一种无线通信信道信息传输方法、系统和解码器技术方案

本发明专利技术公开了一种无线通信信道信息传输方法、系统和解码器，其中方法包括：用户端获取信道状态信息在空间频率域的信道矩阵，并对信道矩阵进行二维离散傅里叶变换，得到时延角度域的信道矩阵；用户端将时延角度域的信道矩阵输入编码器进行压缩，得到压缩信道信息；用户端将压缩信道信息进行量化，得到量化信道信息，并向无线信道发射量化信道信息；基站端接收量化信道信息并将其输入解码器进行解压缩，并对解压缩结果进行信息重建，得到重建的信道信息；其中，编码器和解码器均为预先训练完成的神经网络。本发明专利技术实施例提供的方案，基站端重建的信道信息与原始信道信息更接近，在户外高压缩率场景下可以表现出很好的性能。高压缩率场景下可以表现出很好的性能。高压缩率场景下可以表现出很好的性能。

【技术实现步骤摘要】
一种无线通信信道信息传输方法、系统和解码器


[0001]本专利技术属于通信
，具体涉及一种无线通信信道信息传输方法、系统和解码器。

技术介绍

[0002]大规模多输入多输出(MIMO,multiple
‑
input multiple output)技术被认为是5G移动通信的核心关键技术之一，随着6G移动通信的研发启动，大规模多输入多输出MIMO作为6G移动通信的潜在使能技术仍有较大的发展空间。
[0003]MIMO能提供更高的信道容量，大幅度减小用户间干扰；但是这些好处取决于能否获取准确的信道信息。在频分双工(FDD,frequency division duplex)制式下，对于上行链路，基站可以通过用户传输的导频来获取信道信息，但是对于下行链路，由于FDD系统信道缺少互易性，基站无法从上行信道信息获得下行信道信息，因此基站想要利用下行信道信息来进行预编码时，用户必须通过上行链路将下行信道信息传回去。但由于下行信道信息和基站天线数是成正比的，在大规模MIMO系统中的庞大的基站天线数会导致下行信道信息非常巨大，这意味这用户需要消耗巨大的频谱资源。因此传统的信道反馈方案在大规模MIMO系统中难以适用。
[0004]随着人工智能的兴起，出现了一些基于机器学习的信道反馈方案，该方案借鉴压缩感知(CS,compressivesensing)的CSI反馈方案，虽然比起传统方法有了不少进步，但是压缩感知方法有着严重依赖于信道的稀疏性假设和重建算法复杂度过高的缺点，在户外、高压缩率场景下表现出很差的性能。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种无线通信信道信息传输方法、系统和解码器。本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
[0006]第一方面，本专利技术实施例提供了一种无线通信信道信息传输方法，包括：
[0007]用户端获取信道状态信息在空间频率域的信道矩阵，并对所述信道矩阵进行二维离散傅里叶变换，得到时延角度域的信道矩阵；
[0008]所述用户端将所述时延角度域的信道矩阵输入编码器进行压缩，得到压缩信道信息；
[0009]所述用户端将所述压缩信道信息进行量化，得到量化信道信息，并向无线信道发射所述量化信道信息；
[0010]基站端接收所述量化信道信息并将其输入解码器进行解压缩，并对解压缩结果进行信息重建，得到重建的信道信息；
[0011]其中，所述编码器和所述解码器均为预先训练完成的神经网络；所述解码器中包含有残差网络，所述残差网络包括串行连接的三个信息重建模块以及一个加法模块；每个所述信息重建模块均包括串行连接的第一卷积单元、第二卷积单元、第一重塑单元、第一全
连接单元、第二重塑单元以及第三卷积单元；所述第一卷积单元、所述第二卷积单元和所述第三卷积单元均采用swish函数作为激活函数；所述第一全连接单元包括串行连接的四个全连接层，所述四个全连接层的神经元数量之比为1:2:2:4；所述加法模块用于将所述残差网络的输入和第三个信息重建模块的输出相加，以重建信道信息。
[0012]在本专利技术的一个实施例中，所述用户端将所述时延角度域的信道矩阵输入编码器进行压缩，包括：
[0013]所述用户端分别提取所述时延角度域的信道矩阵的前N
p
行元素的实部和虚部，得到信道实部矩阵和信道虚部矩阵；其中，N
p
为预设的正整数；
[0014]按列拼接所述信道实部矩阵和所述信道虚部矩阵，得到待传输的信道信息；
[0015]将所述待传输的信道信息输入所述编码器进行压缩。
[0016]在本专利技术的一个实施例中，所述编码器包括串行连接的两个第四卷积单元、一个第三重塑单元和一个第二全连接单元；所述第四卷积单元包括一7
×
7卷积核的卷积层，且所述第四卷积单元采用swish函数作为激活函数；
[0017]将所述待传输的信道信息输入所述编码器进行压缩，得到压缩信道信息，包括：
[0018]两个所述第四卷积单元对输入的待传输的信道信息进行特征提取；
[0019]所述第三重塑单元对经两个所述第四卷积单元特征提取结果进行重塑；
[0020]所述第二全连接单元对经所述第三重塑单元重塑后的结果进行压缩，得到压缩信道信息。
[0021]在本专利技术的一个实施例中，所述用户端将所述压缩信道信息进行量化，得到量化信道信息，包括：
[0022]所述用户端采用μ律非均匀量化将所述压缩信道信息转化为量化信道信息。
[0023]在本专利技术的一个实施例中，所述解码器包括串行连接的解压缩网络、所述残差网络和第五卷积单元；其中，
[0024]所述解压缩网络用于接收并解压缩所述量化信道信息，输出解压缩结果；
[0025]所述残差网络用于接收所述解压缩结果并进行信息重建，输出信息重建结果；
[0026]所述第五卷积单元用于对所述信息重建结果进行特征提取。
[0027]在本专利技术的一个实施例中，所述解压缩网络包括串行连接的第三全连接单元501和第四重塑单元；
[0028]所述基站端将所述量化信道信息输入解码器进行解压缩，包括：
[0029]所述基站端将所述量化信道信息输入所述第三全连接单元501进行解压缩；
[0030]所述第四重塑单元对经所述第三全连接单元501解压缩的结果进行重塑，该重塑结果作为所述残差网络的输入以进行信道信息重建。
[0031]在本专利技术的一个实施例中：所述基站端对解压缩结果进行信息重建，得到重建的信道信息，包括：
[0032]第一个信息重建模块对所述解压缩网络的解压缩结果依次进行特征提取、重塑、解压缩后得到第一信息重建结果；
[0033]第二个信息重建模块对所述第一信息重建结果再依次进行特征提取、重塑、解压缩后得到第二信息重建结果；
[0034]第三个信息重建模块对所述第二信息重建结果再依次进行特征提取、重塑、解压
缩后得到第三信息重建结果；
[0035]所述加法模块将所述第三信息重建结果和所述残差网络的输入相加，以得到所述重建的信道信息。
[0036]在本专利技术的一个实施例中，所述编码器和所述解码器的训练方法，均包括：
[0037]获取一样本信道信息；
[0038]将所述样本信道信息输入至编码网络，以使所述编码网络输出压缩样本信道信息；
[0039]通过模拟的无线信道将所述压缩样本信道信息传送至解码网络，以使所述解码网络输出重建的样本信道信息；
[0040]根据重建的样本信道信息和原始获取的样本信道信息计算均方误差；
[0041]若所述均方误差不小于阈值，基于Adam优化算法调整所述编码网络和所述解码网络的网络参数，获取下一样本信道信息继续训练；
[0042]若所述均方误差小于阈值，结束训练，将所述编码网络作为所述编码器，并将所述解码网络作为所述解码器。
[0043本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无线通信信道信息传输方法，其特征在于，包括：用户端获取信道状态信息在空间频率域的信道矩阵，并对所述信道矩阵进行二维离散傅里叶变换，得到时延角度域的信道矩阵；所述用户端将所述时延角度域的信道矩阵输入编码器进行压缩，得到压缩信道信息；所述用户端将所述压缩信道信息进行量化，得到量化信道信息，并向无线信道发射所述量化信道信息；基站端接收所述量化信道信息并将其输入解码器进行解压缩，并对解压缩结果进行信息重建，得到重建的信道信息；其中，所述编码器和所述解码器均为预先训练完成的神经网络；所述解码器中包含有残差网络，所述残差网络包括串行连接的三个信息重建模块以及一个加法模块；每个所述信息重建模块均包括串行连接的第一卷积单元、第二卷积单元、第一重塑单元、第一全连接单元、第二重塑单元以及第三卷积单元；所述第一卷积单元、所述第二卷积单元和所述第三卷积单元均采用swish函数作为激活函数；所述第一全连接单元包括串行连接的四个全连接层，所述四个全连接层的神经元数量之比为1:2:2:4；所述加法模块用于将所述残差网络的输入和第三个信息重建模块的输出相加，以重建信道信息。2.根据权利要求1所述的无线通信信道信息传输方法，其特征在于，所述用户端将所述时延角度域的信道矩阵输入编码器进行压缩，包括：所述用户端分别提取所述时延角度域的信道矩阵的前N
p
行元素的实部和虚部，得到信道实部矩阵和信道虚部矩阵；其中，N
p
为预设的正整数；按列拼接所述信道实部矩阵和所述信道虚部矩阵，得到待传输的信道信息；将所述待传输的信道信息输入所述编码器进行压缩。3.根据权利要求2所述的无线通信信道信息传输方法，其特征在于，所述编码器包括串行连接的两个第四卷积单元、一个第三重塑单元和一个第二全连接单元；所述第四卷积单元包括一7
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7卷积核的卷积层，且所述第四卷积单元采用swish函数作为激活函数；将所述待传输的信道信息输入所述编码器进行压缩，得到压缩信道信息，包括：两个所述第四卷积单元对输入的待传输的信道信息进行特征提取；所述第三重塑单元对经两个所述第四卷积单元特征提取结果进行重塑；所述第二全连接单元对经所述第三重塑单元重塑后的结果进行压缩，得到压缩信道信息。4.根据权利要求1所述的无线通信信道信息传输方法，其特征在于，所述用户端将所述压缩信道信息进行量化，得到量化信道信息，包括：所述用户端采用μ律非均匀量化将所述压缩信道信息转化为量化信道信息。5.根据权利要求1所述的无线通信信道信息传输方法，其特征在于，所述解码器包括串行连接的解压缩网络、所述残差网络和第五卷积单元；其中，所述解压缩网络用于接收并解压缩所述量化信道信息，输出解压缩结果；所述残差网络用于接收所述解压缩结果并进行信息重建，输出信息重建结果；所述第五卷积单元用于对所述信息重建结果进行特征提取。6.根据权利要求5所述的无线通信信道信息传输方法，其特征在于，所述解压缩网络包括串行连接的第三全连接单元501和第四重塑单元；
所述基站端将所述量化信道信息输入解码器进行解压缩，包括：所述基站端将所述量化信道信息输入所述第三全连接单元501进行解压缩；所述第四重塑单元对经所述第三全连接单元501解压缩的结果进行重塑，该重塑结果作为所述残差网络的输入以进行信道信息重建。7.根据权利要求6所述的无线通信信道信息传输方法，其特征在于：所述基站端对解压缩结果进行信...

【专利技术属性】
技术研发人员：马琪，刘凤山，
申请(专利权)人：陕西尚品信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：