[發(fā)明專利]一種單載波頻域均衡系統(tǒng)中基于判決反饋的相位噪聲自矯正補(bǔ)償方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710562231.5
• 申請(qǐng)日: 2017-07-11
• 公開（公告）號(hào): CN107438047B
• 公開（公告）日: 2020-04-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 崔高峰;陳旭;王程;趙雪;王衛(wèi)東
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京郵電大學(xué)
• 主分類號(hào): H04L27/38
• 分類號(hào): H04L27/38;H04L27/34;H04L27/26
• 代理公司: 北京永創(chuàng)新實(shí)專利事務(wù)所 11121
• 代理人: 趙文利

1.一種單載波頻域均衡系統(tǒng)中基于判決反饋的相位噪聲自矯正補(bǔ)償方法，其特征在于，具體步驟如下：

步驟一、針對(duì)無線通信系統(tǒng)發(fā)送端的某個(gè)比特流信號(hào)，采用16QAM映射調(diào)制得到N_sym個(gè)16QAM符號(hào)；

步驟二、SC-FDE系統(tǒng)將16QAM符號(hào)劃分成數(shù)據(jù)塊，并在每個(gè)數(shù)據(jù)塊首尾分別插入獨(dú)特字，構(gòu)成子數(shù)據(jù)塊；

步驟三、每個(gè)子數(shù)據(jù)塊的數(shù)字符號(hào)分別經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換模塊變換后為天線可輻射的模擬信號(hào)；

針對(duì)添加獨(dú)特字之后的第i個(gè)子數(shù)據(jù)塊上的第m個(gè)數(shù)字符號(hào)s_i,m包括三部分：

第一部分為該子數(shù)據(jù)塊的第m個(gè)獨(dú)特字u_i,m；第二部分為該子數(shù)據(jù)塊的第m個(gè)傳輸符號(hào)z_i,m；第三部分為該子數(shù)據(jù)塊的第m個(gè)導(dǎo)頻點(diǎn)p_i,m；N_uw表示獨(dú)特字的長(zhǎng)度；N_d表示該數(shù)據(jù)塊的長(zhǎng)度；pi表示相鄰兩個(gè)導(dǎo)頻點(diǎn)的間隔值；pn表示導(dǎo)頻點(diǎn)的數(shù)量；

步驟四、每個(gè)模擬信號(hào)經(jīng)過高斯白噪聲到達(dá)接收端，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換模塊分別轉(zhuǎn)換成接收端的時(shí)域信號(hào)；

第i個(gè)子數(shù)據(jù)塊結(jié)構(gòu)上第m個(gè)數(shù)字符號(hào)對(duì)應(yīng)的時(shí)域信號(hào)r_i,m如下：

為發(fā)射端第i個(gè)子數(shù)據(jù)塊上第m個(gè)數(shù)字符號(hào)的相位噪聲，n_i,m為第i個(gè)子數(shù)據(jù)塊上第m個(gè)時(shí)域信號(hào)上的高斯白噪聲分量；

步驟五、針對(duì)第i個(gè)子數(shù)據(jù)塊，接收端利用導(dǎo)頻線性插值進(jìn)行相位噪聲粗估計(jì)，得到該子數(shù)據(jù)塊中每個(gè)數(shù)字符號(hào)的粗估計(jì)相位噪聲；

首先，粗估計(jì)第i個(gè)子數(shù)據(jù)塊中的首尾數(shù)字符號(hào)相位噪聲，具體為：

針對(duì)該子數(shù)據(jù)塊的16位首獨(dú)特字，取16個(gè)符號(hào)的相位噪聲平均值作為第i個(gè)子數(shù)據(jù)塊的首獨(dú)特字第一個(gè)符號(hào)的相位噪聲；同理，該子數(shù)據(jù)塊的尾獨(dú)特字16個(gè)符號(hào)對(duì)應(yīng)的相位噪聲，取平均值作為該子數(shù)據(jù)塊的尾獨(dú)特字最后一個(gè)符號(hào)的相位噪聲；

獨(dú)特字中每個(gè)符號(hào)的相位噪聲計(jì)算如下：

δ²表示高斯白噪聲的功率；

然后，粗估計(jì)第i個(gè)子數(shù)據(jù)塊的其余數(shù)字符號(hào)的相位噪聲，具體為：

首先，計(jì)算該子數(shù)據(jù)塊中各導(dǎo)頻點(diǎn)的相位噪聲，然后，利用導(dǎo)頻點(diǎn)線性插值法，粗估計(jì)相鄰兩個(gè)導(dǎo)頻點(diǎn)之間的各數(shù)字符號(hào)的相位噪聲；

各導(dǎo)頻點(diǎn)的相位噪聲計(jì)算如下：

步驟六、針對(duì)第i個(gè)子數(shù)據(jù)塊，利用每個(gè)數(shù)字符號(hào)的粗估計(jì)相位噪聲對(duì)各自的時(shí)域信號(hào)進(jìn)行相位噪聲補(bǔ)償，得到每個(gè)數(shù)字符號(hào)粗補(bǔ)償后的數(shù)字信號(hào)；

第i個(gè)子數(shù)據(jù)塊的第m個(gè)數(shù)字符號(hào)粗補(bǔ)償后的數(shù)字信號(hào)如下：

表示第i個(gè)子數(shù)據(jù)塊的第m個(gè)數(shù)字符號(hào)粗估計(jì)相位噪聲的共軛；

步驟七、對(duì)第i個(gè)子數(shù)據(jù)塊的每個(gè)粗補(bǔ)償后的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行SC-FDE解調(diào)，得到解調(diào)后信號(hào)；

步驟八、對(duì)所有子數(shù)據(jù)塊經(jīng)SC-FDE解調(diào)后的信號(hào)進(jìn)行自矯正，得到自矯正后的相位噪聲。

2.如權(quán)利要求1所述的一種單載波頻域均衡系統(tǒng)中基于判決反饋的相位噪聲自矯正補(bǔ)償方法，其特征在于，所述的步驟二中，每個(gè)數(shù)據(jù)塊的長(zhǎng)度均由496個(gè)16QAM符號(hào)組成；每個(gè)獨(dú)特字的長(zhǎng)度為16；每個(gè)數(shù)據(jù)塊連同與之首尾相連的獨(dú)特字組成一個(gè)子數(shù)據(jù)塊；每個(gè)子數(shù)據(jù)塊都有528個(gè)數(shù)字符號(hào)。

3.如權(quán)利要求1所述的一種單載波頻域均衡系統(tǒng)中基于判決反饋的相位噪聲自矯正補(bǔ)償方法，其特征在于，所述的步驟七中，SC-FDE解調(diào)包括FFT，MMSE頻域均衡以及IFFT。

4.如權(quán)利要求1所述的一種單載波頻域均衡系統(tǒng)中基于判決反饋的相位噪聲自矯正補(bǔ)償方法，其特征在于，所述的步驟八具體實(shí)現(xiàn)步驟如下：

步驟801、將經(jīng)SC-FDE解調(diào)后的信號(hào)進(jìn)行16QAM解映射得到二進(jìn)制比特流；

步驟802、將二進(jìn)制比特流重新采用16QAM映射調(diào)制，得到補(bǔ)償后的16QAM符號(hào)；

步驟803、將補(bǔ)償后的16QAM符號(hào)劃分成數(shù)據(jù)塊，在每個(gè)數(shù)據(jù)塊首尾分別插入獨(dú)特字，構(gòu)成補(bǔ)償后的子數(shù)據(jù)塊；

步驟804、針對(duì)初補(bǔ)償后第i個(gè)子數(shù)據(jù)塊第m個(gè)數(shù)字符號(hào)結(jié)合粗估計(jì)之前的時(shí)域信號(hào)r_i,m求得相位噪聲自矯正模塊中的反饋相位噪聲ΔΦ^～_i,m；

利用初補(bǔ)償后的數(shù)字符號(hào)和時(shí)域信號(hào)r_i,m求取第i個(gè)子數(shù)據(jù)塊第m個(gè)反饋相位噪聲ΔΦ^～_i,m；

*表示共軛；

步驟805、從初補(bǔ)償后第i個(gè)子數(shù)據(jù)塊的各導(dǎo)頻點(diǎn)中，獲取四個(gè)自矯正閾值；

四個(gè)自矯正閾值分別為：導(dǎo)頻點(diǎn)相位噪聲的相位最小值Φ_min,p,i,m、導(dǎo)頻點(diǎn)相位噪聲的相位最大值Φ_max,p,i,m、導(dǎo)頻點(diǎn)相位噪聲的幅值最小值|Φ|_min,p,i,m和導(dǎo)頻點(diǎn)相位噪聲的幅值最大值|Φ|_max,p,i,m；

步驟806、利用四個(gè)自矯正閾值尋找各反饋相位噪聲中錯(cuò)誤判決的相位噪聲點(diǎn)；

具體過程如下：

當(dāng)某反饋相位噪聲的相位小于導(dǎo)頻點(diǎn)相位噪聲的相位最小值Φ_min,p,i,m，或者大于導(dǎo)頻點(diǎn)相位噪聲的相位最大值Φ_max,p,i,m，或者該反饋相位噪聲的幅值小于導(dǎo)頻點(diǎn)相位噪聲的幅值最小值|Φ|_min,p,i,m，或者幅值大于導(dǎo)頻點(diǎn)相位噪聲的幅值最大值|Φ|_max,p,i,m，則該反饋相位噪聲為錯(cuò)誤判決的相位噪聲點(diǎn)；

步驟807、針對(duì)錯(cuò)誤判決的相位噪聲點(diǎn)，根據(jù)替代規(guī)則選用相應(yīng)的相位噪聲值替代；具體過程如下：

第一次替代如下：從第17位反饋相位噪聲開始，逐個(gè)判斷，當(dāng)該反饋相位噪聲是錯(cuò)誤判決的相位噪聲點(diǎn)時(shí)，用前一個(gè)數(shù)字符號(hào)的相位噪聲替代；

第二次替代如下：從第17位反饋相位噪聲開始，逐個(gè)判斷，當(dāng)該反饋相位噪聲是錯(cuò)誤判決的相位噪聲點(diǎn)時(shí)，用前一個(gè)數(shù)字符號(hào)的相位噪聲和后一個(gè)數(shù)字符號(hào)的相位噪聲平均值替代；

第三次替代如下：從第17位反饋相位噪聲開始，逐個(gè)判斷，當(dāng)該反饋相位噪聲是錯(cuò)誤判決的相位噪聲點(diǎn)時(shí)，用前兩個(gè)數(shù)字符號(hào)的相位噪聲和后兩個(gè)數(shù)字符號(hào)的相位噪聲平均值替代；

以此類推；

步驟808、利用矯正后的各相位噪聲與各自對(duì)應(yīng)的粗估計(jì)前的時(shí)域信號(hào)，求得自矯正補(bǔ)償后的數(shù)字信號(hào)并進(jìn)行SC-FDE解調(diào)，返回步驟801；

隨著迭代次數(shù)的增加，錯(cuò)誤判決的符號(hào)的相位噪聲被更正，最終得到自矯正后的相位噪聲。