[發明專利]一種非線性失真場景的幀同步方法

有效

• 申請號: 202010821398.0
• 申請日: 2020-08-14
• 公開（公告）號: CN111970078B
• 公開（公告）日: 2022-08-16
• 發明（設計）人: 卿朝進;余旺;董磊;杜艷紅;唐書海
• 申請（專利權）人: 西華大學
• 主分類號: H04J3/06
• 分類號: H04J3/06;G06N3/04;G06N3/08;G06N20/00
• 代理公司: 成都方圓聿聯專利代理事務所(普通合伙) 51241
• 代理人: 李鵬

1.一種非線性失真場景的幀同步方法，其特征在于，包括以下步驟：

(a)收集N_t個M幀N長的樣本序列y_i⁽¹⁾,y_i⁽²⁾,…y_i^(M),i＝1,2,…,N_t；

所述M幀N長的樣本序列表示為：

其中，M和N根據工程經驗設定；

(b)對y_i⁽¹⁾,y_i⁽²⁾,…y_i^(M)進行加權疊加，得到疊加樣本序列y_i^(S),i＝1,2,…,N_t

所述加權疊加表示為：

y_i^(S)＝μ₁y_i⁽¹⁾+μ₂y_i⁽²⁾+…+μ_My_i^(M)；

所述μ_i,i＝1,2,…,M為加權系數，根據各幀的接收信噪比設定；

(c)對疊加樣本序列y_i^(S)預處理，獲得標準度量矢量

所述預處理步驟為：

(c1)一次訓練疊加樣本序列y^(S)中觀察長度為N_s的觀察序列與長度為N_s的訓練序列作“互相關運算”后，得到“互相關度量”Γ_t，即：

所述的觀察長度為N_s根據工程經驗設定；

所述t表示觀察疊加序列的起始索引位置，t∈[1,K]，例如t＝1表示從疊加樣本序列y^(S)的第一個元素開始觀察N_s長的樣本序列；表示y^(S)中t到t+N_s-1個元素；

所述K＝N-N_s+1，表示搜索窗口的大小；

(c2)由K個相關度量構成度量矢量對N_t個度量矢量γ_i進行歸一化處理，得到標準度量矢量即：

所述N_t根據工程經驗設定，所述的||γ_i||表示度量矢量γ_i的Frobenius范數；

(d)構建ELM網絡，根據接收信號的幀同步偏移值構建標簽T_i,i＝1,2,…,N_t，通過離線訓練過程得到網絡模型與參數；

所述構建標簽的步驟為：

根據同步偏移值τ_i,i＝1,2,…,N_t形成標簽集合

所述的標簽T_i,i＝1,2,…,N_t根據同步偏移值τ_i，利用one-hot編碼得到，即

所述的τ_i由接收信號y_i確定，根據統計信道模型，或根據實際場景結合現有方法或設備收集得到；

所述離線訓練過程具體包括以下步驟：

(d1)根據隨機分布產生權重和偏置依次將標準度量矢量輸入ELM網絡，隱藏層輸出表示為：

所述σ(·)表示激活函數sigmoid；

(d2)由N_t個標準度量矢量得到的N_t個隱藏層輸出H_i構成隱藏層輸出矩陣根據隱藏層輸出矩陣H和所述標簽集合T，求得輸出權重

所述表示H的Moore–Penrose偽逆；

(d3)保存模型參數W，b和β；

(e)利用學習得到的ELM網絡模型通過在線運行過程得到幀同步偏移估計值；

所述在線運行過程包括以下步驟：

接收M幀N長的在線樣本序列y_online⁽¹⁾,y_online⁽²⁾,…,y_online^(M)，根據步驟(b)和(c)進行疊加預處理得到在線標準度量矢量將送入ELM網絡模型中學習出輸出向量表示為：

(e1)找到輸出向量O中幅度平方的最大值的索引位置，公式如下：

公式中為幀同步估計值。

2.根據權利要求1所述的一種非線性失真場景的幀同步方法，其特征在于，步驟(d)所述網絡模型與參數為：

ELM網絡模型包含1個輸入層，1個隱藏層，1個輸出層，輸入層節點數為K，隱藏層節點數為N＝mK，輸出層節點數為K，隱藏層采用sigmoid作為激活函數，將預處理后的標準度量矢量集合作為輸入；

所述的m根據工程經驗設置。