频域相关系数确定方法及装置和计算机设备与流程

本技术涉及通信，尤其涉及一种频域相关系数确定方法及装置和计算机设备。

背景技术：

1、在现有的基于ofdm技术的wifi、wimax、lte和nr等无线通信系统中，为了提升信道估计性能，降低误码率，通常需要在频率进行lmmse滤波和插值，因此，需要进行频域相关系数的估计和计算。

2、结合图1所示，在信道估计过程中，频率上接收到的参考信号模型为，经过ls(least square，最小二乘法)信道估计后的系统模型表示为。

3、其中，、和都是向量，且。表示ls信道估计后的信道估计结果，表示理想信道估计结果，表示频率上长度为个子载波的复高斯噪声随机矢量。

4、因此，对基于个子载波长度的lmmse(linear minimum mean square error)信道估计能被表示为。

5、其中，是频域上数据和参考信号的互相关矩阵，表示频域参考信号的自相关矩阵，表示频率维纳滤波系数矩阵。

6、为了通过和来计算维纳滤波系数矩阵，现有技术方案可根据发送参考信号的功率时延谱(pdp，power delay profile)通过fft（傅里叶变换）到频域从而得到频域相关系数。

7、

8、其中，表示功率时延谱，表示信道冲激响应第条径的功率，表示信道冲激响应第条径的时延，表示功率时延谱的长度。

9、然而，这种方法具有一定的局限性。具体来说，对于带宽较小的情况，以及对于带宽比较大但参考信号的数目比较少的情况，则由于pdp估计的不准确，导致fft所得的频域相关系数和不准确，进而影响维纳滤波系数矩阵的准确性，使得计算维纳滤波系数矩阵时可能出现抖动情形，影响系统性能。另外，对于一些应用场景，比如对于cqi/pmi计算和反馈中，有时候需要基于不同的信道类型进行选择和判决运算，而以上方法并未考虑信道类型带来的影响，从而影响频域相关系数计算的准确性。

10、对此，相关技术中提出，可在频域实时计算频域相关矩阵，并通过时延扩展和时延偏移这两个维度进行搜索，以得到mse metric最小的索引对应的时延扩展和时延偏移，如下所示：

11、

12、其中，表示估计的时延扩展输出值，单位为纳秒，表示估计的时延偏移输出值，单位为ts。

13、然而，在该技术方案中，若时延扩展的候选集为10档，时延偏移的候选集也为10档，则需要遍历100次进行mse搜索，换言之，该方法的计算复杂度受时延扩展和时延偏移的候选集数量影响较大，计算复杂度很高，影响系统性能。

14、因此，如何兼顾频域相关系数的计算准确性和计算便利性，成为目前亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、本技术实施例提供了一种频域相关系数确定方法及装置和计算机设备，旨在解决相关技术中频域相关系数计算方式无法兼顾计算结果的准确性与计算过程的便利性而导致维纳滤波系数矩阵计算不准确影响系统性能的技术问题。

2、第一方面，本技术实施例提供了一种频域相关系数确定方法，包括：

3、基于接收到的频域参考信号，确定自相关矩阵；

4、基于所述自相关矩阵、预设的信道类型分档信息和预设的ml估计指标计算方式，确定每个信道类型分档对应的ml估计指标；

5、基于所述每个信道类型分档对应的ml估计指标，确定目标时延扩展；

6、确定与所述目标时延扩展对应的信道类型索引；

7、输出所述信道类型索引对应的频域相关系数。

8、在本技术的一个实施例中，可选地，所述基于接收到的频域参考信号，确定自相关矩阵，包括：

9、对接收到的所述频域参考信号进行ls信道估计，得到ls信道估计结果；

10、基于所述ls信道估计结果，确定所述自相关矩阵。

11、在本技术的一个实施例中，可选地，所述基于所述ls信道估计结果，确定自相关矩阵，包括：

12、将所述ls信道估计结果与所述ls信道估计结果的共轭转置结果的乘积确定为所述自相关矩阵。

13、在本技术的一个实施例中，可选地，所述基于所述ls信道估计结果，确定自相关矩阵，包括：

14、基于所述ls信道估计结果，执行ifft变换，得到时域信道冲击响应，其中，功率时延谱中第n条径的时域信道冲击响应为：

15、

16、其中，为ifft变换长度，，表示所述功率时延谱中第条径，，为频率的第个子载波数，为频率的第个子载波的ls信道估计结果；

17、基于所述时域信道冲击响应，确定所述频域参考信号的功率时延谱；

18、对所述功率时延谱进行fft变换，得到初始频域相关系数，其中，所述功率时延谱中的第个子载波对应的初始频域相关系数为：

19、

20、其中，为所述功率时延谱中的第条径；

21、基于所述功率时延谱的初始频域相关系数，组成所述自相关矩阵为：

22、

23、其中。

24、在本技术的一个实施例中，可选地，所述基于所述时域信道冲击响应，确定所述频域参考信号的功率时延谱，包括：

25、基于所述时域信道冲击响应，确定所述频域参考信号的功率分布和时延分布；

26、基于所述功率分布和所述时延分布，以及所述功率时延谱的长度，确定所述功率时延谱；

27、在所述对所述功率时延谱进行fft变换之前，还包括：

28、对所述功率时延谱进行滤波处理和降噪处理。

29、在本技术的一个实施例中，可选地，所述基于接收到的频域参考信号，确定自相关矩阵，包括：

30、对于均匀分布的功率时延谱，基于每个所述信道类型分档对应的时延扩展，确定所述功率时延谱中各节对应的初始频域相关系数，其中，

31、

32、为所述功率时延谱中的第k条径对应的初始频域相关系数，，为功率时延谱的长度，表示第k条径所属的信道类型分档对应的时延扩展，表示归一化的时延偏移，表示子载波索引，；表示子载波间隔，为功率时延谱的长度；

33、基于所述功率时延谱的初始频域相关系数，组成所述自相关矩阵为：

34、

35、其中。

36、在本技术的一个实施例中，可选地，所述基于所述自相关矩阵、预设的信道类型分档信息和预设的ml估计指标计算方式，确定每个信道类型分档对应的ml估计指标，包括：

37、在所述预设的信道类型分档信息中查询所述自相关矩阵对应的计算参数集合；

38、基于所述自相关矩阵、所述计算参数集合和预设的ml估计指标计算方式，确定每个信道类型分档对应的ml估计指标，其中，

39、

40、

41、其中，为第q个信道类型分档对应的ml估计指标，为所述自相关矩阵，为的严格上三角矩阵，为所述计算参数集合内所述第q个信道类型分档对应的第一计算参数，为所述计算参数集合内所述第q个信道类型分档对应的第二计算参数，为的严格上三角矩阵，为所述计算参数集合内所述第q个信道类型分档对应的第三计算参数，表示hadamard积，是的求和矢量，表示的对角矩阵，表示的对角矩阵。

42、在本技术的一个实施例中，可选地，所述基于所述每个信道类型分档对应的ml估计指标，确定目标时延扩展，包括：

43、在全部信道类型分档对应的ml估计指标中确定最小指标；

44、将所述最小指标所属信道类型分档对应的预设时延扩展确定为所述目标时延扩展。

45、在本技术的一个实施例中，可选地，所述确定与所述目标时延扩展对应的信道类型索引，包括：

46、对所述目标时延扩展进行kalman滤波，其中，

47、

48、其中，表示所述目标时延扩展的滤波结果，表示当前子帧上估计的目标时延扩展，表示上一个子帧上估计的目标时延扩展；

49、表示kalman滤波因子，

50、若，否则，其中，为所述频域参考信号计算所述ml估计指标的累计次数，表示预配置的kalman滤波数目；

51、在预设的判决门限值表中查找所述目标时延扩展的滤波结果所属的数值范围，并在所述预设的判决门限值表中获取所述数值范围对应的信道类型索引。

52、第二方面，本技术实施例提供了一种频域相关系数确定装置，包括：

53、自相关矩阵确定单元，用于基于接收到的频域参考信号，确定自相关矩阵；

54、ml估计指标确定单元，用于基于所述自相关矩阵、预设的信道类型分档信息和预设的ml估计指标计算方式，确定每个信道类型分档对应的ml估计指标；

55、时延扩展确定单元，用于基于所述每个信道类型分档对应的ml估计指标，确定目标时延扩展；

56、信道类型索引确定单元，用于确定与所述目标时延扩展对应的信道类型索引；

57、频域相关系数确定单元，用于输出所述信道类型索引对应的频域相关系数。

58、在本技术的一个实施例中，可选地，所述自相关矩阵确定单元包括：

59、ls信道估计单元，用于对接收到的所述频域参考信号进行ls信道估计，得到ls信道估计结果；

60、第一执行单元，用于基于所述ls信道估计结果，确定所述自相关矩阵。

61、在本技术的一个实施例中，可选地，所述第一执行单元用于：

62、将所述ls信道估计结果与所述ls信道估计结果的共轭转置结果的乘积确定为所述自相关矩阵。

63、在本技术的一个实施例中，可选地，所述第一执行单元包括：

64、冲击响应获取单元，用于基于所述ls信道估计结果，执行ifft变换，得到时域信道冲击响应，其中，功率时延谱中第n条径的时域信道冲击响应为：

65、

66、其中，为ifft变换长度，，表示所述功率时延谱中第条径，，为频率的第个子载波数，为频率的第个子载波的ls信道估计结果；

67、功率时延谱确定单元，用于基于所述时域信道冲击响应，确定所述频域参考信号的功率时延谱；

68、初始频域相关系数获取单元，用于对所述功率时延谱进行fft变换，得到初始频域相关系数，其中，所述功率时延谱中的第条径对应的初始频域相关系数为：

69、

70、其中，为所述功率时延谱中的第条径；

71、自相关矩阵组建单元，用于基于所述功率时延谱的初始频域相关系数，组成所述自相关矩阵为：

72、

73、其中。

74、在本技术的一个实施例中，可选地，所述功率时延谱确定单元用于：

75、基于所述时域信道冲击响应，确定所述频域参考信号的功率分布和时延分布；基于所述功率分布和所述时延分布，以及所述功率时延谱的长度，确定所述功率时延谱；

76、所述所述第一执行单元还包括：

77、滤波降噪单元，用于在所述对所述功率时延谱进行fft变换之前，对所述功率时延谱进行滤波处理和降噪处理。

78、在本技术的一个实施例中，可选地，所述自相关矩阵确定单元包括：

79、第二执行单元，用于对于均匀分布的功率时延谱，基于每个所述信道类型分档对应的时延扩展，确定所述功率时延谱中各节对应的初始频域相关系数，其中，

80、

81、为所述功率时延谱中的第k条径对应的初始频域相关系数，，为功率时延谱的长度，表示第k条径所属的信道类型分档对应的时延扩展，表示归一化的时延偏移，表示子载波索引，；表示子载波间隔，为功率时延谱的长度；

82、自相关矩阵组建单元，用于基于所述功率时延谱的初始频域相关系数，组成所述自相关矩阵为：

83、

84、其中。

85、在本技术的一个实施例中，可选地，所述ml估计指标确定单元包括：

86、参数查询单元，用于在所述预设的信道类型分档信息中查询所述自相关矩阵对应的计算参数集合；

87、第三执行单元，用于基于所述自相关矩阵、所述计算参数集合和预设的ml估计指标计算方式，确定每个信道类型分档对应的ml估计指标，其中，

88、

89、

90、其中，为第q个信道类型分档对应的ml估计指标，为所述自相关矩阵，为的严格上三角矩阵，为所述计算参数集合内所述第q个信道类型分档对应的第一计算参数，为所述计算参数集合内所述第q个信道类型分档对应的第二计算参数，为的严格上三角矩阵，为所述计算参数集合内所述第q个信道类型分档对应的第三计算参数，表示hadamard积，是的求和矢量，表示的对角矩阵，表示的对角矩阵。

91、在本技术的一个实施例中，可选地，所述时延扩展确定单元用于：

92、在全部信道类型分档对应的ml估计指标中确定最小指标；将所述最小指标所属信道类型分档对应的预设时延扩展确定为所述目标时延扩展。

93、在本技术的一个实施例中，可选地，所述信道类型索引确定单元用于：

94、对所述目标时延扩展进行kalman滤波，其中，

95、

96、其中，表示所述目标时延扩展的滤波结果，表示当前子帧上估计的目标时延扩展，表示上一个子帧上估计的目标时延扩展；表示kalman滤波因子，若，否则，其中，为所述频域参考信号计算所述ml估计指标的累计次数，表示预配置的kalman滤波数目；在预设的判决门限值表中查找所述目标时延扩展的滤波结果所属的数值范围，并在所述预设的判决门限值表中获取所述数值范围对应的信道类型索引。

97、第三方面，本技术实施例提供了一种计算机设备，包括：至少一个处理器；以及，与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被设置为用于执行上述第一方面所述的方法。

98、第四方面，本技术实施例提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于执行上述第一方面所述的方法。

99、以上技术方案，针对相关技术中频域相关系数计算方式无法兼顾计算结果的准确性与计算过程的便利性而导致维纳滤波系数矩阵计算不准确影响系统性能的技术问题，可根据预设的信道档位以及预存的频域相关矩阵等数据，方便快捷地计算每个信道类型分档对应的ml估计指标，从而基于ml估计指标选择目标时延扩展，对应查找信道类型索引以及信道类型索引对应的频域相关系数。由此，通过有针对性地预设信道类型或者预设均匀分布pdp实现信道分档，以便实时估计频域相关系数，获得高鲁棒性，最终实现信道估计的最优维纳滤波。进一步地，既可以针对不同的信道类型有针对性地计算更为准确的频域相关系数，也保证了计算量不会剧增，降低计算过程对系统性能的影响，提升通信的可靠性和高效性，减少抖动，增加整体系统性能。