無線通信系統(tǒng)下的一種相噪補償改進方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于無線通信技術領域，具體設及在無線通信系統(tǒng)中通過運用迭代的方法 來實現(xiàn)相位噪聲的補償抑制。
【背景技術】
[0002] 當前隨著人們對無線通信需求的爆炸式增長，頻譜資源越發(fā)的顯得寶貴。相應地， 該就要求我們更好的處理諸如本地振蕩器的相位噪聲問題。
[0003] 在實際的通信系統(tǒng)中。由模擬前端產(chǎn)生的信號失真將會引起系統(tǒng)性能下降。由于 射頻電路的面積、功耗和成本的權衡，由模擬前端產(chǎn)生的信號失真不可避免。無線通信的模 擬前端一項重要的線性失真是由壓控振蕩器或者鎖相環(huán)的隨機相位噪聲引起的。
[0004] 相位噪聲，實際上是對頻率源頻率穩(wěn)定度的一種表征。通常情況下，頻率穩(wěn)定度分 為長期頻率穩(wěn)定度和短期頻率穩(wěn)定度。所謂短期頻率穩(wěn)定度，是指由隨機噪聲引起的相位 起伏或頻率起伏。至于因為溫度、老化等引起的頻率慢漂移，則稱之為長期頻率穩(wěn)定度。通 常主要考慮的是短期穩(wěn)定度問題，可W認為相位噪聲就是短期頻率穩(wěn)定度，只不過是一個 物理現(xiàn)象的兩種不同表示方式。對于振蕩器，頻率穩(wěn)定度是它在整個規(guī)定的時間范圍內(nèi)產(chǎn) 生相同頻率的一種量度。如果信號頻率存在瞬時的變化，不能保持不變，那么信號源就存在 著不穩(wěn)定性，起因就是相位噪聲。
[0005] 如果沒有相位噪聲，那么振蕩器的整個功率都應集中在中屯、頻率處。但相位噪聲 的出現(xiàn)將振蕩器的一部分功率擴展到相鄰的頻率中去，產(chǎn)生了邊帶。相位噪聲通常定義為 在某一給定偏移頻率處的值，其中，是W為單位的該頻率處功率與總功率的比值。一個振蕩 器在某一偏移頻率處的相位噪聲定義為在該頻率處mz帶寬內(nèi)的信號功率與信號的總功 率比值。
[0006] 相位噪聲的補償或者抑制算法研究大部分集中在OFDM系統(tǒng)中。總體來說，有基于 反饋和無反饋的相位噪聲補償抑制算法。在單載波通信系統(tǒng)中，相位噪聲不僅會產(chǎn)生公共 相位誤差（CP巧，在頻率選擇信道下還會產(chǎn)生ISI。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明提供了一種在無線通信系統(tǒng)中，利用時域相位噪聲的自相關函數(shù)，構造出 其自相關矩陣，進而對該自相關矩陣進行特征值分解，得到特征值和相應的正交特征向量。 最后利用K-L變換實現(xiàn)對相位噪聲補償抑制，從而提高傳輸?shù)目煽啃?，降低誤碼率。
[0008] 為了方便地描述本發(fā)明的內(nèi)容，首先對本發(fā)明中所使用的術語定義進行說明：
[0009] 特殊字扣W，化iqueWord);為了在接收端進行同步或參數(shù)估計等，在發(fā)送端發(fā)送 的具有某些特定特性的、對接收端已知的特殊序列。
[0010] 無線通信系統(tǒng)下的一種相噪補償改進方法，具體如下：
[0011] S1、利用信道估計序列實現(xiàn)信道估計，得到等效時域信道的沖激響應4;
[0012]S2、在接收端通過迭代對相噪進行補償，具體如下：
[001引 S21、將UW加到要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)序列中去，實現(xiàn)去除碼間干擾，其中，UW為已知的序 列，UW的長度大于等效時域信道的長度；
[0014] S22、第i個UW通過信道時的接收信號近似表示為：
[00巧]
則通過S21所述傳 輸數(shù)據(jù)序列中的UW，采用插值的方法估計出第i個UW和第i+1個UW之間傳輸?shù)牡趇個數(shù) 據(jù)塊的相噪常數(shù)與a的比
其中，a為相噪常數(shù)；
[0016] S23、接收信號時域表示為ywxi=diag(pNxi)hNXN%xi+WNxi，其中，ywxi接收信號 的時域構成的矩陣，diag(Pwxw)為相噪時域構成的對角矩陣，hwxw為信道的時域構成的 toeplitz矩陣，Xnxi為傳輸數(shù)據(jù)時域構成的矩陣，WNX1為噪聲時域構造成的矩陣；
[0017] S24、為了降低復雜度，構造插值矩陣Pnxn，使化xi=PnxnCsxi;
[0018] S25、將S22所述^作為初始條件構造利用S23所述ywxi及降噪處理估計 出有WX1，利用S23所述ywxi和時域相位噪聲4自相關矩陣的特征值分解得到的特征向量組W及l(fā)+jd)該S個條件，估計出相位噪聲；
[001 引S3、迭代，直到I|yNxi-diag(Pw，Nxi)hNXNXi+i，Nxil|2《I|yNxi_diag(Pw，Nxi)hux扣,MXll|2收斂，實現(xiàn)傳輸數(shù)據(jù)塊估計為明。
[0020] 進一步地，SI所述信道估計具體如下：
[0021] S11、在接收端得到時域的信號表示為矩陣的形式y(tǒng)wxi=ANXNhNXN%Xl+WNXl，其中， ywxi是一個NX1列向量的形式，所述Ynxi受到相噪和高斯白噪聲的影響，Anxn是一個NXN的對角矩陣由相噪構成，hwxw是由等效時域信道沖激響應構成的托普利茲（toeplitz)矩 陣，％xi是由傳輸數(shù)據(jù)構成的NX1列向量，Wnxi是NX1的噪聲向量，N為不為零的自然數(shù)； [002引 S12、頻域接收信號矩陣表示為Ynxi=sXnxnHnxI+Wnxi，其中，Ynx1=pNXNyNXl，Xnxn 是一個對角矩陣，其主對角元素是由時域傳輸數(shù)據(jù)經(jīng)過N點FFT變換得到的XwxiiHwxi是一個NX1矩陣，Hwxi=FWX山wxi，hwxi是由等效時域信道沖激響應h后面添0構成的NX1 矩陣，Wwxi是時域噪聲WWX1經(jīng)過N點歸一化FFT變化后得到，成、1 =y：、，xi./Xvx,，再經(jīng)過N點 歸一化IFFT得到4.X,，設定口限值得到估計的等效時域信道沖激響應4，這里4 - ，a是 相噪常數(shù)。
[0023] 進一步地，S1所述信道估計可W利用基于序列相關的信道估計法或正交匹配追蹤 算法來實現(xiàn)。
[0024] 本發(fā)明的有益效果是：
[0025] 本發(fā)明是先通過信道估計序列，估計出等效離散時域信道沖激響應。然后通過插 值估計出相位噪聲的公共相位誤差（CP巧，最后通過迭代的方法實現(xiàn)相位噪聲補償，提高系 統(tǒng)的可靠性，減小誤碼率。
【附圖說明】
[0026] 圖1是本發(fā)明使用的單載波頻域均衡系統(tǒng)模型圖。
[0027] 圖2是本發(fā)明發(fā)送端物理層發(fā)送數(shù)據(jù)結構圖。
[0028] 圖3是本發(fā)明使用的相噪統(tǒng)計模型圖。
[0029] 圖4是本發(fā)明實現(xiàn)相噪估計補償抑制的流程圖。
[0030] 圖5本發(fā)明算法誤比特率觸R)性能曲線圖。
【具體實施方式】
[0031] 下面結合實施例和附圖，詳細說明本發(fā)明的技術方案。
[0032] 無線通信系統(tǒng)下的一種相噪補償改進方法，具體如下：
[0033] S1、利用信道估計序列實現(xiàn)信道估計，具體如下：
[0034] 信道估計序列是由一些已知符號構成的序列，例如802. 11.ad標準中單載波信道 估計序列是[-抓 128, -Gai28,化 128, -Gai28,-抓 128,Gai28,-抓 128, -Gai28,-抓 128]，其中Gai28和抓 128 是格雷序列構成。
[00巧]S11、在接收端得到時域的信號表示為矩陣的形式y(tǒng)wxi=ANXNhNXN%Xl+WNXl，其中，ywxi是一個NX1列向量的開多式，所述yNX1受到相噪和高斯白噪聲的影響，Anxn是一個NXN 的對角矩陣由相噪構成，hwxw是由等效時域信道沖激響應構成的托普利茲（toeplitz)矩 陣，％xi是由傳輸數(shù)據(jù)構成的NX1列向量，Wnxi是NX1的噪聲向量；
[0036] S12、此頻域最小二乘法LS信道估計為例（等效時域信道沖激響應長度小于腳， 頻域接收信號矩陣表示為Ynx1=sXnxnHnxI+Wnxi，其中，Ynx1=pNXNyNXl，Xnxn是一個對角矩 陣，其主對角元素是由時域傳輸數(shù)據(jù)經(jīng)過N點FFT變換得到的Xwxi，Hwxi是一個NX1 矩陣，Hnxi=FnxAxi，hwxi是由等效時域信道沖激響應h后面添0構成的NXl矩陣，Wnxi 是時域噪聲1經(jīng)過N點歸一化FFT變化后得到，A、x, =y、.x,. / 乂,、、,，再經(jīng)過N點歸一化IFFT 得到，設定口限值得到估計的等效時域信道沖激響應4，該里4 -加，a是相噪常數(shù)。
[0037] S2、在接收端通過迭代對相噪進行補償，具體如下：
[003引 S21、將UW加到要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)序列中去，實現(xiàn)去除碼間干擾，其中，UW為已知的序 列，UW的長度大于等效時域信道的長度；
[0039] S22、UW通過信道實質是等效時域信道沖激響應與UW卷積，同時受到相噪和高斯 白噪聲的影響，因此，UW序列中受到的相噪為一常數(shù)（不同UW受到的相噪常數(shù)不同，相噪 常數(shù)實際