[發(fā)明專利]基于信道狀態(tài)信息的視距與非視距傳輸識(shí)別方法及裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110743629.5
• 申請(qǐng)日: 2021-07-01
• 公開（公告）號(hào): CN113507331A
• 公開（公告）日: 2021-10-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李偉;程詠梅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): H04B17/309
• 分類號(hào): H04B17/309;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 西北工業(yè)大學(xué)專利中心 61204
• 代理人: 金鳳

本發(fā)明公開了一種基于信道狀態(tài)信息的視距與非視距傳輸識(shí)別方法及裝置，首先使用無線信號(hào)采集設(shè)備在不同的視距點(diǎn)位和非視距點(diǎn)位采集無線信號(hào)信道狀態(tài)信息；再將采集的無線信號(hào)信道狀態(tài)信息進(jìn)行傅里葉反變換，得到相應(yīng)的信道沖激響應(yīng)信號(hào)，構(gòu)成訓(xùn)練數(shù)據(jù)集；使用LSTM網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建編碼器?解碼器模塊，訓(xùn)練完成得到特征提取編碼器，提取信道沖激響應(yīng)信號(hào)的信道特征；采用3層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)作為分類器，訓(xùn)練完成的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)π诺捞卣鬟M(jìn)行分類，輸出信道狀態(tài)信息為視距傳輸或非視距傳輸?shù)慕Y(jié)果。本發(fā)明只需要使用簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)就能夠完成具有較高準(zhǔn)確率的識(shí)別過程，避免了使用復(fù)雜的深度學(xué)習(xí)方法。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無線通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種視距與非視距傳輸識(shí)別方法及裝置。

背景技術(shù)

無線通信技術(shù)已經(jīng)融入到人們的生活和工作中，無論是傳統(tǒng)的WiFi技術(shù)還是先進(jìn)的5G技術(shù)，都是利用電磁波在空間中的傳播來傳輸信息，而實(shí)際傳播環(huán)境的復(fù)雜性要求對(duì)無線信號(hào)進(jìn)行精細(xì)的分析和建模。其中，視距和非視距傳輸是影響無線信號(hào)和通信鏈路質(zhì)量的重要因素，準(zhǔn)確地識(shí)別視距與非視距傳輸對(duì)各種基于位置的服務(wù)、基站的布局與功率、大規(guī)模MIMO天線的設(shè)計(jì)等都有重要價(jià)值。現(xiàn)有的識(shí)別視距與非視距傳輸方法存在如下缺點(diǎn)。

1、現(xiàn)有技術(shù)方案多采用具有明確的物理背景或統(tǒng)計(jì)含義的信道參數(shù)來識(shí)別信號(hào)傳輸環(huán)境，這種方式在使用中需要專用的信道測(cè)量設(shè)備，限制了識(shí)別方法的適用場(chǎng)景，并且由于識(shí)別參數(shù)較為死板，識(shí)別性能的提升空間不大，不便于進(jìn)行迭代升級(jí)。

2、已知的無線信號(hào)傳播模型的信道參數(shù)是有限的，鑒于頻譜的多樣性、傳播環(huán)境的復(fù)雜性和信號(hào)干擾的客觀存在性，這些信道參數(shù)不能完全準(zhǔn)確地描述各種信號(hào)傳播的特性，所以該類技術(shù)方案的識(shí)別準(zhǔn)確率的上限較低。

3、也有技術(shù)方案使用機(jī)器學(xué)習(xí)的方法訓(xùn)練分類器，達(dá)到識(shí)別信號(hào)傳輸環(huán)境的目的。現(xiàn)有的這類方法有些對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后，同樣使用具有明確的物理背景或統(tǒng)計(jì)含義的信道參數(shù)作為訓(xùn)練數(shù)據(jù)來訓(xùn)練分類器，例如使用均值、方差、Rician K因子等特征簇訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，這同樣會(huì)帶來前兩點(diǎn)缺陷。有些機(jī)器學(xué)習(xí)方法直接使用信號(hào)狀態(tài)信息來訓(xùn)練分類器，識(shí)別傳輸環(huán)境，這類方法的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，對(duì)計(jì)算資源的消耗較大，無論訓(xùn)練和部署的硬件要求比較高，識(shí)別速度較慢。

因此有必要開展視距與非視距識(shí)別技術(shù)的研究，尋找適用范圍廣、準(zhǔn)確率高、識(shí)別速度快、易于更新升級(jí)的識(shí)別方法。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種基于信道狀態(tài)信息的視距與非視距傳輸識(shí)別方法及裝置，首先使用無線信號(hào)采集設(shè)備在不同的視距點(diǎn)位和非視距點(diǎn)位采集無線信號(hào)信道狀態(tài)信息；再將采集的無線信號(hào)信道狀態(tài)信息進(jìn)行傅里葉反變換，得到相應(yīng)的信道沖激響應(yīng)信號(hào)，構(gòu)成訓(xùn)練數(shù)據(jù)集；使用LSTM網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建編碼器-解碼器模塊，訓(xùn)練完成得到特征提取編碼器，提取信道沖激響應(yīng)信號(hào)的信道特征；采用3層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)作為分類器，訓(xùn)練完成的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)π诺捞卣鬟M(jìn)行分類，輸出信道狀態(tài)信息為視距傳輸或非視距傳輸?shù)慕Y(jié)果。本發(fā)明只需要使用簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)就能夠完成具有較高準(zhǔn)確率的識(shí)別過程，避免了使用復(fù)雜的深度學(xué)習(xí)方法。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案包括如下步驟：

步驟1：數(shù)據(jù)采集和處理；

使用多個(gè)無線信號(hào)采集設(shè)備在不同的視距點(diǎn)位和非視距點(diǎn)位采集無線信號(hào)信道狀態(tài)信息；

將采集的無線信號(hào)信道狀態(tài)信息進(jìn)行傅里葉反變換，得到相應(yīng)的信道沖激響應(yīng)信號(hào)，構(gòu)成訓(xùn)練數(shù)據(jù)集；

步驟2：使用LSTM網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建編碼器-解碼器模塊；

采用步驟1得到的訓(xùn)練數(shù)據(jù)集對(duì)編碼器-解碼器模塊進(jìn)行無監(jiān)督訓(xùn)練，訓(xùn)練完成得到特征提取編碼器，用來對(duì)信道沖激響應(yīng)信號(hào)降維并提取信道特征；

步驟3：使用特征提取編碼器對(duì)訓(xùn)練數(shù)據(jù)集的信道沖激響應(yīng)信號(hào)進(jìn)行編碼，提取降維后的信道特征；