基于ESN模型的5G毫米波信道信息确定的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例提供了一种基于ESN模型的5G毫米波信道信息确定的方法及装置，其中方法包括：获取毫米波的历史信道信息，确定角度变化集合，根据目标间隔时刻的角度变化集合，在确定目标角度变化值后，根据目标角度变化值确定目标间隔时刻的下一时刻的信道信息；缩小了确定目标间隔时刻的下一时刻的信道信息的范围，基于目标间隔时刻的下一时刻的信道信息对预设的ESN模型进行修正，提高了修正后的ESN模型的准确性，将毫米波的历史信道信息输入修正后的ESN模型用于预估当前时刻下毫米波的信道信息，因此，可以提高预估当前时刻下毫米波的信道信息的准确性。

Method and device for determining 5g millimeter wave channel information based on ESN model

【技术实现步骤摘要】
基于ESN模型的5G毫米波信道信息确定的方法及装置
本专利技术涉及通信
，特别是涉及一种基于ESN模型的5G毫米波信道信息确定的方法及装置。
技术介绍
随着高流量移动应用的产生，例如：虚拟现实、4K高清视频、自动驾驶等应用，用户对于移动通信网络速率和带宽的要求也逐渐提高。为满足移动通信网络速率及带宽的要求，5G(5thgenerationmobilenetworks，五代移动通信网络)技术应运而生。在5G技术中使用毫米波进行通信，其传输速率可达10Gbps，在10Gbps的传输速率下，用户对于移动通信网络速率和带宽的要求可以得到满足。当毫米波信号受到物体遮挡和雨雪天气的影响时，穿透能力降低，通过采用毫米波波束成形可以提高毫米波信号的收发增益，增强毫米波信号的穿透能力，提高毫米波信号接收质量，而毫米波的信道信息对于毫米波波束成形至关重要，在移动场景中随着用户设备的移动，毫米波的信道变化迅速，现有技术通过信道估计获得毫米波的信道信息。以图1为例说明现有技术通过信道估计确定毫米波的信道信息。在图1中，每个车辆都携带毫米波移动设备，车辆1上的移动设备A向车辆2上的移动设备B发射毫米波信号，移动设备B接收毫米波信号实现毫米波通信。移动设备A与移动设备B进行毫米波通信的信道称为路径，移动设备A发射毫米波信号的角度为发射角，移动设备B接收毫米波信号的角度为接收角，一个路径对应一个发射角与接收角，发射角与接收角及路径之间一一对应。移动设备B接收移动设备A的毫米波信号后，返回毫米波应答信号给移动设备A，移动设备A对接收的毫米波应答信号进行解析，得到信道信息，该信道信息包括：移动设备A发射毫米波信号的发射角，移动设备A接收毫米波信号接收角，以及对应路径的路径增益。车辆1上的移动设备根据接收到的信道信息中的接收角，预估车辆2所处的位置，按照车辆2所处位置与自身所处位置，预计下次向移动设备B发射毫米波信号的方向，实现对移动设备B的信道信息的确定。由于车辆的位置是实时变化的，移动设备B向移动设备A返回毫米波信号后，移动设备B随着车辆2的位置发生改变，此时移动设备A根据返回的信道信息中的接收角预估出的车辆2所处的位置与实际位置有一定差异，导致预计下次向移动设备B发送毫米波信号的方向发生偏移，可见，现有的信道估计确定毫米波的信道信息存在准确性不高的问题。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的在于提供一种基于ESN模型的5G毫米波信道信息确定的方法及装置，以解决现有信道估计获得毫米波的信道信息存在准确性不高的问题。具体技术方案如下：第一方面，本专利技术实施例提供的一种基于ESN模型的5G毫米波信道信息确定的方法包括：获取毫米波历史信道信息，毫米波历史信道信息为：从毫米波信号发射的起始时刻至当前时刻所组成的时间段内，各个间隔时刻对应的信道信息，信道信息包括：各条路径对应的发射角、接收角以及路径增益，间隔时刻是时间段按照预设时间间隔划分得到的；根据预设角度范围内的预设角度间隔，确定在目标间隔时刻下的角度变化集合；所述角度变化集合包括：所述毫米波的各条路径对应的发射角在所述目标间隔时刻到所述目标间隔时刻的下一间隔时刻的角度变化值，以及，该毫米波的各条路径对应的接收角在所述目标间隔时刻到所述目标间隔时刻的下一间隔时刻的角度变化值，目标间隔时刻为时间段内的其中一个间隔时刻；从目标间隔时刻下的角度变化集合中，确定目标角度变化值，目标角度变化值包括：目标间隔时刻到目标间隔时刻的下一间隔时刻的各条路径所对应的、发射角角度变化值及接收角角度变化值；针对毫米波的每一条路径，将毫米波在目标间隔时刻下的该条路径的发射角，与该条路径对应的目标角度变化值中的发射角角度变化值求和，并将求和结果作为目标发射角，将毫米波在目标间隔时刻下的该条路径的接收角，与该条路径对应的目标角度变化值中的接收角角度变化值求和，并将求和结果作为目标接收角，其中，目标发射角为目标间隔时刻的下一时刻下的发射角，目标接收角为目标间隔时刻的下一时刻下的接收角；将目标发射角、目标接收角及路径增益确定为目标间隔时刻的下一时刻的信道信息；基于目标间隔时刻的下一时刻的信道信息对预设的回声状态网络ESN模型进行修正，获得修正后的ESN模型；将当前时刻前的上一时刻的信道信息输入修正后的ESN模型，得到当前时刻的信道信息。可选的，从目标间隔时刻下的角度变化集合中，确定目标角度变化值的步骤，包括：针对毫米波的一条路径，生成随机数，当随机数大于随机数阈值时，基于目标间隔时刻下的角度变化集合中的各项，服从第一概率预测该路径在目标间隔时刻下的目标角度变化值为第一时刻的角度变化值，当该路径的目标角度变化值对应的路径增益大于增益阈值时，则该路径在目标间隔时刻下的目标角度变化值为该路径在第一时刻的角度变化值，如果该路径的目标角度变化值对应的路径增益未超过增益阈值，则遍历目标间隔时刻下的角度变化集合中的所有项，直至找到路径增益超过增益阈值对应的项，将该项确定为目标间隔时刻下的目标角度变化值；当随机数不大于随机数阈值时，服从第二概率在目标间隔时刻下的角度变化集合的各项中随机选择一项，当该项对应的路径增益超过增益阈值，则该项为该路径在目标间隔时刻下的目标角度变化值，如果该项对应的路径增益未超过增益阈值，则遍历目标间隔时刻下的角度变化集合中的所有项，直至找到路径增益超过增益阈值对应的项，将该项确定为目标间隔时刻下的目标角度变化值。其中，第一概率根据已设置的随机数范围以及随机数阈值确定的，第一概率是随机数阈值与在随机数范围内的随机数个数的比值，第二概率是1与第一概率的差值。可选的，基于目标间隔时刻的下一时刻的信道信息对预设的ESN模型进行修正，获得修正后的ESN模型的步骤，包括：将目标间隔时刻的信道信息输入ESN模型，得到第一信息；第一信息为目标间隔时刻的下一时刻的信道信息；当第一信息与第二信息相同时，将ESN模型确定为修正后的ESN模型，第二信息为：历史信道信息中的目标间隔时刻的下一时刻的信道信息；当第一信息与第二信息不相同时，利用历史信道信息对ESN模型的输出层参数进行修正，得到修正后的ESN模型。可选的，利用历史信道信息对ESN模型的输出层参数进行修正的步骤包括：获取修正样本集，修正样本集中的各个样本为：历史信道信息中每个目标间隔时刻对应的历史信道信息；将修正样本集中的每个样本输入至ESN模型中，训练ESN模型，直至达到预设的截止条件，截止条件为：ESN模型的损失函数达到预设阈值，或者，ESN模型的损失函数迭代次数达到预设次数。可选的，将修正样本集中的每个样本输入至ESN模型中，训练ESN模型步骤之后，方法还包括：计算训练集中每个样本对应的储备池状态函数，状态函数是ESN模型中储备池的状态函数；将每个样本对应的状态函数以及ESN模型输出的信道信息分别存储至第二信道矩阵中。第二方面，本专利技术实施例提供的一种基于ESN模型的5G毫米波信道信息确定的装本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于ESN模型的5G毫米波信道信息确定的方法，其特征在于，所述方法包括：/n获取毫米波历史信道信息，所述毫米波历史信道信息为：从毫米波信号发射的起始时刻至当前时刻所组成的时间段内，各个间隔时刻对应的信道信息，所述信道信息包括：各条路径对应的发射角、接收角以及路径增益，所述间隔时刻是所述时间段按照预设时间间隔划分得到的；/n根据预设角度范围内的预设角度间隔，确定在目标间隔时刻下的角度变化集合；所述角度变化集合包括：所述毫米波的各条路径对应的发射角在所述目标间隔时刻到所述目标间隔时刻的下一间隔时刻的角度变化值，以及，该毫米波的各条路径对应的接收角在所述目标间隔时刻到所述目标间隔时刻的下一间隔时刻的角度变化值，所述目标间隔时刻为所述时间段内的其中一个间隔时刻；/n从所述目标间隔时刻下的角度变化集合中，确定目标角度变化值，所述目标角度变化值包括：所述目标间隔时刻到所述目标间隔时刻的下一间隔时刻的各条路径所对应的、发射角角度变化值及接收角角度变化值；/n针对所述毫米波的每一条路径，将所述毫米波在所述目标间隔时刻下的该条路径的发射角，与该条路径对应的所述目标角度变化值中的发射角角度变化值求和，并将求和结果作为目标发射角，将所述毫米波在所述目标间隔时刻下的该条路径的接收角，与该条路径对应的所述目标角度变化值中的接收角角度变化值求和，并将求和结果作为目标接收角，其中，所述目标发射角为所述目标间隔时刻的下一时刻下的发射角，所述目标接收角为所述目标间隔时刻的下一时刻下的接收角；/n将所述目标发射角、所述目标接收角及所述路径增益确定为所述目标间隔时刻的下一时刻的信道信息；/n基于所述目标间隔时刻的下一时刻的信道信息对预设的回声状态网络ESN模型进行修正，获得修正后的ESN模型；/n将所述当前时刻前的上一时刻的信道信息输入所述修正后的ESN模型，得到所述当前时刻的信道信息。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于ESN模型的5G毫米波信道信息确定的方法，其特征在于，所述方法包括：
获取毫米波历史信道信息，所述毫米波历史信道信息为：从毫米波信号发射的起始时刻至当前时刻所组成的时间段内，各个间隔时刻对应的信道信息，所述信道信息包括：各条路径对应的发射角、接收角以及路径增益，所述间隔时刻是所述时间段按照预设时间间隔划分得到的；
根据预设角度范围内的预设角度间隔，确定在目标间隔时刻下的角度变化集合；所述角度变化集合包括：所述毫米波的各条路径对应的发射角在所述目标间隔时刻到所述目标间隔时刻的下一间隔时刻的角度变化值，以及，该毫米波的各条路径对应的接收角在所述目标间隔时刻到所述目标间隔时刻的下一间隔时刻的角度变化值，所述目标间隔时刻为所述时间段内的其中一个间隔时刻；
从所述目标间隔时刻下的角度变化集合中，确定目标角度变化值，所述目标角度变化值包括：所述目标间隔时刻到所述目标间隔时刻的下一间隔时刻的各条路径所对应的、发射角角度变化值及接收角角度变化值；
针对所述毫米波的每一条路径，将所述毫米波在所述目标间隔时刻下的该条路径的发射角，与该条路径对应的所述目标角度变化值中的发射角角度变化值求和，并将求和结果作为目标发射角，将所述毫米波在所述目标间隔时刻下的该条路径的接收角，与该条路径对应的所述目标角度变化值中的接收角角度变化值求和，并将求和结果作为目标接收角，其中，所述目标发射角为所述目标间隔时刻的下一时刻下的发射角，所述目标接收角为所述目标间隔时刻的下一时刻下的接收角；
将所述目标发射角、所述目标接收角及所述路径增益确定为所述目标间隔时刻的下一时刻的信道信息；
基于所述目标间隔时刻的下一时刻的信道信息对预设的回声状态网络ESN模型进行修正，获得修正后的ESN模型；
将所述当前时刻前的上一时刻的信道信息输入所述修正后的ESN模型，得到所述当前时刻的信道信息。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述从所述目标间隔时刻下的角度变化集合中，确定目标角度变化值的步骤，包括：
针对毫米波的一条路径，生成随机数，当所述随机数大于随机数阈值时，基于所述目标间隔时刻下的所述角度变化集合中的各项，服从第一概率预测该路径在目标间隔时刻下的目标角度变化值为第一时刻的角度变化值，当该路径的目标角度变化值对应的路径增益大于增益阈值时，则该路径在目标间隔时刻下的目标角度变化值为该路径在第一时刻的角度变化值，如果该路径的目标角度变化值对应的路径增益未超过增益阈值，则遍历目标间隔时刻下的角度变化集合中的所有项，直至找到路径增益超过增益阈值对应的项，将该项确定为目标间隔时刻下的目标角度变化值；
当所述随机数不大于所述随机数阈值时，服从第二概率在目标间隔时刻下的角度变化集合的各项中随机选择一项，当该项对应的路径增益超过增益阈值，则该项为该路径在目标间隔时刻下的目标角度变化值，如果该项对应的路径增益未超过增益阈值，则遍历目标间隔时刻下的角度变化集合中的所有项，直至找到路径增益超过增益阈值对应的项，将该项确定为目标间隔时刻下的目标角度变化值；
其中，第一概率根据已设置的随机数范围以及随机数阈值确定的，第一概率是随机数阈值与在随机数范围内的随机数个数的比值，第二概率是1与第一概率的差值。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述目标间隔时刻的下一时刻的信道信息对预设的ESN模型进行修正，获得修正后的ESN模型的步骤，包括：
将所述目标间隔时刻的信道信息输入所述ESN模型，得到第一信息；所述第一信息为所述目标间隔时刻的下一时刻的信道信息；
当所述第一信息与第二信息相同时，将所述ESN模型确定为所述修正后的ESN模型，所述第二信息为：所述历史信道信息中的所述目标间隔时刻的下一时刻的信道信息；
当所述第一信息与所述第二信息不相同时，利用所述历史信道信息对所述ESN模型的输出层参数进行修正，得到所述修正后的ESN模型。


4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述利用所述历史信道信息对所述ESN模型的输出层参数进行修正的步骤包括：
获取修正样本集，所述修正样本集中的各个样本为：所述历史信道信息中每个目标间隔时刻对应的历史信道信息；
将所述修正样本集中的每个样本输入至所述ESN模型中，训练所述ESN模型，直至达到预设的截止条件，所述截止条件为：所述ESN模型的损失函数达到预设阈值，或者，所述ESN模型的损失函数迭代次数达到预设次数。


5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述将所述修正样本集中的每个样本输入至所述ESN模型中，训练所述ESN模型步骤之后，所述方法还包括：
计算训练集中每个样本对应...

【专利技术属性】
技术研发人员：张奇勋，冯志勇，尚忠彬，张轶凡，尉志青，黄赛，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：北京;11