[發(fā)明專利]一種基于導(dǎo)頻設(shè)計(jì)的聯(lián)合信道估計(jì)方法及裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210344698.3
• 申請(qǐng)日: 2022-03-31
• 公開（公告）號(hào): CN114745233B
• 公開（公告）日: 2023-03-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 康曉非;王甜;李雨玫;梁顯;柳子惠
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H04L25/02
• 分類號(hào): H04L25/02;H04B7/0413
• 代理公司: 西安維賽恩專利代理事務(wù)所(普通合伙) 61257
• 代理人: 李明全

本發(fā)明公開了一種基于導(dǎo)頻設(shè)計(jì)的聯(lián)合信道估計(jì)方法及裝置，獲取含噪信道狀態(tài)信息；以含噪信道狀態(tài)信息為輸入信息，采用編碼器對(duì)含噪信道狀態(tài)信息進(jìn)行優(yōu)選，得到第一估計(jì)信道狀態(tài)信息；以第一估計(jì)信道狀態(tài)信息為輸入信息，采用條件對(duì)抗網(wǎng)絡(luò)的生成器生成第二估計(jì)信道狀態(tài)信息；本發(fā)明基于Concrete分布的自編碼器和條件生成對(duì)抗網(wǎng)絡(luò)的混合網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，在實(shí)現(xiàn)導(dǎo)頻優(yōu)化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步完成信道的精確估計(jì)，利用Concrete AE優(yōu)秀的特征提取能力尋找并選擇最合適的導(dǎo)頻位置，采用優(yōu)化后的導(dǎo)頻用于條件生成對(duì)抗網(wǎng)絡(luò)的信道估計(jì)，具有較低的導(dǎo)頻開銷、較高的估計(jì)精度以及較強(qiáng)的抗噪聲魯棒性，可應(yīng)用于較復(fù)雜應(yīng)用場(chǎng)景下的MIMO?OFDM系統(tǒng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無(wú)線信道估計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于導(dǎo)頻設(shè)計(jì)的聯(lián)合信道估計(jì)方法及裝置。

背景技術(shù)

MIMO-OFDM技術(shù)能有效利用時(shí)間、頻率和空間三個(gè)維度的資源而大幅度提高系統(tǒng)的頻譜效率、功率效率和傳輸速率，已成為寬帶無(wú)線通信系統(tǒng)的核心技術(shù)，而通過(guò)信道估計(jì)(Channel Estimation)獲取準(zhǔn)確的信道狀態(tài)信息(Channel Sate Information,CSI)是發(fā)揮MIMO-OFDM技術(shù)巨大潛力的先決條件，也是實(shí)現(xiàn)預(yù)編碼、資源分配、信號(hào)檢測(cè)、室內(nèi)定位、物理層安全等技術(shù)的重要基礎(chǔ)。

在信道估計(jì)的過(guò)程中，按照是否需要導(dǎo)頻信號(hào)，可以分為盲信道估計(jì)和基于導(dǎo)頻的信道估計(jì)，盲信道估計(jì)無(wú)需導(dǎo)頻信號(hào)，是通過(guò)接收信號(hào)的二階或高階統(tǒng)計(jì)信息進(jìn)行信道估計(jì)。基于導(dǎo)頻的信道估計(jì)方法是在發(fā)送信號(hào)中插入導(dǎo)頻符號(hào)，接收端依據(jù)收到的導(dǎo)頻信號(hào)實(shí)現(xiàn)信道估計(jì)，與盲信道估計(jì)方法相比，基于導(dǎo)頻的信道估計(jì)雖在頻譜效率上有損失，但其實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，復(fù)雜度低，故被廣泛應(yīng)用。

基于導(dǎo)頻的信道估計(jì)通常都是在算法層面進(jìn)行方法的更新，使得信道估計(jì)精度達(dá)到一定程度后，難以進(jìn)一步突破。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種基于導(dǎo)頻設(shè)計(jì)的聯(lián)合信道估計(jì)方法及裝置，采用深度學(xué)習(xí)方法，將導(dǎo)頻設(shè)計(jì)和信道估計(jì)方法進(jìn)行聯(lián)合實(shí)現(xiàn)，以進(jìn)一步提升傳統(tǒng)信道估計(jì)的精度。

本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種基于導(dǎo)頻設(shè)計(jì)的聯(lián)合信道估計(jì)方法，包括以下步驟：

獲取含噪信道狀態(tài)信息；含噪信道狀態(tài)信息根據(jù)接收信號(hào)和發(fā)送導(dǎo)頻信號(hào)計(jì)算得到，發(fā)送導(dǎo)頻信號(hào)基于Concrete AE網(wǎng)絡(luò)的編碼器設(shè)計(jì)；

以含噪信道狀態(tài)信息為輸入信息，采用編碼器對(duì)含噪信道狀態(tài)信息進(jìn)行優(yōu)選，得到第一估計(jì)信道狀態(tài)信息；第一估計(jì)信道狀態(tài)信息為含噪信道狀態(tài)信息的子集；

以第一估計(jì)信道狀態(tài)信息為輸入信息，采用訓(xùn)練完成的生成器生成信道狀態(tài)信息；其中，信道狀態(tài)信息的維度與含噪信道狀態(tài)信息的維度相同，生成器基于Concrete AE網(wǎng)絡(luò)的解碼器設(shè)計(jì)。

進(jìn)一步地，Concrete AE網(wǎng)絡(luò)由編碼器和解碼器組成；

編碼器包括依次連接的第一輸入層和Concrete選擇器層；

解碼器為第二深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，包括第二輸入層、第二隱藏層和第二輸出層；其中，第二隱藏層數(shù)量為五個(gè)。

進(jìn)一步地，Concrete AE網(wǎng)絡(luò)的損失函數(shù)為：

其中，表示損失函數(shù)值，N表示訓(xùn)練樣本數(shù)，f_ω(·)表示解碼器函數(shù)，||·||₂表示2范數(shù)，表示第n個(gè)訓(xùn)練樣本對(duì)應(yīng)的第一估計(jì)信道狀態(tài)信息，表示第n個(gè)訓(xùn)練樣本對(duì)應(yīng)的含噪信道狀態(tài)信息。

進(jìn)一步地，條件生成對(duì)抗網(wǎng)絡(luò)由生成器和判別器組成；

生成器為第二深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，包括第二輸入層、第二隱藏層和第二輸出層；其中，第二隱藏層數(shù)量為五個(gè)；