基于移动性参数估计的信道预测方法

本发明涉及的是一种无线通信领域的技术，具体是一种基于移动性参数估计的信道预测方法。

背景技术：

1、现有主流信道预测方法包括基于自回归模型(ar)和基于参数化信道模型的预测算法，其中基于ar模型的预测依赖于学习两个信道脉冲响应之间的时间相关性，并通过将观察到的信道状态与不同的相关权重相结合来推断即将到来的信道响应。由于不需要将信道分解成其他分量，ar模型的算法计算复杂度较低。然而，信道预测的准确性弱于基于参数的无线信道预测方法。与在ar模型中将信道视为一个整体不同，在基于参数的信道模型的预测过程中需要将信道分解为一些分量，通过估计和预测未来的复振幅、时延和多普勒分量来得到相应的信道。基于参数的信道模型的预测方法表现出比ar方法更高的预测精度。然而在现有很多技术中，复振幅、时延和多普勒频偏分量在预测过程中总是被假设是时不变的或随时间缓慢变化的，这不适合具有高移动性的场景。

技术实现思路

1、本发明针对现有预测算法在信道分量快速变化时信道预测不准确的问题，提出一种基于移动性参数估计的信道预测方法，通过估计收发天线与散射体的移动性参数进一步提升基于参数化信道模型的预测算法性能，根据估计得到的运动参数来预测时变的信道分量后，再基于这些预测的信道分量，可以预测总体的信道频域响应。本发明有效地解决了基于参数化信道模型的传统预测算法在信道分量快速变化时信道预测不准确的问题。本发明通过利用收发端与散射体的运动特性来预测信道，可以处理连续的或时断时续的无线簇响应，估计得到无线信道中不同无线簇的运动参数，在视距场景下可以辅助定位。

2、本发明是通过以下技术方案实现的：

3、本发明涉及一种基于移动性参数估计的信道预测方法，通过对频域响应进行信道分量估计得到时延域、多普勒域、复幅度的模和相位后，进行移动性参数估计过程得到移动性参数，最后通过信道分量预测并组合得到整个信道频域响应。

4、本发明涉及一种实现上述方法的系统，包括：信道分量估计单元、移动性参数估计单元、信道分量预测单元、整体信道响应的合并单元，其中：信道分量估计单元根据过去观察的信道频域响应，进行信道分量的估计，得到估计的时延域、多普勒域、复幅度的模和相位，移动性参数估计单元根据估计的信道分量，经过移动性参数的估计，得到无线簇的移动性参数，信道分量预测单元根据估计得到的移动性参数，经过信道分量预测算法的处理，得到预测的信道分量，整体信道响应的合并单元根据预测的信道分量，经过合并处理，得到预测的信道频域响应。

5、技术效果

6、与现有技术假设信道分量时不变，并根据时不变的信道分量来预测信道响应相比，本发明通过先基于从过去信道中估计的信道分量来进一步估计得到无线簇的移动性参数，再根据移动性参数来预测时变的信道分量，更适用于信道分量是时变、在高速移动场景下变化更快的实际情况，从而得到更加准确的信道分量，从而得到更加准确的整体信道响应。

技术特征：

1.一种基于移动性参数估计的信道预测方法，其特征在于，通过对频域响应进行信道分量估计得到时延域、多普勒域、复幅度的模和相位后，进行移动性参数估计过程得到移动性参数，最后通过信道分量预测并组合得到整个信道频域响应；

2.根据权利要求1所述的基于移动性参数估计的信道预测方法，其特征是，所述的无线簇分类，具体包括：

3.根据权利要求1所述的基于移动性参数估计的信道预测方法，其特征是，所述的移动性参数估计，包括：通过估计的时延域和复幅度信息得到运动参数和线性拟合系数，其中：运动参数包括初始等效水平距离等效相对速度和初始等效垂直距离线性拟合系数包括nlos模的斜率nlos模的截距相位的斜率相位的截距和衰减系数

4.根据权利要求3所述的基于移动性参数估计的信道预测方法，其特征是，所述的运动参数，通过以下方式估计得到：基于分类的无线簇，每个无线簇的移动性参数估计如下；当在集合中有m个时延簇，移动性参数和的矩阵形式为：其中：mi是中第i时延簇的符号索引，z∈{1,…,m-1}表示差分的间隔；两个变量和由最小二乘法来求解得到，移动性参数

5.根据权利要求4所述的基于移动性参数估计的信道预测方法，其特征是，当无线簇p认为是los簇，否则认为是nlos簇，其中ε表示估计误差；

6.根据权利要求4所述的基于移动性参数估计的信道预测方法，其特征是，所述的复幅度的相位，其中：线性拟合系数和通过最小二乘法求解得到，该相位通过在等效复幅度基础上消去多普勒相位得到，具体为其中：是拟合的多普勒频偏，是估计的复幅度。

7.根据权利要求1所述的基于移动性参数估计的信道预测方法，其特征是，所述的信道分量预测其中：为预测的多普勒频偏，为预测的时延，为预测的复幅度，为预测的复幅度的模，为预测的复幅度的相位，n′>msym，fc为中心频点，c为光速，nsym为符号数；所述的整个信道频域响应其中：n′>nsym，k为子载波索引，且假设未来的簇的个数等于已知最新符号中的簇的个数

8.根据权利要求7所述的基于移动性参数估计的信道预测方法，其特征是，在预测得到整个信道频域响应后进行固定相位的补偿，补偿的频域响应其中：

9.一种实现权利要求1～8中任一所述基于移动性参数估计的信道预测方法的系统，其特征在于，包括：信道分量估计单元、移动性参数估计单元、信道分量预测单元、整体信道响应的合并单元，其中：信道分量估计单元根据过去观察的信道频域响应，进行信道分量的估计，得到估计的时延域、多普勒域、复幅度的模和相位，移动性参数估计单元根据估计的信道分量，经过移动性参数的估计，得到无线簇的移动性参数，信道分量预测单元根据估计得到的移动性参数，经过信道分量预测算法的处理，得到预测的信道分量，整体信道响应的合并单元根据预测的信道分量，经过合并处理，得到预测的信道频域响应。

技术总结
一种基于移动性参数估计的信道预测方法，通过对频域响应进行信道分量估计得到时延域、多普勒域、复幅度的模和相位后，进行移动性参数估计过程得到移动性参数，最后通过信道分量预测并组合得到整个信道频域响应。本发明更适用于信道分量是时变、在高速移动场景下变化更快的实际情况，从而得到更加准确的信道分量，从而得到更加准确的整体信道响应。

技术研发人员：彭飞,张舜卿,姜之源,汪先领
受保护的技术使用者：上海大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15