存储介质与流程

1.本技术实施例涉及通信技术领域，尤其涉及一种信道估计方法、装置、电子设备及存储介质。


背景技术：

2.正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing，ofdm)技术，由于具有高频谱效率。可对抗多径衰落等优点，成为高速无线通讯系统的主要应用技术。
3.目前，在无线信道中，为了能够准确解调ofdm信号，解决无线信道的多径性和时变性造成的接收端ofdm符号子载波间的干扰，就需要对接收到的信号进行信道估计。在采用导频辅助的ofdm信道估计中，通常包括基于变换域的插值方式，即将频域的信号进行逆离散傅里叶变换，从而进一步实现滤波、降噪和离散傅里叶变换，得到信道估计结果。
4.然而，随着通信技术的不断发展，手机、平板等电子设备的天线数目越来越多，采用上述方式对各天线分别进行信道估计，即基于逆离散傅里叶(inverse discrete fourier transform，idft)变换域的信号特征实现信道估计，信息单一，信道估计效果较差。


技术实现要素：

5.本技术实施例提供一种信道估计方法、装置、电子设备及存储介质，同时利用天线域和idft变换域的信号特征，进行二维的域变换，识别波束域和idft变换域上的有效信号和噪声信息，从而提高信道估计效果。
6.本技术实施例的技术方案是这样实现的：
7.本技术实施例提供了一种信道估计方法，所述方法包括：
8.对多个天线接收到的多个时域信号进行最小二乘估计，得到多个估计结果；
9.获取所述多个天线对应的天线域特征信息，并基于所述天线域特征信息确定波束矩阵；
10.利用所述波束矩阵和预设频域逆变换矩阵，对所述多个估计结果进行二维变换，得到二维变换结果；
11.利用所述二维变换结果确定信道估计结果。
12.本技术实施例提供了一种信道估计装置，所述装置包括：
13.第一估计模块，用于对多个天线接收到的多个时域信号进行最小二乘估计，得到多个估计结果；
14.确定模块，用于获取所述多个天线对应的天线域特征信息，并基于所述天线域特征信息确定波束矩阵；
15.变换模块，用于利用所述波束矩阵和预设频域逆变换矩阵，对所述多个估计结果进行二维变换，得到二维变换结果；
16.第二估计模块，利用所述二维变换结果确定信道估计结果。
17.本技术实施例提供了一种电子设备，包括：包括处理器、存储器和通信总线；
18.所述通信总线，用于实现所述处理器和所述存储器之间的通信连接；
19.所述处理器，用于执行所述存储器中存储的信道估计程序，以实现上述信道估计方法。
20.本技术实施例提供了一种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上述信道估计方法。
21.本技术实施例提供了一种信道估计方法、装置、电子设备及存储介质，方法包括：对多个天线接收到的多个时域信号进行最小二乘估计，得到多个估计结果；获取多个天线对应的天线域特征信息，并基于天线域特征信息确定波束矩阵；利用波束矩阵和预设频域逆变换矩阵，对多个估计结果进行二维变换，得到二维变换结果；利用二维变换结果确定信道估计结果。本技术实施例提供的技术方案，同时利用天线域和idft变换域的信号特征，进行二维的域变换，识别波束域和idft变换域上的有效信号和噪声信息，从而提高信道估计效果。
附图说明
22.图1为本技术实施例提供的一种示例性的信号收发示意图；
23.图2为本技术实施例提供的一种信道估计方法的流程示意图；
24.图3为本技术实施例提供的一种示例性的波束方向示意图；
25.图4为本技术实施例提供的一种示例性的信道估计过程示意图；
26.图5为本技术实施例提供的一种信道估计装置的结构示意图；
27.图6为本技术实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
28.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
29.图1为本技术实施例提供的一种示例性的信号收发示意图。如图1所示，基站包括多个发射天线，终端包括多个接收天线，基站可以通过多个发射天线发出信号，终端可以通过多个接收天线实现信号的接收。本技术实施例提供的信道估计方法，应用于多个天线接收到信号的场景下。
30.本技术实施例提供了一种信道估计方法，通过信道估计装置实现。信道估计装置可以为手机、平板电脑等终端，本技术实施例不作限定。图2为本技术实施例提供的一种信道估计方法的流程示意图。如图2所示，信道估计方法主要包括以下步骤：
31.s101、对多个天线接收到的多个时域信号进行最小二乘估计，得到多个估计结果。
32.在本技术的实施例中，信道估计装置可以对多个天线接收到的多个时域信号进行基于最小二乘估计，得到多个估计结果。
33.需要说明的是，在本技术的实施例中，多个天线中每个天线接收到的时域信号可以为一个ofdm符号上接收的时域信号，具体的不同天线接收到的时域信号根据实际需求和应用场景确定，本技术实施例不作限定。
34.需要说明的是，在本技术的实施例中，对于多个天线中任意一个天线r，其接收到的时域信号y
(r)
(n)可以表示为以下公式(1)所示：
[0035][0036]
其中，h
(r)
(n)为信道系数，s(n)为发射信号，w
(r)
(n)为白噪声。
[0037]
具体的，在本技术的实施例中，信道估计装置对多个天线接收到的多个时域信号进行最小二乘估计，得到多个估计结果，包括：对多个时域信号进行频域转换，得到多个频域信号；从多个频域信号的每个信号中，分别提取解调参考信号，得到多个解调参考信号；利用多个解调参考信号中每个信号，分别与预设解调参考信号进行最小二乘估计，得到多个估计结果。
[0038]
需要说明的是，在本技术的实施例中，信道估计装置可以对每个时域信号进行快速傅里叶变换(fast fourier transform，fft)变换，从而得到相对应的频域信号。
[0039]
具体的，在本技术的实施例中，信道估计装置对天线r接收到的时域信号y
(r)
(n)进行fft变换过程如以下公式(2)所示：
[0040][0041]
其中，y
(r)
(k)为y
(r)
(n)经过fft变换后的频域信号，k为0至n-1的自然数，n采样点数。
[0042]
可以理解的是，在本技术的实施例中，信道估计装置在获得y
(r)
(k)之后，可以从中提取解调参考信号并分别与预设解调参考信号进行最小二乘估计，得到相应的估计结果。
[0043]
具体的，在本技术实施例中，信道估计装置采用以下公式(3)实现对解调参考信号的最小二乘估计：
[0044][0045]
其中，为最小二乘估计结果，d
dmrs
(k)为预设解调参考信号。
[0046]
可以理解的是，在本技术的实施例中，多个天线中每个天线对应的时域信号，在频域上进行上述基于导频的最小二乘估计后，均得到相应的估计结果，在天线数量为m个，每个天线接收到一个时域信号的情况下，最小二乘估计结果可以按照以下公式(4)所示的矩阵表示：
[0047][0048]
其中，矩阵中每一行向量为一个天线接收的时域信号对应的最小二乘估计结果。
[0049]
s102、获取多个天线对应的天线域特征信息，并基于天线域特征信息确定波束矩阵。
[0050]
在本技术的实施例中，信道估计装置还可以获取到多个天线对应的天线域特征信息，从而基于天线域特征信息确定波束矩阵。
[0051]
具体的，在本技术的实施例中，信道估计装置获取多个天线对应的天线域特征信息，并基于天线域特征信息确定波束矩阵，包括：获取多个天线对应的离散傅里叶方向图，并将离散傅里叶方向图确定为天线域特征信息；对表征离散傅里叶方向图的方向图矩阵中不同行向量分别加权，得到波束矩阵；其中，方向图矩阵中不同行向量对应不同信号接收方向。
[0052]
需要说明的是，在本技术的实施例中，针对多个天线，可以是按照不同极化方向，分别独立的方向图，例如，存在两个极化方向，针对于每个极化方向多个天线均对应有一个方向图，此外，也可以是联合不同极化方向设计的联合方向图。具体的离散傅里叶方向图可以是上述任一极化方向对应的一个方向图，也可以是联合方向图，具体的方向图可以根据实际需求和应用场景设定，本技术实施例不作限定。
[0053]
可以理解的是，在本技术的实施例中，信道估计装置在获取到离散傅里叶方向图的情况下，也就可以得到表征离散傅里叶方向图的方向图矩阵，该矩阵中每行向量对应一个信号接收方向，这样，信道估计矩阵可以按照一定的加权策略对不同行向量分别加权，得到不同方向的权值向量，也就可以得到不同方向的波束，如图3所示。具体的行向量加权方式可以根据实际需求和应用场景设定，本技术实施例不作限定。
[0054]
具体的，在本技术的实施例中，信道估计装置获取多个天线对应的天线域特征信息，并基于天线域特征信息确定波束矩阵，还可以采用以下方式实现：获取多个天线对应的自相关矩阵，并将自相关矩阵确定为天线域特征信息；对自相关矩阵进行特征值分解，并将分解得到的特征空间确定为波束矩阵。
[0055]
需要说明的是，在本技术的实施例中，设r为全部天线，即多个天线的自相关矩阵，信道估计装置可以对r进行特征值分解，从而得到以下公式(5)所示信息：
[0056]
r＝uhλu
ꢀꢀ
(5)
[0057]
其中，u为特征空间，即可作为波束矩阵，λ为特征值矩阵，uh为u的共轭变换结果。
[0058]
需要说明的是，在本技术的实施例中，上述天线域特征信息仅为具体示例性的特征信息，相应的，确定波束矩阵的过程仅为示例性的确定方式，在实际应用场景中，还可以根据实际需求确定其它的天线域特征信息，以确定波束矩阵，本技术实施例不作限定。
[0059]
s103、利用波束矩阵和预设频域逆变换矩阵，对多个估计结果进行二维变换，得到二维变换结果。
[0060]
在本技术的实施例中，信道估计装置在确定出波束矩阵之后，即可利用波束矩阵和预设频域逆变换矩阵，对多个估计结果进行二维变换，从而得到二维变换结果。
[0061]
需要说明的是，在本技术的实施例中，信道估计装置中存储有预设频域逆变换矩阵，具体的预设频域逆变换矩阵本技术实施例不作限定。
[0062]
具体的，在本技术的实施例中，设预设频域逆变换矩阵，即idft变换矩阵为d，波束矩阵为f，则信道估计装置可以按照以下公式(6)对多个估计结果组成的矩阵进行二维变换：
[0063][0064]
其中，为二维变换结果。
[0065]
可以理解的是，在本技术的实施例中，信道估计装置按照上述公式(6)确定实际上等效于将同时在天线域和idft变换域展开，中的每一行代表一个波束方向。
[0066]
s104、利用二维变换结果确定信道估计结果。
[0067]
在本技术的实施例中，信道估计装置在获得二维变换结果之后，即可利用二维变换结果确定信道估计结果。
[0068]
具体的，在本技术的实施例中，信道估计装置利用二维变换结果确定信道估计结果，包括：对二维变换结果进行降噪处理，得到降噪后的变换结果；对降噪后的变换结果进行频域变换，得到信道估计结果。
[0069]
需要说明的是，在本技术的实施例中，信道估计装置在得到二维变换结果之后，首先对该二维变换结果进行降噪处理，之后再进一步对降噪后的变换结果进行频域变换，从而最终得到信道估计结果。
[0070]
具体的，在本技术的实施例中，信道估计装置对二维变换结果进行降噪处理，得到降噪后的变换结果，包括：将二维变换结果中，小于预设阈值的元素替换为零，得到降噪后的变换结果。
[0071]
可以理解的是，在本技术的实施例中，信道估计装置对二维变换结果进行降噪处理的方式，可以是将二维变换结果中的每个信号与预设阈值进行比较，从而将其中小于预设阈值的信号置零，对大于或等于预设阈值的信号，保持不变。具体的预设阈值可以根据实际需求和应用场景设定。此外，信道估计装置还可以采用其它具体的降噪处理方式实现二维变换结果的降噪，本技术实施例不作限定。
[0072]
具体的，在本技术的实施例中，信道估计装置对降噪后的变换结果进行频域变换，得到信道估计结果，包括：对波束矩阵进行共轭变换，得到第一共轭矩阵；对预设频域逆变换矩阵进行共轭变换，得到第二共轭矩阵；利用第一共轭矩阵和第二共轭矩阵，对降噪后的变换结果进行频域变换，得到信道估计结果。
[0073]
需要说明的是，在本技术的实施例中，二维变换结果为降噪后的变换结果为信道估计装置可以按照以下公式(7)对进行频域变换：
[0074][0075]
其中，为信道估计结果。
[0076]
需要说明的是，在本技术的实施例中，上述频域转换方式仅为一种示例性的方式，信道估计装置还可以对采用信号抽取或改变分辨率的方式实现频域变换，本技术实施例不
作限定。
[0077]
可以理解的是，在本技术的实施例中，信道估计装置同时利用天线域和idft变换域的信号特征，在天线域和idft变换域上同时进行降噪处理，因而具有更强的抗噪声效果，并且由于在天线域上能区分不同的信号来波方向，因此，还具备良好的抗干扰性能。
[0078]
图4为本技术实施例提供的一种示例性的信道估计过程示意图。如图4所示，信道估计装置先对多个天线接收的时域信号分别进行fft变换，得到频域信号，再分别进行导频最小二乘估计，之后，对得到的全部最小二乘估计几个进行波束域和idft变换域的二维变换，最后在对得到的变换结果进行降噪和反变换回频域处理，从而输出信道估计结果。
[0079]
本技术实施例提供了一种信道估计方法，包括：对多个天线接收到的多个时域信号进行最小二乘估计，得到多个估计结果；获取多个天线对应的天线域特征信息，并基于天线域特征信息确定波束矩阵；利用波束矩阵和预设频域逆变换矩阵，对多个估计结果进行二维变换，得到二维变换结果；利用二维变换结果确定信道估计结果。本技术实施例提供的信道估计方法，同时利用天线域和idft变换域的信号特征，进行二维的域变换，识别波束域和idft变换域上的有效信号和噪声信息，从而提高信道估计效果。
[0080]
本技术实施例还提供了一种信道估计装置。图5为本技术实施例提供的一种信道估计装置的结构示意图。如图5所示，在本技术的实施例中，信道估计装置包括：
[0081]
第一估计模块501，用于对多个天线接收到的多个时域信号进行最小二乘估计，得到多个估计结果；
[0082]
确定模块502，用于获取所述多个天线对应的天线域特征信息，并基于所述天线域特征信息确定波束矩阵；
[0083]
变换模块503，用于利用所述波束矩阵和预设频域逆变换矩阵，对所述多个估计结果进行二维变换，得到二维变换结果；
[0084]
第二估计模块504，利用所述二维变换结果确定信道估计结果。
[0085]
在本技术一实施例中，所述第一估计模块501，具体用于对所述多个时域信号进行频域转换，得到多个频域信号；从所述多个频域信号的每个信号中，分别提取解调参考信号，得到多个解调参考信号；利用所述多个解调参考信号中每个信号，分别与预设解调参考信号进行最小二乘估计，得到所述多个估计结果。
[0086]
在本技术一实施例中，所述确定模块502，具体用于获取所述多个天线对应的离散傅里叶方向图，并将所述离散傅里叶方向图确定为所述天线域特征信息；对表征所述离散傅里叶方向图的方向图矩阵中不同行向量分别加权，得到所述波束矩阵；其中，所述方向图矩阵中不同行向量对应不同信号接收方向。
[0087]
在本技术一实施例中，所述确定模块502，具体用于获取所述多个天线对应的自相关矩阵，并将所述自相关矩阵确定为所述天线域特征信息；对所述自相关矩阵进行特征值分解，并将分解得到的特征空间确定为所述波束矩阵。
[0088]
在本技术一实施例中，所述第二估计模块504，具体用于对所述二维变换结果进行降噪处理，得到降噪后的变换结果；对所述降噪后的变换结果进行频域变换，得到所述信道估计结果。
[0089]
在本技术一实施例中，所述第二估计模块504，具体用于将所述二维变换结果中，小于预设阈值的元素替换为零，得到所述降噪后的变换结果。
[0090]
在本技术一实施例中，所述第二估计模块504，具体用于对所述波束矩阵进行共轭变换，得到第一共轭矩阵；对所述预设频域逆变换矩阵进行共轭变换，得到第二共轭矩阵；利用所述第一共轭矩阵和所述第二共轭矩阵，对所述降噪后的变换结果进行频域变换，得到所述信道估计结果。
[0091]
本技术实施例提供了一种信道估计装置，对多个天线接收到的多个时域信号进行最小二乘估计，得到多个估计结果；获取多个天线对应的天线域特征信息，并基于天线域特征信息确定波束矩阵；利用波束矩阵和预设频域逆变换矩阵，对多个估计结果进行二维变换，得到二维变换结果；利用二维变换结果确定信道估计结果。本技术实施例提供的信道估计装置，同时利用天线域和idft变换域的信号特征，进行二维的域变换，识别波束域和idft变换域上的有效信号和噪声信息，从而提高信道估计效果。
[0092]
本技术实施例还提供了一种电子设备。图6为本技术实施例提供的一种电子设备的结构示意图。如图6所示，电子设备包括：处理器601、存储器602和通信总线603；
[0093]
所述通信总线603，用于实现所述处理器601和所述存储器602之间的通信连接；
[0094]
所述处理器601，用于执行所述存储器602中存储的信道估计程序，以实现上述信道估计方法。
[0095]
本技术实施例提供了一种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上述信道估计方法。计算机可读存储介质可以是是易失性存储器(volatile memory)，例如随机存取存储器(random-access memory，ram)；或者非易失性存储器(non-volatile memory)，例如只读存储器(read-only memory，rom)，快闪存储器(flash memory)，硬盘(hard disk drive，hdd)或固态硬盘(solid-state drive，ssd)；也可以是包括上述存储器之一或任意组合的各自设备，如移动电话、计算机、平板设备、个人数字助理
[0096]
本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用硬件实施例、软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术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。
[0097]
本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的实现流程示意图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程示意图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及实现流程示意图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、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实现流程示意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。
[0098]
这些计算机程序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计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在实现流程示意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。
[0099]
这些计算机程序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实现流程示意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。
[0100]
以上所述，仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。