CN114337968B - 基于实时测控数据的主动式导频调整方法及装置 - Google Patents
基于实时测控数据的主动式导频调整方法及装置 Download PDFInfo
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Abstract
本申请涉及一种基于实时测控数据的主动式导频调整方法、装置、计算机设备和存储介质。所述方法包括：将待发送信号的导频进行初始化，设计为若干个固定形式的导频插入档位；根据节点的运动速度从导频插入档位中选择导频插入的时域密集程度；节点的运动速度与导频插入档位相对应，不同的速度对应着不同的导频插入档位；利用节点的自身导航对传输信号时的发送环境进行判定，根据判定结果选择对应的信道模型；根据信道模型估计节点对应的信号的多径情况，得到节点对应的冲击响应函数；利用冲击响应函数对所述待发送信号的导频频域密集程度进行调整。采用本方法能够主动调整信号导频密集程度。
Description
技术领域
本申请涉及无线通信技术领域，特别是涉及一种基于实时测控数据的主动式导频调整方法、装置、计算机设备和存储介质。
背景技术
随着无线通信技术的发展，在所有通信中，信号都会通过一个介质(称为信道)，并且信号会失真，或者在信号通过信道时会向信号中添加各种噪声。正确解码接收到的信号而没有太多错误的方法是从接收到的信号中消除信道施加的失真和噪声，以多径信道为例，宽带信道经过多径信道后，频域会产生频率选择性衰落，使信号发生失真，为了抵抗信道带来的衰落，通信算法中采用插入导频的形式，包括：块状导频、梳状导频、鸽状导频。
然而，插入导频的最大问题是会带来频域和时域资源的消耗，从而降低物理层承载信息量的能力。因此导频加多了，影响承载量、导频加少了无法正确估计信道。目前的插入导频方式或者传统方法都是通过发送一个物理层通信波形，靠与对方建立来回的沟通模式后，通过对方发送的波形信号来对空间传输信道进行估计，从而调整导频密集程度，信道情况是实时变化的，基于来回交互的信道估计方法估计出来的信道具有滞后性，故当今的MIMO技术对于信道估计的实时性一直存在瓶颈，需要等待对方答复后才能对信道进行准确的估计，进而调整信号导频密集程度。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够主动调整信号导频密集程度的基于实时测控数据的主动式导频调整方法、装置、计算机设备和存储介质。
一种基于实时测控数据的主动式导频调整方法，所述方法包括：
获取节点的待发送信号；
将待发送信号的导频进行初始化，设计为若干个固定形式的导频插入档位；
根据节点的运动速度从导频插入档位中选择导频插入的时域密集程度；节点的运动速度与导频插入档位相对应，不同的速度对应着不同的导频插入档位；
利用节点的自身导航对传输信号时的发送环境进行判定，根据判定结果选择对应的信道模型；
根据信道模型估计节点对应的信号的多径情况，得到节点对应的冲击响应函数；
利用冲击响应函数对待发送信号的导频频域密集程度进行调整。
在其中一个实施例中，根据节点的运动速度从导频插入档位中选择导频插入的时域密集程度，包括：
根据节点的运动速度确定节点的导频插入档位，利用导频插入档位对待发送信号的导频时域密集程度进行调整。
在其中一个实施例中，利用节点的自身导航对传输信号时的发送环境进行判定，根据判定结果选择对应的信道模型，包括：
利用节点的自身导航对传输信号时的发送环境进行判定,若发送环境为城市，则选择城市信道模型；信道模型包括城市信道模型、农村信道模型以及山地信道模型。
在其中一个实施例中，利用冲击响应函数对待发送信号的导频频域密集程度进行调整，包括：
对不同多径对应的冲击响应函数的幅度和时延进行计算，根据计算结果对待发送信号的导频频域密集程度进行调整。
在其中一个实施例中，对不同多径对应的冲击响应函数的幅度和时延进行计算，包括：对不同多径对应的冲击响应函数的幅度和时延进行计算，计算结果为
Y＝(αΔT1)/(βΔH1)+.......+(αΔTn)/(βΔHn)
其中，ΔT表示为相对主径的时间差，ΔH表示为相对主径的幅度差，n表示相对主径的多径序号，α和β表示调优参数。
一种基于实时测控数据的主动式导频调整装置，所述装置包括：
导频初始化模块，用于获取节点的待发送信号；将待发送信号的导频进行初始化，设计为若干个固定形式的导频插入档位；
时域密集程度调整模块，用于根据节点的运动速度从导频插入档位中选择导频插入的时域密集程度；节点的运动速度与导频插入档位相对应，不同的速度对应着不同的导频插入档位；
频域密集程度调整模块，用于利用节点的自身导航对传输信号时的发送环境进行判定，根据判定结果选择对应的信道模型；根据信道模型估计节点对应的信号的多径情况，得到节点对应的冲击响应函数；利用冲击响应函数对待发送信号的导频频域密集程度进行调整。
一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：
获取节点的待发送信号；
将待发送信号的导频进行初始化，设计为若干个固定形式的导频插入档位；
根据节点的运动速度从导频插入档位中选择导频插入的时域密集程度；节点的运动速度与导频插入档位相对应，不同的速度对应着不同的导频插入档位；
利用节点的自身导航对传输信号时的发送环境进行判定，根据判定结果选择对应的信道模型；
根据信道模型估计节点对应的信号的多径情况，得到节点对应的冲击响应函数；
利用冲击响应函数对待发送信号的导频频域密集程度进行调整。
一种计算机可读存储介质，其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以下步骤：
获取节点的待发送信号；
将待发送信号的导频进行初始化，设计为若干个固定形式的导频插入档位；
根据节点的运动速度从导频插入档位中选择导频插入的时域密集程度；节点的运动速度与导频插入档位相对应，不同的速度对应着不同的导频插入档位；
利用节点的自身导航对传输信号时的发送环境进行判定，根据判定结果选择对应的信道模型；
根据信道模型估计节点对应的信号的多径情况，得到节点对应的冲击响应函数；
利用冲击响应函数对待发送信号的导频频域密集程度进行调整。
上述基于实时测控数据的主动式导频调整方法、装置、计算机设备和存储介质，首先将待发送信号的导频进行初始化，预先设计若干个固定形式的导频插入档位，然后根据节点的运动速度从导频插入档位中选择与节点的运动速度相对应的导频插入档位对导频的时域密集程度进行主动调整，再利用节点的自身导航对传输信号时的发送环境进行判定，根据判定结果选择对应的信道模型；
不同的信道模型对应不同的多径情况，根据信道模型估计节点对应的信号的多径情况，得到节点对应的冲击响应函数；利用冲击响应函数对待发送信号的导频频域密集程度进行主动调整。本发明预先设置若干个固定形式的导频插入档位，通过计算节点的运动速度选择导频插入的时域密级程度，根据自身导航定位位置周边的建筑物情况，估计信道可能的多径情况，从而调整导频的频域密级程度。
附图说明
图1为一个实施例中一种基于实时测控数据的主动式导频调整方法的流程示意图；
图2为一个实施例中根据节点的运动速度调整导频的密度的示意图；
图3为一个实施例中对不同多径对应的冲击响应函数的幅度和时延进行计算步骤的示意图；
图4为一个实施例中一种基于实时测控数据的主动式导频调整装置的结构框图；
图5为一个实施例中计算机设备的内部结构图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
在一个实施例中，如图1所示，提供了一种基于实时测控数据的主动式导频调整方法，包括以下步骤：
步骤102，获取节点的待发送信号；将待发送信号的导频进行初始化，设计为若干个固定形式的导频插入档位。
节点是指进行可以无线通信的设备，包括无人机、无人车、无人船；导频的密集程度包括时域密集程度和频域密级程度，导频插入档位是指插入的时域密集程度的档位，与节点的运动速度相对应。节点通过自身的运动速度选择合适的导频插入档位进行导频插入，来抵抗节点在信道中传输信号时的衰落。
步骤104，根据节点的运动速度从导频插入档位中选择导频插入的时域密集程度；节点的运动速度与导频插入档位相对应，不同的速度对应着不同的导频插入档位。
步骤106，利用节点的自身导航对传输信号时的发送环境进行判定，根据判定结果选择对应的信道模型；根据信道模型估计节点对应的信号的多径情况，得到节点对应的冲击响应函数；利用冲击响应函数对待发送信号的导频频域密集程度进行调整。
利用节点的自身导航对传输信号时的发送环境进行判定是通信行业的通识和标准，如果是城市，调用城市信道模型；如果是农村，则调用农村的信道模型；如果是山地，则调用山地的信道模型。不同的信道模型对应的多径情况是不一样的，根据多径情况确定节点的冲击响应函数，对冲击响应函数的幅度和时延进行计算，从而调整导频的频域密集程度。
上述一种基于实时测控数据的主动式导频调整方法中，首先将待发送信号的导频进行初始化，预先设计若干个固定形式的导频插入档位，然后根据节点的运动速度从导频插入档位中选择与节点的运动速度相对应的导频插入档位对导频的时域密集程度进行主动调整，再利用节点的自身导航对传输信号时的发送环境进行判定，根据判定结果选择对应的信道模型；不同的信道模型对应不同的多径情况，根据信道模型估计节点对应的信号的多径情况，得到节点对应的冲击响应函数；利用冲击响应函数对待发送信号的导频频域密集程度进行主动调整。本发明预先设置若干个固定形式的导频插入档位，通过计算节点的运动速度选择导频插入的时域密级程度，根据自身导航定位位置周边的建筑物情况，估计信道可能的多径情况，从而调整导频的频域密级程度。
在其中一个实施例中，根据节点的运动速度从导频插入档位中选择导频插入的时域密集程度，包括：
根据节点的运动速度确定节点的导频插入档位，利用导频插入档位对待发送信号的导频时域密集程度进行调整。
如图2所示，计算得到的Y值在t1时刻和t2时刻差距很大，且t2时刻的导频与紧邻的数据差异很大，相差30％(其具体的比值又和调制方式的复杂程度相关，是现有技术，在本申请中不做过多陈述)，会导致对数据4的信道估计错误，此时就需要根据节点的运动速度调整导频的密度。
在其中一个实施例中，利用节点的自身导航对传输信号时的发送环境进行判定，根据判定结果选择对应的信道模型，包括：
利用节点的自身导航对传输信号时的发送环境进行判定,若发送环境为城市，则选择城市信道模型；信道模型包括城市信道模型、农村信道模型以及山地信道模型。
利用节点的自身导航对传输信号时的发送环境进行判定是通信行业的通识和标准，如果是城市，调用城市信道模型；如果是农村，则调用农村的信道模型；如果是山地，则调用山地的信道模型。不同的信道模型对应的多径情况是不一样的，根据多径情况确定节点的冲击响应函数，对冲击响应函数的幅度和时延进行计算，从而调整导频的频域密集程度。
在其中一个实施例中，利用冲击响应函数对待发送信号的导频频域密集程度进行调整，包括：
对不同多径对应的冲击响应函数的幅度和时延进行计算，根据计算结果对待发送信号的导频频域密集程度进行调整。
在其中一个实施例中，对不同多径对应的冲击响应函数的幅度和时延进行计算，包括：对不同多径对应的冲击响应函数的幅度和时延进行计算，计算结果为
Y＝(αΔT1)/(βΔH1)+.......+(αΔTn)/(βΔHn)
其中，ΔT表示为相对主径的时间差，ΔH表示为相对主径的幅度差，n表示相对主径的多径序号，α和β表示调优参数。
针对不同的波形参数，所能抵抗的时域和频域色散能力不一样，时域色散会导致频域的选择性衰落(不利于宽带)，频域色散会导致时域的选择性衰落(不利于窄带)。宽带信号相对而言，符号速率频率大，符号长度相对较短，能够较好的抵抗快时变信道；而窄带波形因为符号速率低，符号长度相对较长，无法在快时变信道中保持，收时变信道的影响很大。对于单纯的多径信道而言，由于时间色散，会导致在频域出现选择性衰落，因此对宽带信道造成不利影响，而窄带信号由于带宽较窄，则不会受影响。而对上述描述的两种情况，符号长度的长度和波形的带宽，并非是一个绝对概念，而且信号的解调往往可能还需要利用到连续的几个符号。因此针对不同的波形参数，要做针对性的调优参数优化，即公式中的α和β。
Y值越大，则对应调整待发送信号的导频频域密集程度也更大，根据Y值设置待发送信号的导频频域密集程度，不同的多径对应着不同的冲击响应函数，如图3所示，冲击响应就是“幅度+时延”，时延差距很大，则色散严重，频域若要带宽窄，需要设置的导频则应该更加密集，不同多径的幅度越相似，频域的衰落点的衰落越深。α和β是通过大量实验使Y达到最优时的调优参数，通过调优参数可以使得到的信号的Y值更加准确。通过对业务通信情况的综合分析，设置和调整预制导频选择算法和预制导频的方案集，对导频的调整方案进行优化，不断提高系统通信的可靠性。
应该理解的是，虽然图1的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图1中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
在一个实施例中，如图4所示，提供了一种基于实时测控数据的主动式导频调整装置，包括：导频初始化模块402、时域密集程度调整模块404、和频域密集程度调整模块406，其中：
导频初始化模块402，用于获取节点的待发送信号；将待发送信号的导频进行初始化，设计为若干个固定形式的导频插入档位；
时域密集程度调整模块404，用于根据节点的运动速度从导频插入档位中选择导频插入的时域密集程度；节点的运动速度与导频插入档位相对应，不同的速度对应着不同的导频插入档位；
频域密集程度调整模块406，用于利用节点的自身导航对传输信号时的发送环境进行判定，根据判定结果选择对应的信道模型；根据信道模型估计节点对应的信号的多径情况，得到节点对应的冲击响应函数；利用冲击响应函数对待发送信号的导频频域密集程度进行调整。
在其中一个实施例中，时域密集程度调整模块404还用于根据节点的运动速度从导频插入档位中选择导频插入的时域密集程度，包括：
根据节点的运动速度确定节点的导频插入档位，利用导频插入档位对待发送信号的导频时域密集程度进行调整。
在其中一个实施例中，频域密集程度调整模块406还用于利用节点的自身导航对传输信号时的发送环境进行判定，根据判定结果选择对应的信道模型，包括：
利用节点的自身导航对传输信号时的发送环境进行判定,若发送环境为城市，则选择城市信道模型；信道模型包括城市信道模型、农村信道模型以及山地信道模型。
在其中一个实施例中，频域密集程度调整模块406还用于利用冲击响应函数对待发送信号的导频频域密集程度进行调整，包括：
对不同多径对应的冲击响应函数的幅度和时延进行计算，根据计算结果对待发送信号的导频频域密集程度进行调整。
在其中一个实施例中，频域密集程度调整模块406还用于对不同多径对应的冲击响应函数的幅度和时延进行计算，包括：对不同多径对应的冲击响应函数的幅度和时延进行计算，计算结果为
Y＝(αΔT1)/(βΔH1)+.......+(αΔTn)/(βΔHn)
其中，ΔT表示为相对主径的时间差，ΔH表示为相对主径的幅度差，n表示相对主径的多径序号，α和β表示调优参数。
关于一种基于实时测控数据的主动式导频调整装置的具体限定可以参见上文中对于一种基于实时测控数据的主动式导频调整方法的限定，在此不再赘述。上述一种基于实时测控数据的主动式导频调整装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是终端，其内部结构图可以如图5所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口、显示屏和输入装置。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种基于实时测控数据的主动式导频调整方法。该计算机设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。
本领域技术人员可以理解，图5中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，该存储器存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现上述实施例中方法的步骤。
在一个实施例中，提供了一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述实施例中方法的步骤。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (7)
1.一种基于实时测控数据的主动式导频调整方法，其特征在于，所述方法包括：
获取节点的待发送信号；
将所述待发送信号的导频进行初始化，设计为若干个固定形式的导频插入档位；
根据所述节点的运动速度从所述导频插入档位中选择导频插入的时域密集程度；所述节点的运动速度与所述导频插入档位相对应，不同的速度对应着不同的导频插入档位；
利用所述节点的自身导航对传输信号时的发送环境进行判定，根据判定结果选择对应的信道模型；
根据所述信道模型估计所述节点对应的信号的多径情况，得到节点对应的冲击响应函数；
利用所述冲击响应函数对所述待发送信号的导频频域密集程度进行调整；
利用所述冲击响应函数对所述待发送信号的导频频域密集程度进行调整，包括：
对不同多径对应的冲击响应函数的幅度和时延进行计算，根据计算结果对所述待发送信号的导频频域密集程度进行调整；
对不同多径对应的冲击响应函数的幅度和时延进行计算，包括：
对不同多径对应的冲击响应函数的幅度和时延进行计算，所述计算结果为
Y＝(αΔT1)/(βΔH1)+.......+(αΔTn)/(βΔHn)
其中，ΔT表示为相对主径的时间差，ΔH表示为相对主径的幅度差，n表示相对主径的多径序号，α和β表示调优参数；
若Y值越大，则对应调整待发送信号的导频频域密集程度也更大，根据Y值设置待发送信号的导频频域密集程度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述节点的运动速度从所述导频插入档位中选择导频插入的时域密集程度，包括：
根据所述节点的运动速度确定节点的导频插入档位，利用所述导频插入档位对所述待发送信号的导频时域密集程度进行调整。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用所述节点的自身导航对传输信号时的发送环境进行判定，根据判定结果选择对应的信道模型，包括：
利用所述节点的自身导航对传输信号时的发送环境进行判定,若发送环境为城市，则选择城市信道模型；所述信道模型包括城市信道模型、农村信道模型以及山地信道模型。
4.一种基于实时测控数据的主动式导频调整装置，其特征在于，所述装置包括：
导频初始化模块，用于获取节点的待发送信号；将所述待发送信号的导频进行初始化，设计为若干个固定形式的导频插入档位；
时域密集程度调整模块，用于根据所述节点的运动速度从所述导频插入档位中选择导频插入的时域密集程度；所述节点的运动速度与所述导频插入档位相对应，不同的速度对应着不同的导频插入档位；
频域密集程度调整模块，用于利用所述节点的自身导航对传输信号时的发送环境进行判定，根据判定结果选择对应的信道模型；根据所述信道模型估计所述节点对应的信号的多径情况，得到节点对应的冲击响应函数；利用所述冲击响应函数对所述待发送信号的导频频域密集程度进行调整；
频域密集程度调整模块还用于对不同多径对应的冲击响应函数的幅度和时延进行计算，根据计算结果对所述待发送信号的导频频域密集程度进行调整；
对不同多径对应的冲击响应函数的幅度和时延进行计算，包括：
对不同多径对应的冲击响应函数的幅度和时延进行计算，所述计算结果为
Y＝(αΔT1)/(βΔH1)+.......+(αΔTn)/(βΔHn)
其中，ΔT表示为相对主径的时间差，ΔH表示为相对主径的幅度差，n表示相对主径的多径序号，α和β表示调优参数；
若Y值越大，则对应调整待发送信号的导频频域密集程度也更大，根据Y值设置待发送信号的导频频域密集程度。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述时域密集程度调整模块还用于根据所述节点的运动速度确定节点的导频插入档位，利用所述导频插入档位对所述待发送信号的导频时域密集程度进行调整。
6.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至3中任一项所述方法的步骤。
7.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至3中任一项所述的方法的步骤。
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