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专利号: 2023103415458
申请人: 西南交通大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 电通信技术
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种稀疏信道的信号估计方法,其特征在于,包括:

获取稀疏信道的观测矩阵信息和稀疏信道的接收信号;

基于特征值分解的数学模型对所述观测矩阵信息进行优化处理,得到优化后的观测矩阵信息;

基于奇异值分解的数学模型对所述接收信号进行优化处理,得到优化后的接收信号;

将所述优化后的接收信号和优化后的观测矩阵信息发送至稀疏度预估模型内进行信道稀疏度预估处理,得到信道的预估稀疏度;

将所述优化后的接收信号、优化后的观测矩阵信息和信道的预估稀疏度进行残差计算,直至计算得到的残差小于预设的步长和预设的终止参数,进行信号重构,得到重构后的信号;

其中,所述基于特征值分解的数学模型对所述观测矩阵信息进行优化处理,得到优化后的观测矩阵信息,包括:将所述观测矩阵信息进行单位化处理,得到单位化字典矩阵,并基于所述单位化字典矩阵和Gram矩阵的计算公式进行计算,得到Gram矩阵;

将所述Gram矩阵进行特征值分解,并将分解得到的Gram矩阵中的非零项特征值全部修改为Gram矩阵中所有特征值的平均值,得到修改后的特征值矩阵;

将所述修改后的特征值矩阵进行分解,其中将修改后的特征值矩阵内的非零项进行特征值替换,得到优化后的观测矩阵;

其中,所述基于奇异值分解的数学模型对所述接收信号进行优化处理,得到优化后的接收信号,包括:将所述接收信号转化为Hankel矩阵,并将所述Hankel矩阵进行奇异值分解,得到Hankel矩阵的奇异值;

将所有的Hankel矩阵的奇异值进行归一化处理,并将归一化处理后的奇异值按照由大到小顺序排列,得到奇异值集合;

将所述奇异值集合内的每个奇异值按照排列顺序依次相加,直至依次相加得到的和大于预设的第一阈值停止计算,并将之后的奇异值进行归零处理,得到优化后的Hankel矩阵;

将优化后的Hankel矩阵转化为优化后的接收信号。

2.根据权利要求1所述的稀疏信道的信号估计方法,其特征在于,将所述优化后的接收信号和优化后的观测矩阵信息发送至稀疏度预估模型内进行信道稀疏度预估处理,得到信道的预估稀疏度,包括:基于稀疏信道的观测矩阵信息确定观测矩阵的最小稀疏度和最大稀疏度,并将所述稀疏度预估模型的迭代次数初始化为零;

计算所述最小稀疏度和所述最大稀疏度的平均值,并将所述最小稀疏度和所述最大稀疏度的平均值作为当次迭代的预估稀疏度;

计算优化后的接收信号和优化后的观测矩阵信息的第一Dice系数,并提取与所述最小稀疏度和所述最大稀疏度的平均值相同数量的第一Dice系数,并将提取到的第一Dice系数建立第一Dice系数集合;

按照预设的稀疏度判断公式对所述第一Dice系数集合,判断第一Dice系数集合是否符合要求,若符合要求,则将当次迭代的预估稀疏度作为信道的预估稀疏度。

3.一种稀疏信道的信号估计装置,其特征在于,包括:

获取单元,用于获取稀疏信道的观测矩阵信息和稀疏信道的接收信号;

第一处理单元,用于基于特征值分解的数学模型对所述观测矩阵信息进行优化处理,得到优化后的观测矩阵信息;

第二处理单元,用于基于奇异值分解的数学模型对所述接收信号进行优化处理,得到优化后的接收信号;

第三处理单元,用于将所述优化后的接收信号和优化后的观测矩阵信息发送至稀疏度预估模型内进行信道稀疏度预估处理,得到信道的预估稀疏度;

第四处理单元,用于将所述优化后的接收信号、优化后的观测矩阵信息和信道的预估稀疏度进行残差计算,直至计算得到的残差小于预设的步长和预设的终止参数,进行信号重构,得到重构后的信号;

其中,所述第一处理单元包括:

第一处理子单元,用于将所述观测矩阵信息进行单位化处理,得到单位化字典矩阵,并基于所述单位化字典矩阵和Gram矩阵的计算公式进行计算,得到Gram矩阵;

第一分解子单元,用于将所述Gram矩阵进行特征值分解,并将分解得到的Gram矩阵中的非零项特征值全部修改为Gram矩阵中所有特征值的平均值,得到修改后的特征值矩阵;

第二分解子单元,用于将所述修改后的特征值矩阵进行分解,其中将修改后的特征值矩阵内的非零项进行特征值替换,得到优化后的观测矩阵;

其中,所述第二处理单元包括:

第三分解子单元,用于将所述接收信号转化为Hankel矩阵,并将所述Hankel矩阵进行奇异值分解,得到Hankel矩阵的奇异值;

第二处理子单元,用于将所有的Hankel矩阵的奇异值进行归一化处理,并将归一化处理后的奇异值按照由大到小顺序排列,得到奇异值集合;

第三处理子单元,用于将所述奇异值集合内的每个奇异值按照排列顺序依次相加,直至依次相加得到的和大于预设的第一阈值停止计算,并将之后的奇异值进行归零处理,得到优化后的Hankel矩阵;

第四处理子单元,用于将优化后的Hankel矩阵转化为优化后的接收信号。

4.根据权利要求3所述的稀疏信道的信号估计装置,其特征在于,所述装置包括:第五处理子单元,用于基于稀疏信道的观测矩阵信息确定观测矩阵的最小稀疏度和最大稀疏度,并将所述稀疏度预估模型的迭代次数初始化为零;

第一计算子单元,用于计算所述最小稀疏度和所述最大稀疏度的平均值,并将所述最小稀疏度和所述最大稀疏度的平均值作为当次迭代的预估稀疏度;

第二计算子单元,用于计算优化后的接收信号和优化后的观测矩阵信息的第一Dice系数,并提取与所述最小稀疏度和所述最大稀疏度的平均值相同数量的第一Dice系数,并将提取到的第一Dice系数建立第一Dice系数集合;

第一判断子单元,用于按照预设的稀疏度判断公式对所述第一Dice系数集合,判断第一Dice系数集合是否符合要求,若符合要求,则将当次迭代的预估稀疏度作为信道的预估稀疏度。

5.一种稀疏信道的信号估计设备,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2任一项所述稀疏信道的信号估计方法的步骤。

6.一种可读存储介质,其特征在于:所述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2任一项所述稀疏信道的信号估计方法的步骤。