一种相位噪声补偿抑制改进方法技术

本发明专利技术属于无线通信技术领域，具体涉及在无线通信系统中通过运用迭代的方法来实现相位噪声的补偿抑制。本发明专利技术是先通过信道估计序列，估计出等效离散时域信道冲激响应。然后通过插值估计出相位噪声的公共相位误差（CPE），最后通过迭代的方法实现相位噪声补偿，提高系统的可靠性，减小误码率。

【技术实现步骤摘要】
一种相位噪声补偿抑制改进方法
本专利技术属于无线通信
，具体涉及在无线通信系统中通过运用迭代的方法来实现相位噪声的补偿抑制。
技术介绍
随着人们对无线通信需求的爆炸式增长，频谱资源越发的显得宝贵。相应地，这就要求我们更好的处理诸如本地振荡器的相位噪声问题。在实际的通信系统中，由模拟前端产生的信号失真将会引起系统性能下降。由于射频电路的面积、功耗和成本的权衡，由模拟前端产生的信号失真不可避免。无线通信的模拟前端一项重要的线性失真是由压控振荡器或者锁相环的随机相位噪声引起的。相位噪声，实际上是对频率源频率稳定度的一种表征。通常情况下，频率稳定度分为长期频率稳定度和短期频率稳定度。所谓短期频率稳定度，是指由随机噪声引起的相位起伏或频率起伏。至于因为温度、老化等引起的频率慢漂移，则称之为长期频率稳定度。通常主要考虑的是短期稳定度问题，可以认为相位噪声就是短期频率稳定度，只不过是一个物理现象的两种不同表示方式。对于振荡器，频率稳定度是它在整个规定的时间范围内产生相同频率的一种量度。如果信号频率存在瞬时的变化，不能保持不变，那么信号源就存在着不稳定性，起因就是相位噪声。如果没有相位噪声，那么振荡器的整个功率都应集中在中心频率处。但相位噪声的出现将振荡器的一部分功率扩展到相邻的频率中去，产生了边带。相位噪声通常定义为在某一给定偏移频率处的dBc/Hz值，其中，dBc是以dB为单位的该频率处功率与总功率的比值。一个振荡器在某一偏移频率处的相位噪声定义为在该频率处1Hz带宽内的信号功率与信号的总功率比值。相位噪声的补偿或者抑制算法研究大部分集中在OFDM系统中。总体来说，有基于反馈和无反馈的相位噪声补偿抑制算法。在单载波通信系统中，相位噪声不仅会产生公共相位误差(CPE)，在频率选择信道下还会产生码间串扰(ISI)。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种相位噪声补偿抑制改进方法,提高信号传输的可靠性，降低误码率。为了方便地描述本专利技术的内容，首先对本专利技术中所使用的属于定义进行说明：特殊字(UW，UniqueWord)。为了在接收端进行同步或参数估计等，在发送端发送的具有某些特定特性的、对接收端已知的特殊序列。本专利技术的目的通过如下步骤实现：S1、利用信道估计序列实现信道估计，得到等效时域信道的冲激响应估计值S2、接收端通过迭代对相位噪声进行补偿，包括：S21、设置UW的长度大于等效时域，将所述UW加到要传输的数据序列中去，其中，UW为特殊字，是为了在接收端进行同步或参数估计等，在发送端发送的具有某些特定特性的、对接收端已知的特殊序列；S22、第i个UW通过信道时的接收信号可以近似表示为：则过传输数据序列中的UW，采取插值的方法估计出第i个UW与第i+1个UW之间传输的第i个数据块的相位噪声常数与a的比：其中，a是相位噪声常数；S23、对于接收信号而言，去除CP后接收信号频域可以用矩阵形式表示为：YN×1＝AN×NHN×NXN×1+WN×1，其中AN×N为相位噪声频域构成的toeplitz矩阵，HN×N为估计信道的频域构成的对角矩阵，XN×1为传输数据频域构成的矩阵，YN×1为接收信号的频域构成的矩阵，WN×1为高斯白噪声频域构造的矩阵；S24、接收信号时域表示为：yN×1＝diag(pN×1)hN×NxN×1+wN×1，其中，yN×1为接收信号的时域构成的矩阵，diag(pN×N)为相位噪声时域构成的对角矩阵，hN×N为信道的时域构成的toeplitz矩阵，xN×1为传输数据时域构成的矩阵，wN×1为噪声时域构造成的矩阵。为了降低复杂度，通过构造插值矩阵PN×N，使pN×1＝PN×Ncs×1。我们把作为初始条件构造A1,N×N，利用YN×1＝AN×NHN×NXN×1+WN×1及降噪处理估计出然后利用yN×1＝diag(pN×1)hN×NxN×1+wN×1以及pN×1元素的模值为1估计出S25、利用构造A2,N×N，利用YN×1＝AN×NHN×NXN×1+WN×1及降噪处理估计出再利用yN×1＝diag(pN×1)hN×NxN×1+wN×1以及pN×1元素的模值为1估计出不断的迭代下去，直到：||yN×1-diag(pi+1,N×1)hN×Nxi+1,N×1||2≤||yN×1-diag(pi+1,N×1)hN×Nxi,N×1||2，收敛为止，从而实现传输数据块估计本专利技术的有益效果是：本专利技术是先通过信道估计序列，估计出等效离散时域信道冲激响应，然后通过插值估计出相位噪声的公共相位误差(CPE)，最后通过迭代的方法实现相位噪声补偿，提高系统的可靠性，减小误码率。附图说明图1是本专利技术使用的单载波频域均衡系统模型图图2是本专利技术发送端物理层发送数据结构图；图3是本专利技术使用的相位噪声统计模型图；图4是本专利技术实现相位噪声估计补偿抑制的流程图；图5是本专利技术算法误比特率(BER)性能曲线图。具体实施方式下面结合附图来说明本专利技术的具体实施方式：S1、利用信道估计序列实现信道估计，包括：S11、信道估计序列是由一些已知符号构成的序列，例如802.11.ad标准中单载波信道估计序列是[-Gb128,-Ga128,Gb128,-Ga128,-Gb128,Ga128,-Gb128,-Ga128,-Gb128]，其中Ga128和Gb128是格雷序列构成。S12、在接收端我们可以得到时域的信号表示为矩阵的形式：yN×1＝AN×NhN×NxN×1+wN×1，其中，yN×1是一个N×1列向量的形式，其受到相位噪声和高斯白噪声的影响。AN×N是一个N×N的对角矩阵由相位噪声构成，hN×N是由等效时域信道冲激响应构成的托普利兹(toeplitz)矩阵，xN×1是由传输数据构成的N×1列向量，wN×1是N×1的噪声向量。S13、我们既可以利用一些传统信道估计法，例如基于序列相关的信道估计、最小二乘法(LS)信道估计等等，也可以利用一些比较好的新颖的方法来实现信道估计，如正交匹配追踪算法(OMP，OrthogonalMatchingPursuit)。S14、我们以频域最小二乘法LS信道估计为例(等效时域信道冲激响应长度小于N)，FN×N是归一化的N×N傅立叶矩阵，0≤k≤N-1，0≤i≤N-1。频域接收信号矩阵表示为YN×1＝aXN×NHN×1+WN×1,其中，YN×1＝FN×NyN×1，XN×N是一个对角矩阵，其主对角元素是由时域传输数据xN×1经过N点fft变换得到的XN×1，HN×1是一个N×1矩阵，HN×1＝FN×NhN×1，hN×1是由等效时域信道冲激响应h后面添0构成的N×1矩阵。WN×1是时域噪声wN×1经过N点归一化fft变化后得到。在这里我们认为相位噪声是一个常数a，所以再经过N点归一化ifft得到然后通过设定门限值得到估计的等效时域信道冲激响应这里a是相位噪声常数。S2、接收端通过迭代对相位噪声进行补偿，包括：S21、通过信道估计我们得到了估计的等效时域信道的冲激响应这里我们以块状数据传输为例，我们之前已经定义UW为已经知道的序列，我们把UW加到要传输的数据序列中去，实现去除码间干扰。S22、我们假定UW长度大于等效时域信道长度，这里我们知道传输的数据序列中有UW，UW通过信道实质是等效时域信道冲激响应h与UW卷积，但是其同时受到相本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种相位噪声补偿抑制改进方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、利用信道估计序列实现信道估计，得到等效时域信道的冲激响应估计值S2、接收端通过迭代对相位噪声进行补偿，包括：S21、设置UW的长度大于等效时域，将所述UW加到要传输的数据序列中去；S22、第i个UW通过信道时的接收信号可以近似表示为：y_uw(i)(n)≈a_uw(i)ah^0*UW(i)+w(i),length(h^0)-1≤n≤length(UW)i-1,则过传输数据序列中的UW，采取插值的方法估计出第i个UW与第i+1个UW之间传输的第i个数据块的相位噪声常数与a的比：a(i)a=12×(a_uw(i)a+a_uw(i+1)a);S23、对于接收信号而言，去除CP后接收信号频域可以用矩阵形式表示为：YN×1＝AN×NHN×NXN×1+WN×1，其中AN×N为相位噪声频域构成的toeplitz矩阵，HN×N为估计信道的频域构成的对角矩阵，XN×1为传输数据频域构成的矩阵，YN×1为接收信号的频域构成的矩阵，WN×1为高斯白噪声频域构造的矩阵；S24、接收信号时域表示为：yN×1＝diag(pN×1)hN×NxN×1+wN×1，其中，yN×1接收信号的时域构成的矩阵，diag(pN×N)为相位噪声时域构成的对角矩阵，hN×N为信道的时域构成的toeplitz矩阵，xN×1为传输数据时域构成的矩阵，wN×1为噪声时域构造成的矩阵为了降低复杂度，通过构造插值矩阵PN×N，使pN×1＝PN×Ncs×1，将作为初始条件构造A1,N×N，利用YN×1＝AN×NHN×NXN×1+WN×1及降噪处理估计出然后利用yN×1＝diag(pN×1)hN×NxN×1+wN×1以及pN×1元素的模值为1估计出S25、利用构造A2,N×N，利用YN×1＝AN×NHN×NXN×1+WN×1及降噪处理估计出再利用yN×1＝diag(pN×1)hN×NxN×1+wN×1以及pN×1元素的模值为1估计出不断的迭代下去，直到：||yN×1?diag(pi+1,N×1)hN×Nxi+1,N×1||2≤||yN×1?diag(pi+1,N×1)hN×Nxi,N×1||2，收敛为止，从而实现传输数据块估计FDA0000454271170000011.jpg,FDA0000454271170000014.jpg,FDA0000454271170000015.jpg,FDA0000454271170000016.jpg,FDA0000454271170000017.jpg,FDA0000454271170000018.jpg,FDA0000454271170000019.jpg,FDA00004542711700000110.jpg...

【技术特征摘要】
1.一种相位噪声补偿抑制改进方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、利用信道估计序列实现信道估计，得到等效时域信道的冲激响应估计值S2、接收端通过迭代对相位噪声进行补偿，包括：S21、设置UW的长度大于等效时域信道冲激相应长度，将所述UW加到要传输的数据序列中去，其中，UW为特殊字，是为了在接收端进行同步或参数估计等，在发送端发送的具有某些特定特性的、对接收端已知的特殊序列；S22、第i个UW通过信道时的接收信号可以近似表示为：则过传输数据序列中的UW，采取插值的方法估计出第i个UW与第i+1个UW之间传输的第i个数据块的相位噪声常数与a的比：其中，a是相位噪声常数；S23、对于接收信号而言，去除CP后接收信号频域可以用矩阵形式表示为：YN×1＝AN×NHN×NXN×1+WN×1，其中AN×N为相位噪声频域构成的toeplitz矩阵，HN×N为估计信道的频域构成的对角矩阵，XN×1为传输数据频域构成的矩阵，YN×1为接收信号的频域构成的矩阵，WN×1为高斯白噪声频域构造的矩阵；S24、接收信号时域表示为：...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁波，成先涛，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：