流体天线系统的端口选择方法、装置、设备及存储介质与流程

1.本技术实施例涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种流体天线系统的端口选择方法、装置、设备及存储介质。


背景技术：

2.流体天线是一种在多用户中实现多址接入的新型技术，利用不同端口之间的信道差异达到减少用户干扰的目的。由于流体天线系统可以解决多输入输出系统中的半波长约束的问题并实现分集增益，因此支持流体天线系统的无线通信引起了研究界和工业界的广泛关注。
3.在流体天线系统中，天线有n个固定位置(称为“端口”)，沿着一定长度的线性维度均匀分布，机械柔性天线始终可以立即选择并切换到信号最强的端口以获得良好的系统性能。因此，流体天线系统中一个强有力的假设就是天线总是能够在任意时间选择最佳端口，即对于配备了总端口数为n的流体天线，所有端口的信道状态信息需要在任何给定时间获得。
4.通常情况下，如果想要获得较大的分集增益和较低的系统中断概率，端口数n往往比较大(比如n＝100，甚至更多)，虽然在流体天线中配置多个端口在物理上可以实现，但是如果对所有端口的信噪比进行观测，端口切换的过程中会出现时延，影响流体天线的系统性能。


技术实现要素：

5.本技术实施例提供了一种流体天线系统的端口选择方法、装置、设备及存储介质，用以解决现有技术中，对所有端口的信噪比进行观测，端口切换的过程中会出现时延，影响流体天线的系统性能的问题。
6.为了解决上述技术问题，本技术是这样实现的：
7.第一方面，本技术实施例提供了一种流体天线系统的端口选择方法，包括：
8.获取流体天线系统的运动速度和当前时隙下观测端口的信道数据；
9.基于所述流体天线系统的多个端口中待预测端口与所述观测端口之间的空间位置关系和所述观测端口的信道数据，预测所述待预测端口在当前时隙下的第一预测信道；
10.基于当前时隙与相邻下一时隙之间的时间差和运动速度，确定所述流体天线系统的多普勒位移，根据当前时隙下所述观测端口的信道数据、待预测端口的第一预测信道和多普勒位移，确定多个端口在相邻下一时隙的第二预测信道；多个端口包括观测端口和待预测端口；
11.将多个端口的第二预测信道中目标预测信道所对应的端口确定为目标端口，采用所述目标端口进行信号传输；所述目标预测信道的信噪比大于所述第二预测信道中除所述目标预测信道之外的其他第二预测信道的信噪比。
12.在一种可能的实施方式中，在所述获取流体天线系统的运动速度和当前时隙下观
测端口的信道数据之前，还包括：
13.自所述流体天线系统的多个端口中的第一端口起，按照预设间隔从多个端口中选取观测端口，所述观测端口包括第一端口。
14.在一种可能的实施方式中，在所述获取流体天线系统的运动速度和当前时隙下观测端口的信道数据之后，还包括：
15.对当前时隙下观测端口的信道数据进行数据归一化处理，得到信道归一化数据；
16.所述基于所述流体天线系统的多个端口中待预测端口与所述观测端口之间的空间位置关系和所述观测端口的信道数据，预测所述待预测端口在当前时隙下的第一预测信道，包括：
17.基于所述流体天线系统的多个端口中待预测端口与所述观测端口之间的空间位置关系和所述观测端口的信道归一化数据，预测所述待预测端口在当前时隙下的第一预测信道。
18.在一种可能的实施方式中，所述基于所述流体天线系统的多个端口中待预测端口与所述观测端口之间的空间位置关系和所述观测端口的信道数据，预测所述待预测端口在当前时隙下的第一预测信道，包括：
19.将所述观测端口的信道数据分解成直射分量和散射分量；
20.基于所述待预测端口与观测端口之间的空间位置关系，确定信道端口的交叉相关函数；
21.根据所述交叉相关函数对所述观测端口的直射分量、散射分量进行第一移相处理，得到所述待预测端口在当前时隙下的第一预测信道。
22.在一种可能的实施方式中，所述根据当前时隙下所述观测端口的信道数据、待预测端口的第一预测信道和多普勒位移，确定多个端口在相邻下一时隙的第二预测信道，包括：
23.根据所述多普勒位移，确定当前时隙下端口信道的自相关函数；
24.根据所述自相关函数对所述观测端口的直射分量、散射分量进行第二移相处理，确定多个端口在相邻下一时隙的第二预测信道。
25.第二方面，本技术实施例提供了一种流体天线系统的端口选择装置，包括：
26.端口观测模块，用于获取流体天线系统的运动速度和当前时隙下观测端口的信道数据；
27.第一预测模块，用于基于所述流体天线系统的多个端口中待预测端口与所述观测端口之间的空间位置关系和所述观测端口的信道数据，预测所述待预测端口在当前时隙下的第一预测信道；
28.第二预测模块，用于基于当前时隙与相邻下一时隙之间的时间差和运动速度，确定所述流体天线系统的多普勒位移，根据当前时隙下所述观测端口的信道数据、待预测端口的第一预测信道和多普勒位移，确定多个端口在相邻下一时隙的第二预测信道；多个端口包括观测端口和待预测端口；
29.端口确定模块，用于将多个端口的第二预测信道中目标预测信道所对应的端口确定为目标端口，采用所述目标端口进行信号传输；所述目标预测信道的信噪比大于所述第二预测信道中除所述目标预测信道之外的其他第二预测信道的信噪比。
30.在一种可能的实施方式中，还包括：
31.端口选取模块，用于自所述流体天线系统的多个端口中的第一端口起，按照预设间隔从多个端口中选取观测端口，所述观测端口包括第一端口。
32.在一种可能的实施方式中，还包括：
33.归一化模块，用于对当前时隙下观测端口的信道数据进行数据归一化处理，得到信道归一化数据；
34.第一预测模块在用于基于所述流体天线系统的多个端口中待预测端口与所述观测端口之间的空间位置关系和所述观测端口的信道数据，预测所述待预测端口在当前时隙下的第一预测信道时，具体用于：
35.基于所述流体天线系统的多个端口中待预测端口与所述观测端口之间的空间位置关系和所述观测端口的信道归一化数据，预测所述待预测端口在当前时隙下的第一预测信道。
36.第三方面，本技术实施例提供了一种电子设备，所述电子设备包含处理器和存储器，所述存储器存储有至少一条计算机程序，所述至少一条计算机程序由所述处理器加载并执行以实现上述的流体天线系统的端口选择方法。
37.第四方面，本技术实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有至少一条计算机程序，所述计算机程序由处理器加载并执行以实现上述的流体天线系统的端口选择方法。
38.本技术实施例提供的流体天线系统的端口选择方法，获取流体天线系统的运动速度和当前时隙下观测端口的信道数据；基于流体天线系统的多个端口中待预测端口与观测端口之间的空间位置关系和观测端口的信道数据，预测待预测端口在当前时隙下的第一预测信道；基于当前时隙与相邻下一时隙之间的时间差和运动速度，确定流体天线系统的多普勒位移，根据当前时隙下观测端口的信道数据、待预测端口的第一预测信道和多普勒位移，确定多个端口在相邻下一时隙的第二预测信道；将多个端口的第二预测信道中目标预测信道所对应的端口确定为目标端口，采用目标端口进行信号传输。
39.这样，通过多个端口中的部分观测端口的信道数据，即可预测出全部端口在相邻下一时隙的第二预测信道，并根据第二预测信道选择目标端口进行信号传输，能够降低端口切换过程中的时延，提高流体天线的系统性能。同时，在进行信道预测的过程中，考虑了端口之间的空间相关性和由于多普勒效应引起的时间相关性，降低了不同时隙端口信号之间的时间复杂度，使得该端口选择方法能够在保证系统性能的前提下适用于动态的应用场景，从而有利于拓宽流体天线系统的应用范围。
40.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本技术。
附图说明
41.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本技术的实施例，并与说明书一起用于解释本技术的原理。
42.图1示出了本技术实施例提供的流体天线系统的端口选择方法的流程示意图；
43.图2示出了本技术实施例提供的流体天线系统的目标端口切换示意图；
44.图3示出了本技术实施例提供的流体天线系统在不同端口数时的中断概率的变化趋势图；
45.图4示出了本技术实施例提供的流体天线系统在不同接收机速度下的中断概率的变化趋势图；
46.图5示出了本技术实施例提供的流体天线系统的端口选择装置的结构示意图；
47.图6示出了本技术实施例提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
48.这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本技术相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本技术的一些方面相一致的装置和方法的例子。
49.图1示出了本技术实施例提供的流体天线系统的端口选择方法的流程示意图，该方法的执行主体可以是终端设备或服务器，其中，该终端设备可以如个人计算机等设备，也可以如接收机、导航仪、手机、平板电脑等移动终端设备，该终端设备可以为用户使用的终端设备。该服务器可以是独立的服务器，也可以是由多个服务器组成的服务器集群等。本技术实施例中以执行主体为服务器为例进行说明，对于终端设备的情况，可以根据下述相关内容处理，在此不再赘述。如图中所示，该流体天线系统的端口选择方法100，可以包括以下步骤：
50.s101：获取流体天线系统的运动速度和当前时隙下观测端口的信道数据。
51.在具体实施中，现有的流体天线系统的端口选择方法仍存在以下问题：
52.一是流体天线系统的端口选择的时间复杂度高：传统流体天线系统中的端口选择需要在单个时隙内观测所有端口的信道来选择最佳端口，这在实际中是难以实现的；
53.二是流体天线系统端口的时间相关性被忽略：传统的利用机器学习进行流体天线系统的端口选择方法只考虑了端口的空间相关性，而忽略了时间相关性，因此在动态的应用场景下所选择的端口无法满足流体天线系统的性能要求。
54.为此，当流体天线系统应用于动态的应用场景下，本技术实施例首先获取流体天线系统的运动速度和当前时隙下观测端口的信道数据，这里，流体天线系统通常包括多个端口，为了获得较大的分集增益和较低的系统中断概率，端口数n往往比较大(比如n＝20，n＝100，甚至更多)，可以根据实际需要选取预设数量的观测端口，例如，获取6个观测端口的信道数据。
55.在一种可能的实施方式中，在s101，获取流体天线系统的运动速度和当前时隙下观测端口的信道数据之前，还包括：
56.自所述流体天线系统的多个端口中的第一端口起，按照预设间隔从多个端口中选取观测端口，所述观测端口包括第一端口。
57.其中，第一端口可以是流体天线系统的多个端口中的任意一个，为了保证预测结果的准确性，通常选取流体天线系统的第一个端口为第一端口。
58.在具体实施中，假如设置流体天线系统的端口数n＝20，通过信道估计可以观察到30％的端口，即选择均匀分布的1
st
,5
th
,9
th
,12
th
,16
th
和20
th
端口作为观测(或已知)端口。
59.在一种可能的实施方式中，在s101，获取流体天线系统的运动速度和当前时隙下观测端口的信道数据之后，还包括：
60.对当前时隙下观测端口的信道数据进行数据归一化处理，得到信道归一化数据。
61.在具体实施中，为了使得预处理的数据被限定在一定的范围内，消除奇异样本数据导致的不良影响，对当前时隙下观测端口的信道数据进行数据归一化处理，得到信道归一化数据。设第k个端口的信道数据为gk，则第k个端口的归一化数据可以通过以下公式确定：
[0062][0063]
s102：基于所述流体天线系统的多个端口中待预测端口与所述观测端口之间的空间位置关系和所述观测端口的信道数据，预测所述待预测端口在当前时隙下的第一预测信道。
[0064]
在具体实施中，本技术实施例首先根据当前时隙下观测端口的信道数据预测当前时隙下流体天线系统的全部端口的信道数据，具体可以根据端口之间的空间相关性进行全部端口数据的预测。
[0065]
在一种可能的实施方式中，在s102中，基于所述流体天线系统的多个端口中待预测端口与所述观测端口之间的空间位置关系和所述观测端口的信道数据，预测所述待预测端口在当前时隙下的第一预测信道，包括：
[0066]
将所述观测端口的信道数据分解成直射分量和散射分量；基于所述待预测端口与观测端口之间的空间位置关系，确定信道端口的交叉相关函数；根据所述交叉相关函数对所述观测端口的直射分量、散射分量进行第一移相处理，得到所述待预测端口在当前时隙下的第一预测信道。
[0067]
在具体实施中，为了描述流体天线系统中的端口之间空间相关性，首先描述了一个通用的有限分散束的信道模型，这样就可以很好的模拟毫米波段的情景。该模型包括一个直射部分(los)和np个散射束(非los)。对于直射分量，它有一个到达方位角(aoa)θ
l
和一个到达仰角φ0，而散射分量的方位角仰角aoas，因此，信道可以表示为：
[0068][0069]
其中，r是rician因子，ω是信道总功率，np是散射路径数。α是镜面分量方位角，θ0是镜面分量到达角，α
l
是散射分量方位角，θ
l
是散射分量到达角。由于端口的数量很大，而且集中在一个小的线性区域，端口可以任意靠近，所以被认为是空间相关的。为了描述空间上的相关性，第k个端口相对于第一个端口的位置为：
[0070][0071]
其中，w表示归一化流体天线的尺寸，λ表示信号波长，n表示流体天线端口的总数量。在二维各向同性散射的情况下，假设各向同性的端口，信道端口的交叉相关函数满足：
[0072][0073]
其中，k和l代表端口序列(k≠l)，dk和d
l
为对应端口的位置，且j0是第一类的零阶贝塞尔函数。考虑到fas端口的空间相关性，通用的有限分散束的信道模型变为：
[0074][0075]
由于上述公式中的一些参数是随机变量，因此可以通过神经网络进行评估和预测。为了能够仅用部分天线端口的信道得到所有端口的信道，设置了端口信道估计模块，其输入为同一时隙中少部分端口信道，输出为同一时隙所有端口的信道，输出后将估计的信道导入端口信道预测模块。该模块基于一个3层的lstm网络实现，批大小为128，迭代轮次为20，优化器为以mse作为损失函数的sgd，学习速率为0.001。其中，层1为50个双向lstm单元，输入形状为(1，n),其中n代表流体天线端口观测模块每次观测的端口数量；层二为10个双向lstm单元；层三为50个时间分布的dense层。lstm模型与监督学习相叠加，以使用均方误差(mse)作为损失函数进行训练，即：
[0076][0077]
其中，表示lstm模型输出的端口信道估计值，gk是数据集中已知的真实信道增益，为需要被估计的所有端口信道的集合。在后续仿真中，设置流体天线系统的端口数n＝20，通过信道估计可以观察到30％的端口。此时，在fas端口观测时，只选择均匀分布的1
st
,5
th
,9
th
,12
th
,16
th
和20
th
端口作为观测(或已知)端口。因此，将端口信号{g1,g5,g9,g
12
,g
16
,g
20
}经过归一化后输入3层的lstm估计网络，得到估计的所有端口信道并与真实信道增益gk计算损失函数当迭代轮次结束后，即可得到n＝20的所有端口信道增益的估计值，并根据端口信道的估计值选择当前时隙的最佳端口进行信号传输。
[0078]
s103：基于当前时隙与相邻下一时隙之间的时间差和运动速度，确定所述流体天线系统的多普勒位移，根据当前时隙下所述观测端口的信道数据、待预测端口的第一预测信道和多普勒位移，确定多个端口在相邻下一时隙的第二预测信道；多个端口包括观测端口和待预测端口。
[0079]
在具体实施中，为了描述流体天线系统中端口信道的时间相关性，给出了在多普勒效应下的fas信道模型。当无线设备以速度v移动时，信道会发生变化，但多普勒效应使其随时间变化而相关。在二维各向同性散射和各向同性的接收端口下，已知端口信道的自相关函数满足：
[0080][0081]
其中，τ代表时间差，fm＝v/λ是最大多普勒频率。在考虑到端口的时间相关性后，一个端口的信道不仅与位置有关，而且与时间有关。通用的有限分散束的信道模型变为：
[0082][0083]
其中，是多普勒位移对直射分量的影响，是多普勒位移对散射分量的影响。得到上式后，就可以对信道端口进行建模，并同时考虑到空间和时间的相关性。
[0084]
本实例中，为了仅用当前时隙天线端口的信道得到之后时隙端口的信道，设置了端口信道预测模块，其输入为当前时隙所有的端口信道，输出为之后时隙所有的端口信道，输出后将预测的信道导入最佳端口选择模块模块。该模块基于一个3层的lstm网络实现，批大小为32，迭代轮次为100，优化器为以mse作为损失函数的sgd，学习速率为0.01。其中，层1为4个双向lstm单元，输入形状为(1，look-back)，其中look-back代表预测的步长；层二为10个双向lstm单元；层三为1个时间分布的dense层。同样，使用监督学习，lstm模型可以使用损失函数来训练：
[0085][0086]
其中包括现在时刻的时间指数t和之前的3个时刻的时间指数t-1,t-2,t-3,是第v个时隙中第k个端口的lstm模型的输出预测值，g
k,ν
对应的数据集中已知的真实信道增益。在后续仿真中，我们将之前经过lstm估计网络得到的所有端口信道输入3层的lstm预测网络，得到之后预测的之后时隙的所有端口信道并与g
k,ν
计算损失函数当迭代轮次结束后，即可得到n＝20的所有端口信道增益的预测值，并根据端口信道的预测值选择之后时隙的最佳端口，并决定是否进行目标端口的切换。
[0087]
s104：将多个端口的第二预测信道中目标预测信道所对应的端口确定为目标端口，采用所述目标端口进行信号传输；所述目标预测信道的信噪比大于所述第二预测信道中除所述目标预测信道之外的其他第二预测信道的信噪比。
[0088]
在具体实施中，为了利用估计和预测出的端口信道选择目标端口，根据预测的所
有端口信道，选择出信噪比最大的端口进行信号传输，设t时刻第n个端口的信道为g
n,t
，则t时刻最佳端口的索引可以被表示为：
[0089][0090]
流体天线端口切换的过程如图2所示。流体天线切换为最佳端口后进行信号传输，可以获得最佳的系统性能，然后每隔l个时隙重新进行上述过程，使流体天线系统在低复杂度的前提下始终保持最佳系统性能。
[0091]
在本技术实施例中，设置流体天线系统的端口数n＝20，通过信道估计可以观察到30％的端口，即选择均匀分布的1
st
,5
th
,9
th
,12
th
,16
th
和20
th
端口作为观测(或已知)端口。假设波长λ为0.06m，时隙长66.67μs。此外，除非另有说明，莱斯因子r为10，归一化流体天线尺寸w为2，信道总功率ω＝1。在仿真结果中，“ideal”对应于具有完美信道状态信息的流体天线系统，而所提出方法的结果是针对不同的l给出的，其中l表示重新观测发生的频率。例如，如果l＝1，则端口信道的重新观测发生在每个时间段，因此端口信道的预测只发生在空间域中，即仅进行了信道估计而没有信道预测。l＝5和l＝10的情况代表了更实际的设置，分别每5个时隙或10个时隙观察一次信道。两者都显著减少了观测数量，并在可接受的性能损失下实现了快速天线端口选择。在l＝50的极端情况下，每50个时隙只重新观察一次端口，这将使端口信道的获取保持在最低限度。
[0092]
图3示出了本技术实施例提供的流体天线系统在不同端口数时的中断概率的变化趋势图(信噪比为10db)，需要说明的是，无论速度如何，理想的系统性能几乎相同。如图中所示，l≤5的流体天线系统即使在接收机速度达到100km/h时也能很好地工作；如果l＝10，则提出的方法可以处理v＝30km/h的情况，而l＝50甚至可以处理v＝10km/h的情况。
[0093]
图4示出了本技术实施例提供的流体天线系统在不同接收机速度下的中断概率的变化趋势图，如图中所示，所提流体天线系统快速端口选择方案随着n的增加均能很好的拟合理想性能，而且当n达到60时，甚至可以选择l＝50来进行端口选择，这大大降低了观测端口信道的复杂度。
[0094]
本技术实施例提供了一种流体天线系统的端口选择方法，通过多个端口中的部分观测端口的信道数据，即可预测出全部端口在相邻下一时隙的第二预测信道，并根据第二预测信道选择目标端口进行信号传输，能够降低端口切换过程中的时延，提高流体天线的系统性能。
[0095]
并且，本技术实施例的时间复杂度为与观测全部端口信道数据的时间复杂度相比，时间复杂度大大降低，其中，把观测的部分端口信道的集合表示为而需要被估计的所有端口信道的集合表示为t表示为实现完美的系统性能需要观测的所有时隙，t0＝t/l表示所提方案需要观测的时隙，并且，在进行信道预测的过程中，考虑了端口之间的空间相关性和由于多普勒效应引起的时间相关性，使得该端口选择方法能够在保证系统性能的前提下适用于动态的应用场景，从而有利于拓宽流体天线系统的应用范围。
[0096]
图5示出了本技术实施例提供的流体天线系统的端口选择装置的结构示意图，如图中所示，该端口选择装置500，包括：
[0097]
端口观测模块510，用于获取流体天线系统的运动速度和当前时隙下观测端口的信道数据；
[0098]
第一预测模块520，用于基于所述流体天线系统的多个端口中待预测端口与所述观测端口之间的空间位置关系和所述观测端口的信道数据，预测所述待预测端口在当前时隙下的第一预测信道；
[0099]
第二预测模块530，用于基于当前时隙与相邻下一时隙之间的时间差和运动速度，确定所述流体天线系统的多普勒位移，根据当前时隙下所述观测端口的信道数据、待预测端口的第一预测信道和多普勒位移，确定多个端口在相邻下一时隙的第二预测信道；多个端口包括观测端口和待预测端口；
[0100]
端口确定模块540，用于将多个端口的第二预测信道中目标预测信道所对应的端口确定为目标端口，采用所述目标端口进行信号传输；所述目标预测信道的信噪比大于所述第二预测信道中除所述目标预测信道之外的其他第二预测信道的信噪比。
[0101]
在一种可能的实施方式中，还包括：
[0102]
端口选取模块，用于自所述流体天线系统的多个端口中的第一端口起，按照预设间隔从多个端口中选取观测端口，所述观测端口包括第一端口。
[0103]
在一种可能的实施方式中，还包括：
[0104]
归一化模块，用于对当前时隙下观测端口的信道数据进行数据归一化处理，得到信道归一化数据；
[0105]
第一预测模块在用于基于所述流体天线系统的多个端口中待预测端口与所述观测端口之间的空间位置关系和所述观测端口的信道数据，预测所述待预测端口在当前时隙下的第一预测信道时，具体用于：
[0106]
基于所述流体天线系统的多个端口中待预测端口与所述观测端口之间的空间位置关系和所述观测端口的信道归一化数据，预测所述待预测端口在当前时隙下的第一预测信道。
[0107]
在一种可能的实施方式中，第一预测模块520，包括：
[0108]
分解单元，用于将所述观测端口的信道数据分解成直射分量和散射分量；
[0109]
第一确定单元，用于基于所述待预测端口与观测端口之间的空间位置关系，确定信道端口的交叉相关函数；
[0110]
第一预测单元，用于根据所述交叉相关函数对所述观测端口的直射分量、散射分量进行第一移相处理，得到所述待预测端口在当前时隙下的第一预测信道。
[0111]
在一种可能的实施方式中，第二预测模块530，包括：
[0112]
第二确定单元，用于根据所述多普勒位移，确定当前时隙下端口信道的自相关函数；
[0113]
第二预测单元，用于根据所述自相关函数对所述观测端口的直射分量、散射分量进行第二移相处理，确定多个端口在相邻下一时隙的第二预测信道。
[0114]
本技术实施例提供一种流体天线系统的端口选择装置，包括端口观测模块、第一预测模块、第二预测模块和端口确定模块，通过端口观测模块获取流体天线系统的运动速度和当前时隙下观测端口的信道数据；第一预测模块基于流体天线系统的多个端口中待预测端口与观测端口之间的空间位置关系和观测端口的信道数据，预测待预测端口在当前时
隙下的第一预测信道；第二预测模块基于当前时隙与相邻下一时隙之间的时间差和运动速度，确定流体天线系统的多普勒位移，根据当前时隙下所述观测端口的信道数据、待预测端口的第一预测信道和多普勒位移，确定多个端口在相邻下一时隙的第二预测信道；进而，端口确定模块将多个端口的第二预测信道中目标预测信道所对应的端口确定为目标端口，采用目标端口进行信号传输。
[0115]
通过该方式，能够降低端口切换过程中的时延，提高流体天线的系统性能。同时，在进行信道预测的过程中，考虑了端口之间的空间相关性和由于多普勒效应引起的时间相关性，降低了不同时隙端口信号之间的时间复杂度，使得该端口选择装置能够在保证系统性能的前提下适用于动态的应用场景，从而有利于拓宽流体天线系统的应用范围。
[0116]
图6示出执行本技术实施例提供的电子设备的硬件结构示意图，参考该图，在硬件层面，电子设备包括处理器，可选地，包括内部总线、网络接口、存储器。其中，存储器可能包含内存，例如高速随机存取存储器(random-access memory，ram)，也可能还包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少1个磁盘存储器等。当然，该计算机设备还可能包括其他业务所需要的硬件。
[0117]
处理器、网络接口和存储器可以通过内部总线相互连接，该内部总线可以是工业标准体系结构(industry standard architecture，isa)总线、外设部件互连标准(peripheral component interconnect，pci)总线或扩展工业标准结构(extended industry standard architecture，eisa)总线等。所述总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，该图中仅用一个双向箭头表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
[0118]
存储器，存放程序。具体地，程序可以包括程序代码，所述程序代码包括计算机操作指令。存储器可以包括内存和非易失性存储器，并向处理器提供指令和数据。
[0119]
处理器从非易失性存储器中读取对应的计算机程序到内存中然后运行，在逻辑层面上形成定位目标用户的装置。处理器，执行存储器所存放的程序，并具体执行：图1所示实施例揭示的方法并实现前文方法实施例中所述的各方法的功能和有益效果，在此不再赘述。
[0120]
上述如本技术图1所示实施例揭示的方法可以应处理器中，或者由处理器实现。处理器可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(central processing unit，cpu)、网络处理器(network processor，np)等；还可以是数字信号处理器(digital signal processor，dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、现场可编程门阵列(field－programmable gate array，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本技术实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本技术实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器，处理器读取存储器中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。
[0121]
该计算机设备还可执行前文方法实施例中所述的各方法，并实现前文方法实施例中所述的各方法的功能和有益效果，在此不再赘述。
[0122]
当然，除了软件实现方式之外，本技术的电子设备并不排除其他实现方式，比如逻辑器件抑或软硬件结合的方式等等，也就是说以下处理流程的执行主体并不限定于各个逻辑单元，也可以是硬件或逻辑器件。
[0123]
本技术实施例还提出了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读介质存储一个或多个程序，所述一个或多个程序当被包括多个应用程序的电子设备执行时，使得所述电子设备执行图1所示实施例揭示的方法并实现前文方法实施例中所述的各方法的功能和有益效果，在此不再赘述。
[0124]
其中，所述的计算机可读存储介质包括只读存储器(read-only memory，简称rom)、随机存取存储器(random access memory，简称ram)、磁碟或者光盘等。
[0125]
进一步地，本技术实施例还提供了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，实现以下流程：图1所示实施例揭示的方法并实现前文方法实施例中所述的各方法的功能和有益效果，在此不再赘述。
[0126]
总之，以上所述仅为本技术的较佳实施例，并非限定本技术的保护范围。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。
[0127]
上述实施例阐明的系统、装置、模块或单元，具体可以由计算机芯片或实体实现，或者由具有某种功能的产品来实现。一种典型的实现设备为计算机。具体的，计算机例如可以为个人计算机、膝上型计算机、蜂窝电话、相机电话、智能电话、个人数字助理、媒体播放器、导航设备、电子邮件设备、游戏控制台、平板计算机、可穿戴设备或者这些设备中的任何设备的组合。
[0128]
计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(pram)、静态随机存取存储器(sram)、动态随机存取存储器(dram)、其他类型的随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(cd-rom)、数字多功能光盘(dvd)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。
[0129]
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0130]
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例
的部分说明即可。

技术特征：
1.一种流体天线系统的端口选择方法，其特征在于，包括：获取流体天线系统的运动速度和当前时隙下观测端口的信道数据；基于所述流体天线系统的多个端口中待预测端口与所述观测端口之间的空间位置关系和所述观测端口的信道数据，预测所述待预测端口在当前时隙下的第一预测信道；基于当前时隙与相邻下一时隙之间的时间差和运动速度，确定所述流体天线系统的多普勒位移，根据当前时隙下所述观测端口的信道数据、待预测端口的第一预测信道和多普勒位移，确定多个端口在相邻下一时隙的第二预测信道；多个端口包括观测端口和待预测端口；将多个端口的第二预测信道中目标预测信道所对应的端口确定为目标端口，采用所述目标端口进行信号传输；所述目标预测信道的信噪比大于所述第二预测信道中除所述目标预测信道之外的其他第二预测信道的信噪比。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述获取流体天线系统的运动速度和当前时隙下观测端口的信道数据之前，还包括：自所述流体天线系统的多个端口中的第一端口起，按照预设间隔从多个端口中选取观测端口，所述观测端口包括第一端口。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述获取流体天线系统的运动速度和当前时隙下观测端口的信道数据之后，还包括：对当前时隙下观测端口的信道数据进行数据归一化处理，得到信道归一化数据；所述基于所述流体天线系统的多个端口中待预测端口与所述观测端口之间的空间位置关系和所述观测端口的信道数据，预测所述待预测端口在当前时隙下的第一预测信道，包括：基于所述流体天线系统的多个端口中待预测端口与所述观测端口之间的空间位置关系和所述观测端口的信道归一化数据，预测所述待预测端口在当前时隙下的第一预测信道。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述流体天线系统的多个端口中待预测端口与所述观测端口之间的空间位置关系和所述观测端口的信道数据，预测所述待预测端口在当前时隙下的第一预测信道，包括：将所述观测端口的信道数据分解成直射分量和散射分量；基于所述待预测端口与观测端口之间的空间位置关系，确定信道端口的交叉相关函数；根据所述交叉相关函数对所述观测端口的直射分量、散射分量进行第一移相处理，得到所述待预测端口在当前时隙下的第一预测信道。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据当前时隙下所述观测端口的信道数据、待预测端口的第一预测信道和多普勒位移，确定多个端口在相邻下一时隙的第二预测信道，包括：根据所述多普勒位移，确定当前时隙下端口信道的自相关函数；根据所述自相关函数对所述观测端口的直射分量、散射分量进行第二移相处理，确定多个端口在相邻下一时隙的第二预测信道。6.一种流体天线系统的端口选择装置，其特征在于，包括：
端口观测模块，用于获取流体天线系统的运动速度和当前时隙下观测端口的信道数据；第一预测模块，用于基于所述流体天线系统的多个端口中待预测端口与所述观测端口之间的空间位置关系和所述观测端口的信道数据，预测所述待预测端口在当前时隙下的第一预测信道；第二预测模块，用于基于当前时隙与相邻下一时隙之间的时间差和运动速度，确定所述流体天线系统的多普勒位移，根据当前时隙下所述观测端口的信道数据、待预测端口的第一预测信道和多普勒位移，确定多个端口在相邻下一时隙的第二预测信道；多个端口包括观测端口和待预测端口；端口确定模块，用于将多个端口的第二预测信道中目标预测信道所对应的端口确定为目标端口，采用所述目标端口进行信号传输；所述目标预测信道的信噪比大于所述第二预测信道中除所述目标预测信道之外的其他第二预测信道的信噪比。7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：端口选取模块，用于自所述流体天线系统的多个端口中的第一端口起，按照预设间隔从多个端口中选取观测端口，所述观测端口包括第一端口。8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：归一化模块，用于对当前时隙下观测端口的信道数据进行数据归一化处理，得到信道归一化数据；第一预测模块在用于基于所述流体天线系统的多个端口中待预测端口与所述观测端口之间的空间位置关系和所述观测端口的信道数据，预测所述待预测端口在当前时隙下的第一预测信道时，具体用于：基于所述流体天线系统的多个端口中待预测端口与所述观测端口之间的空间位置关系和所述观测端口的信道归一化数据，预测所述待预测端口在当前时隙下的第一预测信道。9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括处理器和存储器，所述存储器存储可在所述处理器上运行的程序或指令，所述程序或指令被所述处理器执行时实现如权利要求1至5任一项所述的方法的步骤。10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储程序或指令，所述程序或指令被处理器执行时实现如权利要求1至5任一项所述的方法的步骤。

技术总结
本申请公开一种流体天线系统的端口选择方法、装置、设备及存储介质，属于无线通信技术领域。该方法包括：基于流体天线系统的多个端口中待预测端口与观测端口之间的空间位置关系和观测端口的信道数据，预测待预测端口在当前时隙下的第一预测信道；基于当前时隙与相邻下一时隙之间的时间差和运动速度，确定多普勒位移，进而根据多普勒位移确定多个端口在相邻下一时隙的第二预测信道；将第二预测信道中目标预测信道所对应的端口确定为目标端口。这样，能够降低端口切换过程中的时延，且在进行信道预测时，考虑了端口之间的空间相关性和由于多普勒效应引起的时间相关性，使得该方法能够在保证流体天线系统性能的前提下同时适用于动态的应用场景。于动态的应用场景。于动态的应用场景。


技术研发人员：侯延昭 许晓东 陈宇 张顺航 毛镜涵 王丹
受保护的技术使用者：中移雄安信息通信科技有限公司
技术研发日：2023.06.05
技术公布日：2023/9/7