一种单载波THP-FTN系统相位噪声估计与消除方法技术方案

本发明专利技术公开了一种单载波THP

【技术实现步骤摘要】
一种单载波THP
‑
FTN系统相位噪声估计与消除方法


[0001]本专利技术属于单载波超奈奎斯特(faster
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than
‑
Nyquist，FTN)通信领域中的导频符号辅助的相位噪声消除
，具体涉及一种单载波THP(Tomlinson
‑
Harashima Precodin，THP)的FTN系统相位噪声估计与消除方法。

技术介绍

[0002]对于FTN传输技术，其在发射端脉冲成型过程中，将符号间隔压缩到小于Nyquist准则限定的最小间隔，从而提升数据传输速率。由于突破了Nyquist准则，FTN调制也在数据符号之间引入了符号间串扰(inter
‑
symbol interference,ISI)。为了消除ISI，最大似然检测(MLSE)和最大后验检测(MAP)具有理论上最优性能，但实现复杂度关于ISI长度呈指数增长。线性均衡方法，如迫零(ZF)均衡、最小均方误差(MMSE)均衡，虽然实现复杂度低，但是其对抗ISI能力有限，因而，利用FTN技术可实现的容量增益较低。不同于无线信道引入的ISI，FTN引入的ISI由成型脉冲和压缩因子共同决定。因而，FTN
‑
ISI在发射机是已知的。利用此先验信息，FTN
‑
ISI可以在发端预消除，从而简化接收机设计。THP是多输入多输出(MIMO)系统中一种常用的发射端干扰预消除技术，如图1所示，其包含两部分：干扰线性消除和信号限幅。信号限幅通过一取模器实现，其将输出信号的实部和虚部均限制在区间。表示传输信号幅度上限，限幅处理有效限制由于预消除导致的功率损失。目前，THP技术已经被学者应用于FTN系统，研究显示，接收机在实现低复杂度解调的同时，解调性能也优于线性均衡方案。
[0003]在通信系统中，完成基带调制后，基带信号会调制到载波上得到射频信号。接收机接收来自发射机的射频信号，依次完成下变频、基带信号解调、译码，得到发送信息比特的估计。射频链路中某些处理单元，如上下变频器，会在信号中引入相位噪声。对于高阶QAM(Quadrature Amplitude Modulation)调制，如1024
‑
QAM，其对链路干扰比较敏感。相位噪声对高阶QAM通信系统影显著。为了对抗相噪，目前通信系统中常用方法是在发送符号序列中周期插入已知符号(或者称为导频符号)，如图2所示。Nyquist系统中导频符号一般来自于QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)星座，且导频符号和数据符号具有相同的能量。在接收端，首先通过计算发射导频和接收导频之间的相位差来估计导频位置处的相位噪声，接着通过内插方法估计数据符号位置处相位噪声。常用内插方法包括线性内插，维纳内插。
[0004]在本专利技术的技术方案的实现过程中，专利技术人发现：在THP
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FTN系统中，导频和数据符号经过相同的信号处理，如THP干扰预消除和FTN调制。若THP
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FTN系统相噪估计导频仍沿用QPSK符号，则导频符号经过干扰消除后，信号实部和虚部范围可能超过进而，取模器限幅处理会破坏导频符号的幅度和相位。然而，这种破坏机理在接收端未知，进而传统的导频位置处相位噪声测量方法失效。基于QPSK符号的导频设计不适用于THP
‑
FTN系统。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种单载波THP
‑
FTN系统相位噪声估计与消除方法，从而在单载波THP
‑
FTN系统的接收端利用导频正确估计相位噪声。
[0006]本专利技术采用的技术方案为：
[0007]一种单载波THP
‑
FTN系统相位噪声估计与消除方法，包括下列步骤：
[0008]步骤1：发送端在发送序列{a
k
}中每间隔F
‑
1符号插入一个导频符号，得到导频符号序列{a
kF
}，发送端对发送符号a
k
和导频符号a
kF
进行THP预编码以生成预编码序列时，判断当前符号编号k是否为导频间隔F的整数倍，若否，则对符号进行模处理得到预编码序列的第k个符号其中，表示传输信号幅度上限，f
l
表示符号间串扰序列的第l个符号，符号间串扰序列的长度为L+1，且首个符号的值为1，预编码序列的首个符号为发送序列{a
k
}的首个符号；
[0009]若k为F的整数倍，则根据设置的导频调整方式配置预编码序列的第k个符号即所述导频调整方式为PSER导频调整方式或PSPR导频调整方式；
[0010]所述PSER导频调整方式为：
[0011]根据公式确定导频符号能量缩减因子α的取值范围，其中，Re{}表示复数的实部，Im{}表示复数的虚部；
[0012]选择取值范围内|α|最大时的α作为因子α的取值，并根据得到符号
[0013]所述PSPR导频调整方式为：
[0014]设置相位旋转角θ
kF
多个离散的取值：2πμ/Q,u＝0,1,...Q
‑
1，其中，Q表示预置的常数；
[0015]遍历每一个θ
kF
取值，查找一个满足搜索条件的θ
kF
，若当前的所有取值均不满足，则调整常数Q，直到查找到一个满足搜索条件的θ
kF
，则根据得到符号
[0016]其中，所述搜索条件为：
[0017]步骤2：接收端执行导频符号辅助的相位噪声消除：提取导频位置的相位噪声，根据导频位置的相位噪声内插获取信号相位噪声估计值，基于所述信号相位噪声估计值对接收信号进行相噪补偿；
[0018]其中，导频位置的相位噪声的提取方式与发送端配置的导频调整方式相对应；
[0019]对于PSER导频调整方式，导频位置的相位噪声的提取方式为：
[0020]获取发送端和接收端导频相位总变化值估计导频相位
变化量根据得到相位噪声估计值其中，表示在PSER导频调整方式下接收端收到的导频符号；
[0021]对于PSPR导频调整方式，导频位置的相位噪声的提取方式为：
[0022]根据公式得到相位噪声估计值其中，表示在PSER导频调整方式下接收端收到的导频符号。
[0023]进一步的，对常数Q的更新方式为：更新后的值为更新前的两倍。
[0024]进一步的，所述的取值设置为：其中，M表示每个分组的比特数。
[0025]本专利技术提供的技术方案至少带来如下有益效果：本专利技术提出了适用于单载波THP
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FTN系统的相噪估计方法，通过改变QPSK导频符号幅度和相位，避免了THP预编码的取模模块破坏导频的幅度和相位。最终在收端利用导频符号获得的相位噪声信息内插估计其他时刻相位噪声。
附图说明
[0026]为了更清楚地说明本专利技术实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单载波THP
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FTN系统相位噪声估计与消除方法，其特征在于，包括下列步骤：步骤1：发送端在发送序列{a
k
}中每间隔F
‑
1符号插入一个导频符号，得到导频符号序列{a
kF
}，发送端对发送符号a
k
和导频符号a
kF
进行THP预编码以生成预编码序列时，判断当前符号编号k是否为导频间隔F的整数倍，若否，则对符号进行模处理得到预编码序列的第k个符号其中，表示传输信号幅度上限，f
l
表示符号间串扰序列的第l个符号，符号间串扰序列的长度为L+1，且首个符号的值为1，预编码序列的首个符号为发送序列{a
k
}的首个符号；若k为F的整数倍，则根据设置的导频调整方式配置预编码序列的第k个符号即所述导频调整方式为PSER导频调整方式或PSPR导频调整方式；所述PSER导频调整方式为：根据公式确定导频符号能量缩减因子α的取值范围，其中，Re{}表示复数的实部，Im{}表示复数的虚部；选择取值范围内|α|最大时的α作为因子α的取值，并根据得到符号所述PSPR导频调整方式为：设置相位旋转角θ
kF
多个离散的取值：2πμ/Q,u＝0,1,
…
Q
‑
1，其中，Q表示预置的常数；遍历每一个θ
...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘光辉，文山，刘承享，徐福琛，陈云开，陈苏逸，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：