[發明專利]一種非線性多輸入多輸出信道估計方法和估計系統

有效

• 申請號: 202210824124.6
• 申請日: 2022-07-13
• 公開（公告）號: CN115395991B
• 公開（公告）日: 2023-08-25
• 發明（設計）人: 鞏譯;劉俁佳;孟繁軻;袁偉杰;徐湛
• 申請（專利權）人: 北京信息科技大學
• 主分類號: H04B7/0413
• 分類號: H04B7/0413;H04L25/02
• 代理公司: 西安亞信智佳知識產權代理事務所(普通合伙) 61241
• 代理人: 段國剛

本公開提出一種非線性多輸入多輸出信道估計方法和估計系統。該估計方法包括利用調制解調器，將接收到的射頻信號下變頻到基帶，根據基帶信號獲取復基帶信號，并將復基帶信號的幅度和預設相位作為觀測值，進行復基帶信號處理；將復基帶信號處理后的信息輸入到非線性多輸入多輸出信道中，并對非線性多輸入多輸出信道進行初始信道估計，得到初始信道估計值；利用GAMP算法，將初始信道估計值作為深度神經網絡和卷積神經網絡的輸入，將信道的實際響應作為標簽，對深度神經網絡和卷積神經網絡進行訓練，得到最終信道估計值。該估計系統包括信號處理模塊、初始信道估計模塊和神經網絡模塊。本公開能夠增強信道的均方誤差性能和魯棒性。

技術領域

本公開涉及無線通信技術領域，尤其涉及一種非線性多輸入多輸出信道估計方法和估計系統。

背景技術

非線性多輸入多輸出(Non-Linear?Multiple?Input?Multiple?Output，?Non-Linear?MIMO)通信技術能夠將射頻信號直接下變頻到基帶，而傳統MIMO的接收機一般是將信號由高頻變頻到中頻，再變頻到低頻后到基帶，二者相比，非線性MIMO簡化了信號處理流程，在功耗方面具有明顯優勢。

目前，對非線性MIMO系統的信道估計算法的研究，主要集中在對信息的傳遞算法上，但由于接收端相位觀測值的均值、方差都沒有封閉表達式，在進行采樣技術迭代求解時，會導致收斂率變得不穩定，甚至在一些情況下該算法發散問題嚴重。此外，在實際應用中，信道特性會隨著傳輸環境、工作頻率等因素的變化而變化，這些因素通常又是未知的，無法用具體的分析方法來表示。因此，有必要改善上述相關技術方案中存在的一個或者多個問題。

需要說明的是，在上述背景技術部分公開的信息僅用于加強對本公開的背景的理解，因此可以包括不構成對本領域普通技術人員已知的現有技術的信息。

發明內容

本公開實施例的目的在于提供一種，以提高信道的均方誤差性能和魯棒性。

根據本公開實施例的第一方面，提供一種非線性多輸入多輸出?(Non-LinearMultiple?Input?Multiple?Output，Non-Linear?MIMO)信道估計方法，包括：

利用調制解調器，將接收到的射頻信號下變頻到基帶，根據基帶信號獲取復基帶信號，并將所述復基帶信號的幅度和預設相位作為觀測值，進行基帶信號處理；

將基帶信號處理后的信息輸入到非線性多輸入多輸出信道中，并對所述非線性多輸入多輸出信道進行初始信道估計，得到初始信道估計值；

利用GAMP算法，將所述初始信道估計值作為深度神經網絡和卷積神經網絡的輸入，將信道的實際響應作為標簽，對所述深度神經網絡和所述卷積神經網絡進行訓練，得到最終信道估計值。

本公開的一示例性實施例中，所述利用調制解調器，將接收到的射頻信號下變頻到基帶，根據基帶信號獲取復基帶信號，并將所述復基帶信號的幅度和預設相位作為觀測值，進行基帶信號處理的步驟中，所述調制解調器包括同相正交調制解調器；利用包絡檢波器獲取所述復基帶信號的幅度，利用相位檢測器獲取所述復基帶信號的預設相位，所述預設相位為π相位或2π相位。

本公開的一示例性實施例中，所述利用調制解調器，將接收到的射頻信號下變頻到基帶，根據基帶信號獲取復基帶信號，并將所述復基帶信號的幅度和預設相位作為觀測值，進行基帶信號處理的步驟包括：

構建廣義線性混合模型，所述廣義線性混合模型包括：

其中，z＝As表示噪聲影響前的結果，表示待恢復的?M×N維度的觀測矩陣，表示作為復基帶信號的幅度和π相位的觀測值，w表示加性復高斯噪聲表示服從均值為0，方差為的復高斯分布；表示分量算子，第m個元素g_m的定義包括：