[發(fā)明專利]一種基于自注意機(jī)制的深度學(xué)習(xí)信道估計(jì)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210239196.4
• 申請(qǐng)日: 2022-03-11
• 公開（公告）號(hào): CN114598575A
• 公開（公告）日: 2022-06-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙嗣強(qiáng);邱玲;許逸豐
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
• 主分類號(hào): H04L25/02
• 分類號(hào): H04L25/02;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責(zé)任公司 34101
• 代理人: 汪祥虬

本發(fā)明公開了一種多輸入多輸出正交頻分復(fù)用系統(tǒng)下基于自注意機(jī)制的深度學(xué)習(xí)信道估計(jì)方法，特征是利用時(shí)頻域信道沖激響應(yīng)之間的相關(guān)性，通過(guò)采用自注意力機(jī)制模塊能夠有效地提取信道特征信息，從而構(gòu)建一個(gè)全局依賴的特征映射，利用深度學(xué)習(xí)的方法，能夠深層次的學(xué)習(xí)到時(shí)頻域信道沖激響應(yīng)之間的相關(guān)性。信道估計(jì)的結(jié)果和現(xiàn)有的多輸入多輸出正交頻分復(fù)用系統(tǒng)的信道估計(jì)結(jié)果相比在準(zhǔn)確性上有理想的提升。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無(wú)線通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及到一種適用于多輸入多輸出正交頻分復(fù)用系統(tǒng)的基于自注意機(jī)制的深度學(xué)習(xí)信道估計(jì)方法。

背景技術(shù)

《新興電信技術(shù)匯刊》(Orthogonal frequency division multiplexing withsubcarrier power modulation for doubling the spectral efficiency of 6G andbeyond networks.in Transactions on Emerging Telecommunications Technologies,2020,31(4):e3921.)指出，正交頻分復(fù)用技術(shù)由于其對(duì)載波間干擾和符號(hào)間干擾的魯棒性，因此被廣泛應(yīng)用于5G無(wú)線通信，并將作為關(guān)鍵技術(shù)繼續(xù)在6G通信中使用。多輸入多輸出系統(tǒng)能夠在不增加帶寬的情況下增強(qiáng)信道容量，從而在可用帶寬內(nèi)容納更多數(shù)量的用戶，因此常與正交頻分復(fù)用技術(shù)結(jié)合使用以獲得更好的數(shù)據(jù)傳輸速率、更高的頻譜利用率以及更好的抗多徑衰落能力。而多輸入多輸出正交頻分復(fù)用系統(tǒng)在無(wú)線衰落環(huán)境下的性能很大程度依賴于精準(zhǔn)的信道沖激響應(yīng)，通過(guò)信道估計(jì)獲取準(zhǔn)確的信道沖激響應(yīng)非常重要。《國(guó)際電子與電氣工程師協(xié)會(huì)通信快報(bào)》(Deep learning-based channel estimation.inIEEE Communications Letters,2019,23(4):652-655.)提出了將快速衰落通信信道的時(shí)頻響應(yīng)視為二維圖像，采用一種基于深度學(xué)習(xí)算法的信道估計(jì)方法來(lái)估計(jì)信道沖激響應(yīng)。但由于沒(méi)有有效利用時(shí)頻域信道沖激響應(yīng)之間的相關(guān)性，因此該信道估計(jì)方法獲取的信道沖激響應(yīng)的準(zhǔn)確度不高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出多輸入多輸出正交頻分復(fù)用系統(tǒng)下一種基于自注意機(jī)制的深度學(xué)習(xí)的信道估計(jì)方法，以有效利用時(shí)頻域信道沖激響應(yīng)之間的相關(guān)性，進(jìn)一步提高估計(jì)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

本發(fā)明是在多輸入多輸出正交頻分復(fù)用系統(tǒng)下一種基于自注意機(jī)制的深度學(xué)習(xí)的信道估計(jì)方法，其特征在于：

對(duì)于一個(gè)發(fā)射天線數(shù)為N_t，接收天線數(shù)為N_r的多輸入多輸出正交頻分復(fù)用系統(tǒng)，其中，在發(fā)送端第n_t根發(fā)射天線上的某個(gè)正交頻分復(fù)用符號(hào)表示為：其中L為子載波數(shù)，[·]^T代表轉(zhuǎn)置，對(duì)于第n_r根接收天線，其上面第k個(gè)子載波上的符號(hào)表示為：

其中，表示第n_t根發(fā)射天線和第n_r根接收天線之間對(duì)應(yīng)第k個(gè)子載波的信道沖激響應(yīng)，表示接收天線上的加性高斯白噪聲；對(duì)其中一個(gè)導(dǎo)頻符號(hào)，所有N_r根接收天線接收到的第k個(gè)子載波上的符號(hào)表示為：

Y^k＝H^kX^k+Z^k,(k＝1,...,L)

其中分別表示接收端的接收矩陣，發(fā)送端的發(fā)射矩陣，噪聲矩陣，表示第k個(gè)子載波上的頻域信道沖激響應(yīng)矩陣，H^k表示為：

對(duì)H^k進(jìn)行信道估計(jì)，獲得信道沖激響應(yīng)估計(jì)結(jié)果為使用基于最小二乘準(zhǔn)則的信道估計(jì)方法，最小化下述公式所示的代價(jià)函數(shù)：

令上式的代價(jià)函數(shù)關(guān)于的偏導(dǎo)數(shù)為0，即