一种信道预测方法及装置与流程

本技术涉及通信，尤其涉及一种信道预测方法及装置。

背景技术：

1、在无线通信领域，信道状态信息(channel state information，csi)可以用于描述一条无线链路的信道特性，表征信号从发射到接收的传播过程中路径损耗、散射、衍射、衰落或阴影等联合特性。因此，无线通信网络中对于物理层参数或网络资源等的部署，均与csi相关，准确预测csi对提高网络资源利用起着重要作用。

2、目前，可用通过一种基于长短期记忆(long short-term memory，lstm)网络的信道预测方案实现csi预测。具体的，根据等时间间隔采集的csi矩阵作为lstm网络的训练数据，进行网络训练，可以将过去一个序列内等时间间隔采样的csi矩阵作为lstm网络的输入参数，其输出可以为当前时刻的瞬时信道状态信息。

3、但是，上述方案仅能够挖掘离散时间信道序列之间的数据相关性，而实际的信道传输过程，电磁波在空间中的传播具有特殊的内在数据特性，上述方案并不能体现，因此信道预测的准确率不高。另外，当预测间隔较大或是用户移动速度较快时，信道预测的性能存在较大的衰减。对于训练数据来说，上述方案要求采集等时间间隔的信道采样数据来训练lstm网络，采样密度和采样间距要求较高，在实际应用中难以实现。

技术实现思路

1、本技术提供一种信道预测方法及装置，解决了现有技术中信道预测的准确率不高，以及信道预测模型的训练数据采集较难实现的问题。

2、为达到上述目的，本技术采用如下技术方案：

3、第一方面，提供一种信道预测方法，该方法包括：获取待测点的位置信息，以及参考点的位置信息和所述参考点对应的历史信道状态信息，其中，所述参考点的历史信道状态信息包括所述参考点对应的角度时延域信道矩阵；根据所述参考点的历史信道状态信息，以及所述待测点与所述参考点之间的运动方向信息，预测得到所述待测点的信道状态信息，其中，所述运动方向信息用于表示预测的处于所述待测点的用户向所述参考点移动的移动路径。

4、上述实施方式中，信道预测的输入数据是待测点的位置信息，以及参考点的位置信息和参考点对应的历史信道状态信息，并不限制输入数据的采样密度、采样间隔等，降低了数据采集的难度，提高模型训练的可行性。另外，通过将信道状态信息的复数矩阵转换为角度时延域信道矩阵，并基于待测点运动方向的移动路径进行信道预测，不会破坏影响信道状态的数据参数的内部相关性，从而能够提高信道预测的准确性，使得在不同的实施场景设定下(如不同的采样密度、不同的序列采样间距等)，均有着明显的预测准确性的优势。

5、在一种实施方式中，根据所述参考点的历史信道状态信息，以及所述待测点与所述参考点之间的运动方向信息，预测得到所述待测点的信道状态信息，具体包括：将所述参考点的历史信道状态信息，以及所述待测点与所述参考点之间的运动方向信息，输入第一信道预测模型，得到所述待测点的信道状态信息。

6、在一种实施方式中，根据所述参考点的历史信道状态信息，以及所述待测点与所述参考点之间的运动方向信息，预测得到所述待测点的信道状态信息，具体包括：将所述参考点的历史信道状态信息，以及所述待测点与所述参考点之间的运动方向信息，输入第二信道预测模型，得到梯度信息，其中，所述梯度信息用于指示在所述运动方向下信道状态的变化信息；根据所述待测点的移动路径，对所述梯度信息进行积分，得到所述待测点的信道状态信息。

7、上述实施方式中，通过将信道状态信息装换为角度时延域信道矩阵，并基于角度时延域信道矩阵计算对空间位置的梯度信息，依此进行神经网络的模型训练和推理，实现信道预测。相较于现有技术中对神经网络的训练数据来说，降低了数据采集的难度，提高模型训练的可行性。另外，通过对角度时延域信道矩阵求导得到的梯度信息进行预测，不会破坏影响信道状态的数据参数的内部相关性，从而能够提高信道预测的准确性。

8、在一种实施方式中，该方法还包括：根据用户的历史位置信息和/或历史信道状态信息，得到所述用户的速度特征向量；根据所述待测点的信道状态信息以及所述用户的速度特征向量进行多普勒消除运算，得到所述待测点的移动信道信息。

9、上述实施方式中，通信装置还可以根据用户的历史位置信息和/或历史信道状态信息，预估得到用户的速度特征向量，从而可以基于静态的信道状态信息以及用户的速度特征向量，进一步估算出移动信道信息，提高信道预测的准确性。

10、在一种实施方式中，梯度信息包括第一信息d1和第二信息d2，其中，所述第一信息d1满足：

11、

12、所述第二信息d2满足：

13、其中，用于表示角度时延域信道矩阵的实部值，用于表示角度时延域信道矩阵的虚部值，θ用于表示角度时延域信道矩阵中对应的到达角，τ用于表示角度时延域信道矩阵中对应的时延，dp用于表示信道传输路径的总长度，m用于表示位置信息。

14、在一种实施方式中，该方法还包括：根据多个参考点的历史信道状态信息，以及每个参考点对应的多个运动路径的运动方向信息对第一信道预测模型或者第二信道预测模型进行训练。

15、在一种实施方式中，获取用户待测点的位置信息，以及参考点的位置信息和所述参考点对应的历史信道状态信息，具体包括：根据用户的历史位置信息，和/或所述历史位置信息对应的历史信道状态信息，预测得到所述用户的待测点的位置信息；根据所述待测点的位置信息，从历史信道数据集中确定参考点的位置信息，以及所述参考点的历史信道状态信息，其中，所述参考点是所述历史信道数据集中与所述待测点之间距离最小的检测点，所述历史信道数据集包括多个检测点的位置信息以及历史信道状态信息的对应关系。

16、在一种实施方式中，根据用户的历史位置信息和/或所述历史位置信息对应的历史信道状态信息，得到所述待测点的位置信息，具体包括：根据所述用户的历史位置信息进行用户位置预测，得到所述待测点的位置特征向量；或者，根据所述用户的历史位置信息对应的历史信道状态信息进行用户位置预测，得到所述待测点的位置特征向量；或者，根据相邻用户的历史位置信息进行用户位置预测，得到所述待测点的位置特征向量；或者，根据相邻用户的历史位置信息对应的历史信道状态信息进行用户位置预测，得到所述待测点的位置特征向量。

17、第二方面，提供一种信道预测装置，该装置包括：信道定位模块，用于获取待测点的位置信息，以及参考点的位置信息和所述参考点对应的历史信道状态信息，其中，所述参考点的历史信道状态信息包括所述参考点对应的角度时延域信道矩阵；信道预测模块，用于根据所述参考点的历史信道状态信息，以及所述待测点与所述参考点之间的运动方向信息，预测得到所述待测点的信道状态信息，其中，所述运动方向信息用于表示预测的处于所述待测点的用户向所述参考点移动的移动路径。

18、在一种实施方式中，信道预测模块具体用于，将所述参考点的历史信道状态信息，以及所述待测点与所述参考点之间的运动方向信息，输入第一信道预测模型，得到所述待测点的信道状态信息。

19、在一种实施方式中，信道预测模块具体用于，将所述参考点的历史信道状态信息，以及所述待测点与所述参考点之间的运动方向信息，输入第二信道预测模型，得到梯度信息，其中，所述梯度信息用于指示在所述运动方向下信道状态的变化信息；根据所述待测点的移动路径与所述梯度信息，得到所述待测点的信道状态信息。

20、在一种实施方式中，信道预测模块还用于，根据用户的历史位置信息和/或历史信道状态信息，得到所述用户的速度特征向量；根据所述待测点的信道状态信息以及所述用户的速度特征向量进行多普勒消除运算，得到所述待测点的移动信道信息。

21、在一种实施方式中，梯度信息包括第一信息d1和第二信息d2，其中，所述第一信息d1满足：

22、

23、所述第二信息d2满足：

24、其中，用于表示角度时延域信道矩阵的实部值，用于表示角度时延域信道矩阵的虚部值，θ用于表示角度时延域信道矩阵中对应的到达角，τ用于表示角度时延域信道矩阵中对应的时延，dp用于表示信道传输路径的总长度，m用于表示位置信息。

25、在一种实施方式中，信道预测模块还用于，根据多个参考点的历史信道状态信息，以及每个参考点对应的多个运动路径的运动方向信息对第一信道预测模型或者第二信道预测模型进行训练。

26、在一种实施方式中，信道定位模块具体用于：根据用户的历史位置信息，和/或所述历史位置信息对应的历史信道状态信息，预测得到所述用户的待测点的位置信息；根据所述待测点的位置信息，从历史信道数据集中确定参考点的位置信息，以及所述参考点的历史信道状态信息，其中，所述参考点是所述历史信道数据集中与所述待测点之间距离最小的检测点，所述历史信道数据集包括多个检测点的位置信息以及历史信道状态信息的对应关系。

27、在一种实施方式中，信道定位模块具体用于：根据所述用户的历史位置信息进行用户位置预测，得到所述待测点的位置特征向量；或者，根据所述用户的历史位置信息对应的历史信道状态信息进行用户位置预测，得到所述待测点的位置特征向量；或者，根据相邻用户的历史位置信息进行用户位置预测，得到所述待测点的位置特征向量；或者，根据相邻用户的历史位置信息对应的历史信道状态信息进行用户位置预测，得到所述待测点的位置特征向量。

28、第三方面，提供一种装置，包括：处理器，所述处理器与存储器耦合，所述存储器用于存储程序或指令，当所述程序或指令被所述处理器执行时，使得所述装置执行如上述第一方面中任一项所述的方法。

29、第四方面，提供一种芯片，包括：处理器，所述处理器与存储器耦合，所述存储器用于存储程序或指令，当所述程序或指令被所述处理器执行时，使得所述芯片执行如上述第一方面中任一项所述的方法。

30、第五方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序或指令，所述计算机程序或指令被执行时使得计算机执行如上述第一方面中任一项所述的方法。

31、第六方面，提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品中包括计算机程序代码，当所述计算机程序代码在计算机上运行时，使得计算机实现如上述第一方面中任一项所述的方法。

32、可以理解地，上述第二方面至第六方面中提供的任一种通信装置、计算机可读存储介质、计算机程序产品或芯片，均可以由上文所提供的对应的方法来实现，因此，其所能达到的有益效果可参考上文所提供的对应的方法中的有益效果，此处不再赘述。