CN114374447A - 一种信道探测的方法、装置及介质 - Google Patents
一种信道探测的方法、装置及介质 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114374447A CN114374447A CN202210054388.8A CN202210054388A CN114374447A CN 114374447 A CN114374447 A CN 114374447A CN 202210054388 A CN202210054388 A CN 202210054388A CN 114374447 A CN114374447 A CN 114374447A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- signal
- channel
- doppler
- otfs
- delay
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title abstract description 69
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 77
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 46
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 20
- 238000004590 computer program Methods 0.000 claims description 12
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 10
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 claims description 6
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 abstract description 23
- 230000004044 response Effects 0.000 description 19
- 230000006870 function Effects 0.000 description 13
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 238000005311 autocorrelation function Methods 0.000 description 4
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 4
- 230000009471 action Effects 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000013519 translation Methods 0.000 description 2
- 240000007594 Oryza sativa Species 0.000 description 1
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 description 1
- 238000013473 artificial intelligence Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005562 fading Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 238000010801 machine learning Methods 0.000 description 1
- 230000005055 memory storage Effects 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 description 1
- 238000009877 rendering Methods 0.000 description 1
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 230000011664 signaling Effects 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B17/00—Monitoring; Testing
- H04B17/30—Monitoring; Testing of propagation channels
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B17/00—Monitoring; Testing
- H04B17/30—Monitoring; Testing of propagation channels
- H04B17/309—Measuring or estimating channel quality parameters
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B17/00—Monitoring; Testing
- H04B17/30—Monitoring; Testing of propagation channels
- H04B17/309—Measuring or estimating channel quality parameters
- H04B17/364—Delay profiles
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Quality & Reliability (AREA)
- Cable Transmission Systems, Equalization Of Radio And Reduction Of Echo (AREA)
- Mobile Radio Communication Systems (AREA)
Abstract
本申请公开了一种信道探测的方法、装置及介质，应用于发射端，包括在发射端将冲激导频信号放置于时延‑多普勒域中，并对冲激导频信号进行调制以得到OTFS信号，得到OTFS信号后，传输至需要探测的信道以便于接收端获取OTFS信号，并对该OTFS信号进行处理确定信道的时延和多普勒特性。由此，本发明提供的技术方案，通过将冲激导频信号直接放置于时延‑多普勒域中，利用OTFS的调制方法对信号进行调制可以直接得到信道的时延和多普勒特性，中间无需进行其他信号处理，避免采用伪随机序列探测或多载波码分多址扩频序列探测时，需要对探测的时域和频域特性进一步处理才能得到信道的多普勒域信息而导致的误差，提高信道的探测精度。
Description
技术领域
本申请涉及通讯领域，特别是涉及一种信道探测的方法、装置及介质。
背景技术
信道探测是通信***获取传播环境信息的重要手段。传统的信道探测需要专门的探测发射机和接收机，在需要探测的通信频段上发射已知探测序列，提取信道冲激响应、多普勒功率谱等信道特征，接收端获取返回信号进行建模分析。传统的信道探测的发射信号选用伪随机序列或多载波码分多址扩频序列，采用这两种发射信号需要在时域或频域进行探测，先对发射信号和接收信号分别做傅里叶变换，得到频域信号T(ω)和R(ω)，将两者做比值即可得信道频率响应H(ω)＝R(ω)/T(ω)。
信道频率响应H(ω)再经过快速逆傅里叶变换(IFFT)，得到信道的冲激响应：
h(τ)＝IFFT{H(ω)} (1)
其中τ为时延，ω为角频率。
通常实测的信道响应包含有效的多径分量和无效的噪声分量。需选用一个固定值的噪声门限，对于多径功率低于噪声门限的多径抽头，对其进行迫零。
所以，多普勒功率谱可由信道冲激响应的自相关函数的快速傅里叶变换(FFT)计算得到：
其中，WFFT为FFT窗口长度，DPSD为信道多普勒功率谱，m为序列平移量。
因此，采用传统的信道探测方法，要想获得信道的多普勒域信息需要对信道频率响应进行快速逆傅里叶变换得到信道冲激响应后，再对信道冲激响应的自相关函数进行快速傅里叶变换(FFT)，而经过以上信号处理会带来误差，降低信道探测精度。
由此可见，如何提高信道探测精度，是本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
本申请的目的是提供一种信道探测的方法、装置及介质，通过将冲激导频信号直接放置于时延-多普勒域进行调制以得到OTFS信号，并将该信号传输至需要探测的信道以便于接收端获取该信号，并分析确定信道的时延和多普勒特性，避免传统信道探测需要对获取的信道时域和频域特性进一步处理才能确定信道的时延和多普勒特性带来的误差。
为解决上述技术问题，本申请提供一种信道探测的方法，应用于发射端，包括：
将冲激导频信号放置于时延-多普勒域中进行调制以得到OTFS信号；
将所述OTFS信号发送至信道，以便于接收端获取所述OTFS信号，并处理以确定所述信道的时延和多普勒特性。
优选地，所述将冲激导频信号放置于时延-多普勒域中进行调制以得到OTFS信号包括：
将所述冲激导频信号放置于所述时延-多普勒域中得到时延-多普勒域信号；
通过逆辛傅里叶变换将所述时延-多普勒域信号变换至时-频域信号；
通过正交频分复用对所述时-频域信号进行调制。
优选地，所述冲激导频信号为多个。
为了解决上述技术问题，本申请还提供了一种信道探测的方法，应用于接收端，包括：
获取信道中的OTFS信号，所述OTFS信号为发射端将冲激导频信号放置于时延-多普勒域中进行调制并发送至所述信道中的信号；
对所述OTFS信号进行处理以确定所述信道的时延和多普勒特性。
优选地，对所述OTFS信号进行处理包括：
通过正交频分复用对所述OTFS信号进行解调以得到时-频域信号；
通过辛傅里叶变换将所述时-频域信号变换至时延-多普勒域信号；
分析所述时延-多普勒域信号以确定所述信道的时延和多普勒特性。
优选地，所述冲激导频信号为多个，在所述通过辛傅里叶变换将所述时-频域信号变换至时延-多普勒域信号之后还包括：
对处理多个所述冲激导频信号得到的多个脉冲信号提取分集增益；
通过预设门限确定所述信道每条径的时延和多普勒频移；
分析多个OTFS帧以获取所述信道的时延和多普勒统计信息。
为了解决上述技术问题，本申请还提供了一种信道探测的装置，应用于发射端，包括：
调制模块，用于将冲激导频信号放置于时延-多普勒域中进行调制以得到OTFS信号；
发送模块，用于将所述OTFS信号发送至信道，以便于接收端获取所述OTFS信号，并处理以确定所述信道的时延和多普勒特性。
为了解决上述技术问题，本申请还提供了一种信道探测的装置，应用于接收端，包括：
获取模块，用于获取信道中的OTFS信号，所述OTFS信号为发射端将冲激导频信号放置于时延-多普勒域中进行调制并发送至所述信道中的信号；
处理模块，用于对所述OTFS信号进行处理以确定所述信道的时延和多普勒特性。
为了解决上述技术问题，本申请还提供了一种信道探测的装置，包括存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现如所述的信道探测的方法的步骤。
为了解决上述技术问题，本申请还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如所述的信道探测的方法的步骤。
本发明所提供的信道探测的方法，应用于发射端，包括在发射端将冲激导频信号放置于时延-多普勒域中，并对冲激导频信号进行调制以得到OTFS信号，得到OTFS信号后，传输至需要探测的信道以便于接收端获取OTFS信号，并对该OTFS信号进行处理确定信道的时延和多普勒特性。由此可见，本发明提供的技术方案，通过将冲激导频信号直接放置于时延-多普勒域中，并利用OTFS的调制方法对信号进行调制可以直接得到信道的时延和多普勒特性，中间无需进行其他信号处理，由此，可以避免采用伪随机序列探测或多载波码分多址扩频序列探测时，需要对探测的时域和频域特性进一步处理才能得到信道的多普勒域信息而导致的误差，提高信道的探测精度。
此外，本发明还提供一种信道探测的装置及介质，和上述信道探测的方法相对应，效果同上。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例所提供的信道探测的方法的流程图；
图2为本发明实施例所提供的基于发射端的信道探测的装置的结构图；
图3为本发明实施例所提供的时延-多普勒域信号网格与时间-频率域信号网格转换图；
图4为本发明实施例所提供的基于接收端的信道探测的装置的结构图；
图5为本申请另一实施例提供的信道探测的装置的结构图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护范围。
本申请的核心是提供一种信道探测的方法、装置及介质，发射端将自身定义的冲激导频信号放置于时延-多普勒域中，利用正交时频空间(OTFS)调制方法对信号进行调制得到OTFS信号，并将该信号传输至需要探测的信道，以便于接收端接收OTFS信号，并处理确定信道的时延和多普勒特性，由此直接得到信道的时延和多普勒特性，无需对信号进行其他处理，进而提升了信道的探测精度。
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步的详细说明。
信道探测是通信***获取传播环境信息的重要手段，通常信道探测通过特定的信道探测发射机将探测信号发送至信道，再由接收机获取经过信道的信号，由接收机进行信号处理分析确定信道的时延和多普勒特性。信号探测发射机通常选用伪随机序列或多载波码分多址扩频序列作为发射信号，采用这两种信号作为发射信号需要在时域或者频域中进行探测，而想要得到信道的多普勒域信息，则需要将在时域或频域中获得的信号进行以下处理：
先对发射信号和接收信号分别做傅里叶变换，得到频域信号T(ω)和R(ω)，将两者做比值即可得信道频率响应H(ω)＝R(ω)/T(ω)。
信道频率响应H(ω)再经过快速逆傅里叶变换(IFFT)，得到信道的冲激响应h(τ)＝IFFT{H(ω)}，其中τ为时延，ω为角频率。
多普勒功率谱可由信道冲激响应的自相关函数的快速傅里叶变换(FFT)计算得到
其中，WFFT为FFT窗口长度，DPSD为信道多普勒功率谱，m为序列平移量。
因此，采用传统的信道探测方法，要想获得信道的多普勒域信息需要对信道频率响应进行快速逆傅里叶变换得到信道冲激响应后，再对信道冲激响应的自相关函数进行快速傅里叶变换(FFT)，而经过以上信号处理会带来误差，降低信道探测精度。
为了提高信道探测的精度，本发明提供了一种信道探测的方法，由发射端将冲激导频信号放置于时延-多普勒域进行调制以得到正交时频空间调制(OTFS)信号，并将OTFS信号传输至待探测信道中，以便于接收机接收经过待探测信道的信号，并对获取的信号进行处理分析得到信道的时延和多普勒特。
图1为本发明实施例所提供的信道探测的方法的流程图，如图1所示，该方法包括：
S10：将冲激导频信号放置于时延-多普勒域中进行调制以得到OTFS信号。
S11：将OTFS信号发送至信道，以便于接收端获取OTFS信号，并处理以确定信道的时延和多普勒特性。
在步骤S10中，发射端将冲激导频信号放置于时延-多普勒域中进行调制得到OTFS信号，其中，冲激导频信号由发射极自定义产生，得到冲激导频信号后，将该信号放置于时延-多普勒域中得到时延-多普勒域信号，由逆辛傅里叶(ISFFT)变换将时延-多普勒域信号变换至时-频域信号，再由正交频分复用(OFDM)对时-频域信号进行调制得到OTFS信号。然后通过步骤S11将OTFS信号发送至信道，以便于接收端接收经过信道的信号，并对接收的信号进行处理分析以确定信道的时延和多普勒特性。
需要说明的是，在时延-多普勒域中对时延-多普勒域信号进行ISFFT变换以及OFDM调制统称为OTFS调制，即发射端将冲激导频信号放置时延-多普勒域进行OTFS调制得到OTFS信号，此外还需要说明的是，为了能更全面且准确获取信道的时延和多普勒特性，发射端将多个冲激导频信号放置于时延-多普勒域中。
在具体实施中，线性时变多径信道的冲激响应可以有不同的表达形式，在信道的时-频域表示H(t,f)下，信道以1/相干时间的速率变化，在高速移动场景下会导致上述时-频域信道探测的困难，而时延-多普勒域表示h(τ,υ)与H(t,f)等价，且这种表达形式下的参数为多条径的时延和多普勒频移，一般最少在几毫秒内是几乎不变的，所以在长探测间隔内时延-多普勒域信道呈现出时不变性，且具有稀疏性，只需要少量参数就可以表征。
因此，直接在时延-多普勒域进行信道探测具有简洁直观的优势，且相较于正交频分复用(OFDM)***，OTFS调制相当于在其基础上添加了一个预编码模块，可看作对OFDM***的扩展，接收端再进行逆过程调制即可，从而实现与现有宽带网络波形通信***的兼容，避免了OFDM***与现有宽带网络波形通信***不兼容的问题。
本发明实施例所提供的信道探测的方法，应用于发射端，包括在发射端将冲激导频信号放置于时延-多普勒域中，并对冲激导频信号进行调制以得到OTFS信号，得到OTFS信号后，传输至需要探测的信道以便于接收端获取OTFS信号，并对该OTFS信号进行处理确定信道的时延和多普勒特性。由此可见，本发明提供的技术方案，通过将冲激导频信号直接放置于时延-多普勒域中，并利用OTFS的调制方法对信号进行调制可以直接得到信道的时延和多普勒特性，中间无需进行其他信号处理，由此，可以避免采用伪随机序列探测或多载波码分多址扩频序列探测时，需要对探测的时域和频域特性进一步处理才能得到信道的多普勒域信息而导致的误差，提高信道的探测精度。
在具体实施例中，发射端将冲激导频信号放置时延-多普勒域中后，先使用时延-多普勒域调制器首先使用逆辛傅里叶变换(ISFFT)将时延-多普勒域中的符号x(k,l)映射到时间-频率域中的X(n,m)：
其中l为时延域维度，k为多普勒域维度，n＝0，…，N-1,m＝0,…,M-1。从上式可知，沿着频率维度m，一组离散傅里叶变换(DFT)基函数将频率域与时延域相关联。沿时间维度n，一组离散傅里叶逆变换(IDFT)基函数将时域与多普勒域相关。
经过ISFFT变换得到时-频域信号后，对时间-频率网格上的信号X(n,m)赋予一定的发送脉冲波形gtx(t)，转化为时域信号s(t)向无线信道发送：
在时延-多普勒域中进行ISFFT变换和OFDM调制后得到信号s(t)，将信号s(t)发送至待探测信道，上述时频调制过程具有海森堡(Heisenberg)变换的数学形式，可以视为脉冲成形OFDM调制的一般化过程，所得时域信号s(t)通过时变无线信道进行传输。
根据Bello的经典理论，用时延-多普勒域信道冲激响应h(τ,υ)表示信道对发送信号影响：
r(t)＝∫∫h(τ,υ)ej2πυ(t-τ)s(t-τ)dτdυ (5)
其中h(τ,υ)是信道基带冲激响应，具有稀疏的表达形式：
其中，δ(·)是狄拉克函数，P是信道径数，hi，τi和vi分别代表第i条路径的信道系数、信道时延和多普勒频移。
由此，完成发射端将信号传输至待探测信道，OTFS信号经过待探测信道后，由接收端接收OTFS信号，并通过OFDM对该信号进行解调得到时-频域信号，再由辛傅里叶变换将时-频域信号变换至时延-多普勒域信号，以便于确定信号的时延和多普勒。需要说明的是，为了更全面且准确的确定信道的时延和多普勒特性，发射端将多个冲激导频信号放置于时延-多普勒域中进行调制。
本发明实施例所提供的信道探测的方法，通过发射端将冲激导频信号放置于时延-多普勒域中，通过ISFFT变换将时延-多普勒域信号变换至时-频域信号，再通过OFDM对时-频域信号进行调制以得到OTFS信号，并将OTFS信号传输至信道，以便于接收端获取经过信道的信号，并对获取的信号进行分析处理以确定信道的时延和多普勒特性，避免了采用伪随机序列探测或多载波码分多址扩频序列探测时，需要对探测的时域和频域特性进一步处理才能得到信道的多普勒域信息而导致的误差，提高信道的探测精度。
在上述实施例中，对于基于发射端的信道探测的方法进行了详细描述，本申请还提供了基于发射端的信道探测的装置对应的实施例。需要说明的是，本申请从两个角度对装置部分的实施例进行描述，一种是基于功能模块的角度，另一种是基于硬件结构的角度。
图2为本发明实施例所提供的基于发射端的信道探测的装置的结构图，如图2所示，该装置包括：
调制模块10，用于将冲激导频信号放置于时延-多普勒域中进行调制以得到OTFS信号。
发送模块11，用于将OTFS信号发送至信道，以便于接收端获取OTFS信号，并处理以确定信道的时延和多普勒特性。
由于装置部分的实施例与方法部分的实施例相互对应，因此装置部分的实施例请参见方法部分的实施例的描述，这里暂不赘述。
本发明实施例所提供的信道探测的装置，应用于发射端，包括在发射端将冲激导频信号放置于时延-多普勒域中，并对冲激导频信号进行调制以得到OTFS信号，得到OTFS信号后，传输至需要探测的信道以便于接收端获取OTFS信号，并对该OTFS信号进行处理确定信道的时延和多普勒特性。由此可见，本发明提供的技术方案，通过将冲激导频信号直接放置于时延-多普勒域中，并利用OTFS的调制方法对信号进行调制可以直接得到信道的时延和多普勒特性，中间无需进行其他信号处理，由此，可以避免采用伪随机序列探测或多载波码分多址扩频序列探测时，需要对探测的时域和频域特性进一步处理才能得到信道的多普勒域信息而导致的误差，提高信道的探测精度。
在上述实施例中，从发射端侧角度对信道探测的方法进行了详细描述，本申请还提供了从接收端侧角度的信道探测的方法对应的实施例。获取信道中的OTFS信号，OTFS信号为发射端将冲激导频信号放置于时延-多普勒域中进行调制所得到的信号，获取到OTFS信号后，对OTFS信号进行处理以确定信道的时延和多普勒特性。
值得注意的是，发射端将冲激导频信号放置于时延-多普勒域中，并对信号进行ISFFT变换和OFDM调制得到传输至待探测信道中的OTFS信号，因此，接收端获取到待探测信道中的信号后，先通过OFDM对信号进行解调得到时-频域信号，再通过辛傅里叶变换(SFFT)得到时延-多普勒域信号，由时延-多普勒域信号即可确定信道的时延和多普勒特性。
为了进一步提高探测信道的准确性，发射端调制的冲激导频信号为多个，接收端得到信号后，对处理多个冲激导频信号得到的多个脉冲信号提取分集增益，并通过预设门限确定信道每条径的时延和多普勒频移，最后分析多个OTFS帧以获取信道的时延和多普勒统计信息。
本发明实施例所提供的信道探测的方法，应用于接收端，包括获取待探测信道中的OTFS信号，其中，OTFS信号为发射端将冲激导频信号放置于时延-多普勒域中进行调制所得到的信号，获取到OTFS信号后，对OTFS信号进行处理以确定信道的时延和多普勒特性。由此，本发明提供的技术方案，通过获取信道中由发射端将冲激导频信号直接放置于时延-多普勒域进行调制得到的信号，并通过OFDM对信号进行解调得到时-频域信号，再通过辛傅里叶变换(SFFT)得到时延-多普勒域信号，由此，直接得到信道的时延和多普勒特性，中间无需进行其他信号处理，可以避免采用伪随机序列探测或多载波码分多址扩频序列探测时，需要对探测的时域和频域特性进一步处理才能得到信道的多普勒域信息而导致的误差，提高信道的探测精度。
在具体实施例中，发射端将多个冲激导频信号放置于时延-多普勒域中进行调制以得到OTFS信号，并将该信号传输至待探测信道中，接收端获取到信道中的信号后，通过OFDM对OTFS信号进行解调以得到时-频域信号，再通过SFFT变换将时-频域信号变换至时延-多普勒域信号，由此，分析时延-多普勒域信号以确定信道的时延和多普勒特性。
则第i条路径时延-多普勒域的抽头可表示为：
其中，Δf是子载波间隔，T是时间间隔，第i条路径时延抽头为
第i条路径多普勒抽头为
定义lτ，kv分别是最大时延抽头和最大多普勒抽头。
例如，接收端获取成形波形为grx(t)，在接收端先将信道输出信号进行匹配滤波然后对Y(t,f)在网格点进行采样，时频域信号再通过SFFT变换转换为时延-多普勒域信号。由此，时延-多普勒域接收信号与发送信号及时延-多普勒域信道冲激响应之间存在如下数学关系：
其中，w(k,l)是方差为
的复高斯白噪声，
图3为本发明实施例所提供的时延-多普勒域信号网格与时间-频率域信号网格转换图，如图3所示，利用ISFFT和SFFT变换，时延-多普勒域信号网格可以和时间-频率域信号网格相互转换。
图3中时间-频率网格时间间隔为T，子载波间隔为Δf。对于时间长度为NT，带宽为MΔf的单位信号发送帧来说，其信号可以通过如下的网格点表示：
Λ＝{(nT,mΔf),n＝0,…,N-1,m＝0,…,M-1} (9)
利用SFFT变换，可以将时间-频率域网格转换到时延-多普勒域网格Λ⊥，Λ⊥可定义为：
Λ⊥＝{(kΔυ,lΔτ),k＝0，…，N-1,l＝0,…,M-1} (10)
其中时延域的单位时延长度Δτ(即时延分辨率)定义为时间-频率域中频率域带宽的倒数：
同理，多普勒域的单位多普勒间隔Δυ(即多普勒分辨率)定义为时间-频率域中时间长度的倒数：
由此可知，如果增加单位信号帧发射的时间长度和带宽，可在时延-多普勒域获得更大的分辨率。
例如，当多普勒网格为[kp,lp](0≤kp≤N-1,0≤lp≤M-1)上放置一个冲激导频xp(导频方差为
)，其余位置为0。由公式(8)可得：
其中，b(k-kp,l-lp)∈{0,1}用于指示是否存在时延为l-lp、多普勒频移为k-kp的径。采用门限法：如果
(
为正数，根据经验取为3σp)，则认为b(k-kp,l-lp)＝1，
反之，
由于时延-多普勒域的缓慢变化特性，一个OTFS帧可被认为是信道的一个快照，即t时刻每条径的功率、时延和多普勒频移时固定的值，连续发射多个OTFS帧，即可获得信道时延和多普勒的统计特性。
本发明实施例所提供的信道探测的方法，接收端获取待探测信道中的由发射端将冲激导频信号放置于时延-多普勒域中进行调制所得到的信号，并对获取的信号通过OFDM进行解调得到时-频域信号，再通过SFFT变换将时-频域信号变换至时延-多普勒域信号，由此确定信道的时延和多普勒特性。可见，采用本发明的技术方案可直接得到信道的时延和多普勒特性，中间无需进行其他信号处理，避免采用伪随机序列探测或多载波码分多址扩频序列探测时，需要对探测的时域和频域特性进一步处理才能得到信道的多普勒域信息而导致的误差，提高信道探测的准确率。
在上述实施例的基础上，考虑到单脉冲导频性能在高噪声条件下较差，且时域信号具有较高峰均功率比，进一步提出对处理多个冲激导频信号得到的多个脉冲信号提取分集增益的导频方案
假设信道最大时延抽头为lτ，最大多普勒抽头为kv。只要保证两个冲激导频之间沿时延轴相距lτ，沿多普勒轴相距2kv，则能保证接收端不发生混叠，即最多可***NP＝MN/(2kv·lτ)个冲激导频：
因为在OTFS帧内信道平稳，即每个符号均经历相同的衰落、时延和多普勒频移。即可对多个脉冲提取分集增益，此时估计的误差即可降为
实现在极低信噪比条件下的信道探测。
在对实测数据时延-功率谱的分析中，威布尔分布和Nakagami分布由于具有更高的自由度，表现出比瑞利和莱斯分布更高的拟合度，因此作为信道模型中描述抽头的分布模型。
其中，威布尔分布的概率密度函数为：
其中，β为形状参数，α为尺度参数。
Nakagami分布的概率密度函数为：
其中，μ为形状参数，ω为尺度参数，Γ(μ)为Gamma函数。
该信道模型使用双高斯分布和拉普拉斯分布以下两类多普勒谱进行建模，在两类拟合函数中选取均方根误差(RMSE)最小的一类，其拟合参数对应以下多普勒参数表格中的非零参数值。
双高斯分布表达式为：
当接收端远端和近端分别存在少量明显的散射体时，谱函数往往表现为两个高斯函数的叠加。其中，归一化频率为fnorm＝f/fmax，a1和a2为高斯函数系数，μ1和μ2为高斯函数均值，σ1和σ2为高斯函数方差。
拉普拉斯分布表达式为：
拉普拉斯谱考虑了移动台方向，适合拟合“上凸”形谱形状。其中，归一化频率fnorm＝f/fmax，fmax为最大多普勒频移，a为幅度系数，σ为角度功率谱(PAS)的标准差，φ为移动方向与到达方向的差值。
本发明实施例所提供的信道探测的方法，通过对处理多个冲激导频信号得到的多个脉冲信号提取分集增益，实现在极低信噪比条件下的信道探测，此外，通过预设门限确定信道每条径的时延和多普勒频移，最后分析多个OTFS帧以获取信道的时延和多普勒统计信息，中间无需进行其他信号处理，避免采用伪随机序列探测或多载波码分多址扩频序列探测时，需要对探测的时域和频域特性进一步处理才能得到信道的多普勒域信息而导致的误差，提高信道探测的准确率。
在上述实施例中，对于基于接收端的信道探测的方法进行了详细描述，本申请还提供了基于接收端的信道探测的装置对应的实施例。需要说明的是，本申请从两个角度对装置部分的实施例进行描述，一种是基于功能模块的角度，另一种是基于硬件结构的角度。
图4为本发明实施例所提供的基于接收端的信道探测的装置的结构图，如图4所示，该装置包括：
获取模块100，用于获取信道中的OTFS信号，OTFS信号为发射端将冲激导频信号放置于时延-多普勒域中进行调制并发送至信道中的信号。
处理模块101，用于对OTFS信号进行处理以确定信道的时延和多普勒特性。
由于装置部分的实施例与方法部分的实施例相互对应，因此装置部分的实施例请参见方法部分的实施例的描述，这里暂不赘述。
本发明实施例所提供的信道探测的装置，应用于接收端，包括获取待探测信道中的OTFS信号，其中，OTFS信号为发射端将冲激导频信号放置于时延-多普勒域中进行调制所得到的信号，获取到OTFS信号后，对OTFS信号进行处理以确定信道的时延和多普勒特性。由此，本发明提供的技术方案，通过获取信道中由发射端将冲激导频信号直接放置于时延-多普勒域进行调制得到的信号，并通过OFDM对信号进行解调得到时-频域信号，再通过辛傅里叶变换(SFFT)得到时延-多普勒域信号，由此，直接得到信道的时延和多普勒特性，中间无需进行其他信号处理，可以避免采用伪随机序列探测或多载波码分多址扩频序列探测时，需要对探测的时域和频域特性进一步处理才能得到信道的多普勒域信息而导致的误差，提高信道的探测精度。
图5为本申请另一实施例提供的信道探测的装置的结构图，如图5所示，信道探测的装置包括：存储器20，用于存储计算机程序；
处理器21，用于执行计算机程序时实现如上述实施例所提到的信道探测的方法的步骤。
本实施例提供的信道探测的装置可以包括但不限于智能手机、平板电脑、笔记本电脑或台式电脑等。
其中，处理器21可以包括一个或多个处理核心，比如4核心处理器、8核心处理器等。处理器21可以采用数字信号处理器(Digital Signal Processor，简称DSP)、现场可编程门阵列(Field－Programmable Gate Array，简称FPGA)、可编程逻辑阵列(ProgrammableLogic Array，简称PLA)中的至少一种硬件形式来实现。处理器21也可以包括主处理器和协处理器，主处理器是用于对在唤醒状态下的数据进行处理的处理器，也称中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)；协处理器是用于对在待机状态下的数据进行处理的低功耗处理器。在一些实施例中，处理器21可以在集成有图像处理器(GraphicsProcessing Unit，简称GPU)，GPU用于负责显示屏所需要显示的内容的渲染和绘制。一些实施例中，处理器21还可以包括人工智能(Artificial Intelligence，简称AI)处理器，该AI处理器用于处理有关机器学习的计算操作。
存储器20可以包括一个或多个计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以是非暂态的。存储器20还可包括高速随机存取存储器，以及非易失性存储器，比如一个或多个磁盘存储设备、闪存存储设备。本实施例中，存储器20至少用于存储以下计算机程序201，其中，该计算机程序被处理器21加载并执行之后，能够实现前述任一实施例公开的信道探测的方法的相关步骤。另外，存储器20所存储的资源还可以包括操作***202和数据203等，存储方式可以是短暂存储或者永久存储。其中，操作***202可以包括Windows、Unix、Linux等。数据203可以包括但不限于信道探测的方法中涉及的数据等。
在一些实施例中，信道探测的装置还可包括有显示屏22、输入输出接口23、通信接口24、电源25以及通信总线26。
本领域技术人员可以理解，图5中示出的结构并不构成对信道探测的装置的限定，可以包括比图示更多或更少的组件。
本申请实施例提供的信道探测的装置，包括存储器和处理器，处理器在执行存储器存储的程序时，能够实现如下方法：信道探测的方法。
本发明实施例所提供的信道探测的装置，通过接收端获取待探测信道中发射端将冲激导频信号放置于时延-多普勒域中进行调制所得到的OTFS信号，并对获取的OTFS信号进行处理以确定信道的时延和多普勒特性，由此，直接得到信道的时延和多普勒特性，中间无需进行其他信号处理，避免采用伪随机序列探测或多载波码分多址扩频序列探测时，需要对探测的时域和频域特性进一步处理才能得到信道的多普勒域信息而导致的误差，提高信道的探测精度。
最后，本申请还提供一种计算机可读存储介质对应的实施例。计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上述方法实施例(可以是发射端侧对应的方法、也可以是接收端侧对应的方法，还可以是发射端侧和接收端侧对应的方法)中记载的步骤。
可以理解的是，如果上述实施例中的方法以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，简称ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上对本申请所提供的一种信道探测的方法、装置及介质进行了详细介绍。说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。
还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
Claims (10)
1.一种信道探测的方法，其特征在于，应用于发射端，包括：
将冲激导频信号放置于时延-多普勒域中进行调制以得到OTFS信号；
将所述OTFS信号发送至信道，以便于接收端获取所述OTFS信号，并处理以确定所述信道的时延和多普勒特性。
2.根据权利要求1所述的信道探测的方法，其特征在于，所述将冲激导频信号放置于时延-多普勒域中进行调制以得到OTFS信号包括：
将所述冲激导频信号放置于所述时延-多普勒域中得到时延-多普勒域信号；
通过逆辛傅里叶变换将所述时延-多普勒域信号变换至时-频域信号；
通过正交频分复用对所述时-频域信号进行调制。
3.根据权利要求1所述的信道探测的方法，其特征在于，所述冲激导频信号为多个。
4.一种信道探测的方法，其特征在于，应用于接收端，包括：
获取信道中的OTFS信号，所述OTFS信号为发射端将冲激导频信号放置于时延-多普勒域中进行调制并发送至所述信道中的信号；
对所述OTFS信号进行处理以确定所述信道的时延和多普勒特性。
5.根据权利要求4所述的信道探测的方法，其特征在于，对所述OTFS信号进行处理包括：
通过正交频分复用对所述OTFS信号进行解调以得到时-频域信号；
通过辛傅里叶变换将所述时-频域信号变换至时延-多普勒域信号；
分析所述时延-多普勒域信号以确定所述信道的时延和多普勒特性。
6.根据权利要求5所述的信道探测的方法，其特征在于，所述冲激导频信号为多个，在所述通过辛傅里叶变换将所述时-频域信号变换至时延-多普勒域信号之后还包括：
对处理多个所述冲激导频信号得到的多个脉冲信号提取分集增益；
通过预设门限确定所述信道每条径的时延和多普勒频移；
分析多个OTFS帧以获取所述信道的时延和多普勒统计信息。
7.一种信道探测的装置，其特征在于，应用于发射端，包括：
调制模块，用于将冲激导频信号放置于时延-多普勒域中进行调制以得到OTFS信号；
发送模块，用于将所述OTFS信号发送至信道，以便于接收端获取所述OTFS信号，并处理以确定所述信道的时延和多普勒特性。
8.一种信道探测的装置，其特征在于，应用于接收端，包括：
获取模块，用于获取信道中的OTFS信号，所述OTFS信号为发射端将冲激导频信号放置于时延-多普勒域中进行调制并发送至所述信道中的信号；
处理模块，用于对所述OTFS信号进行处理以确定所述信道的时延和多普勒特性。
9.一种信道探测的装置，其特征在于，包括存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现如权利要求1至6任一项所述的信道探测的方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述的信道探测的方法的步骤。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210013193 | 2022-01-06 | ||
| CN2022100131939 | 2022-01-06 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114374447A true CN114374447A (zh) | 2022-04-19 |
| CN114374447B CN114374447B (zh) | 2024-02-02 |
Family
ID=81144298
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210054388.8A Active CN114374447B (zh) | 2022-01-06 | 2022-01-18 | 一种信道探测的方法、装置及介质 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114374447B (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114760174A (zh) * | 2022-06-14 | 2022-07-15 | 北京邮电大学 | 调制识别方法、装置、电子设备和存储介质 |
| CN114786132A (zh) * | 2022-06-16 | 2022-07-22 | 北京邮电大学 | 目标追踪方法、装置、电子设备和存储介质 |
| CN115038039A (zh) * | 2022-05-19 | 2022-09-09 | 北京邮电大学 | 定位方法、装置、电子设备、存储介质和计算机程序产品 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20170288710A1 (en) * | 2016-04-01 | 2017-10-05 | Cohere Technologies, Inc. | Tomlinson-harashima precoding in an otfs communication system |
| CN113395221A (zh) * | 2021-04-25 | 2021-09-14 | 北京邮电大学 | 一种基于正交时频空联合信道估计与符号检测方法 |
| CN113472707A (zh) * | 2021-09-06 | 2021-10-01 | 中国人民解放军国防科技大学 | 一种联合信道估计与符号检测方法、装置、设备及介质 |
| CN113556306A (zh) * | 2021-07-19 | 2021-10-26 | 上海交通大学 | 离散傅里叶变换扩展正交时频空调制方法 |
| CN113612709A (zh) * | 2021-08-17 | 2021-11-05 | 西安电子科技大学 | 基于联合式放置正交时频空otfs导频的信道估计方法 |
-
2022
- 2022-01-18 CN CN202210054388.8A patent/CN114374447B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20170288710A1 (en) * | 2016-04-01 | 2017-10-05 | Cohere Technologies, Inc. | Tomlinson-harashima precoding in an otfs communication system |
| CN113395221A (zh) * | 2021-04-25 | 2021-09-14 | 北京邮电大学 | 一种基于正交时频空联合信道估计与符号检测方法 |
| CN113556306A (zh) * | 2021-07-19 | 2021-10-26 | 上海交通大学 | 离散傅里叶变换扩展正交时频空调制方法 |
| CN113612709A (zh) * | 2021-08-17 | 2021-11-05 | 西安电子科技大学 | 基于联合式放置正交时频空otfs导频的信道估计方法 |
| CN113472707A (zh) * | 2021-09-06 | 2021-10-01 | 中国人民解放军国防科技大学 | 一种联合信道估计与符号检测方法、装置、设备及介质 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 杜坤鹏;陈文;: "OTFS***中基于最小多普勒间干扰的导频设计", 信息技术, no. 05 * |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115038039A (zh) * | 2022-05-19 | 2022-09-09 | 北京邮电大学 | 定位方法、装置、电子设备、存储介质和计算机程序产品 |
| CN114760174A (zh) * | 2022-06-14 | 2022-07-15 | 北京邮电大学 | 调制识别方法、装置、电子设备和存储介质 |
| CN114760174B (zh) * | 2022-06-14 | 2022-09-13 | 北京邮电大学 | 调制识别方法、装置、电子设备和存储介质 |
| CN114786132A (zh) * | 2022-06-16 | 2022-07-22 | 北京邮电大学 | 目标追踪方法、装置、电子设备和存储介质 |
| CN114786132B (zh) * | 2022-06-16 | 2022-09-02 | 北京邮电大学 | 目标追踪方法、装置、电子设备和存储介质 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114374447B (zh) | 2024-02-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN114374447B (zh) | 一种信道探测的方法、装置及介质 | |
| US8320489B2 (en) | Determining channel coefficients in a multipath channel | |
| CN110412557B (zh) | 一种基于ofdm信号的测量速度和距离的方法及装置 | |
| CN110824438B (zh) | 用于处理ofdm雷达信号的方法和装置 | |
| CN102158283B (zh) | 一种副载波调制无线光通信大气噪声抑制方法 | |
| US20100002816A1 (en) | Method and apparatus for multiple signal identification and finding the basis functions of the received signal | |
| CN112235223B (zh) | 一种抗干扰通信方法及电子设备 | |
| CN113542162B (zh) | 基于块稀疏贝叶斯算法的上下链路通信感知一体化方法 | |
| CN108683526B (zh) | 一种识别竞争类mac协议的方法 | |
| US20190320405A1 (en) | Method for Determining Candidate Line of Sight Path and Wireless Local Area Network Device | |
| CN111277523B (zh) | 一种调制方式确定方法及装置 | |
| Delamou et al. | Deep learning-based estimation for multitarget radar detection | |
| Bialer et al. | A deep neural network approach for time-of-arrival estimation in multipath channels | |
| CN112488092B (zh) | 基于深度神经网络的导航频段信号类型识别方法及*** | |
| Horne et al. | Classification of LoRa signals with real-time validation using the Xilinx Radio Frequency System-on-Chip | |
| CN112995072B (zh) | 信道估计方法、装置、计算机设备和存储介质 | |
| CN110830135B (zh) | 触发帧的配置与发送方法及装置、无线接入点、存储介质 | |
| CN113805170A (zh) | Ofdm雷达通信一体化的高速目标距离速度估计方法 | |
| Sembiring et al. | Performance analysis of discrete hartley transform based ofdm modulator and demodulator | |
| US9450848B1 (en) | Methods and apparatus for adjusting a phase of a transmitted signal based on an evaluation of an eye opening in an eye diagram | |
| Tsymbaliuk et al. | APPROACH TO PROCESSING RADIO SIGNALS WITH AMPLITUDE MODULATION OF MANY COMPONENTS USING ONEDIMENSIONAL CONVOLUTIONAL NEURAL NETWORK. | |
| Gao et al. | Orthogonal time frequency space modulation in wideband Doppler channel | |
| US20240244542A1 (en) | Method of detecting synchronization timing and sub-band based on adaptive threshold and receiver performing the same | |
| Nam et al. | A spectrum sharing system: Visualized interference classification and CNN approach | |
| Wang et al. | An efficient sparse channel estimation method with predetermined sparsity |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |