[發(fā)明專利]一種基于超前預(yù)測實現(xiàn)相位噪聲補(bǔ)償?shù)挠布到y(tǒng)及其實現(xiàn)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011163735.8
• 申請日: 2020-10-27
• 公開（公告）號: CN112260980B
• 公開（公告）日: 2021-10-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 傅玉祥;楊和平;李麗;王心沅;趙毅峰;沈思睿;何書專;陳鎧
• 申請（專利權(quán)）人: 南京大學(xué)
• 主分類號: H04L27/36
• 分類號: H04L27/36;H04L27/38;G06F7/544
• 代理公司: 南京泰普專利代理事務(wù)所(普通合伙) 32360
• 代理人: 張磊

1.一種基于超前預(yù)測實現(xiàn)相位噪聲補(bǔ)償?shù)挠布到y(tǒng)，其特征是包括以下步驟：

用于控制所有計算模塊和存儲模塊的核心控制模塊；

用于導(dǎo)頻相位角和調(diào)制后信號的初始相位角的存儲模塊；

用于計算信號相位角的CORDIC計算模塊；

用于超前預(yù)測進(jìn)行相位噪聲補(bǔ)償?shù)挠嬎隳K；

所述CORDIC計算模塊用于計算經(jīng)過QAM調(diào)制后的復(fù)數(shù)信號的相位角，其基本運(yùn)算單元只包含乘法器和加法器模塊，相位角的基本計算公式為：

式中，表示經(jīng)過QAM調(diào)制的復(fù)數(shù)信號，其中為實部，為虛部，為虛數(shù)單位，表示相位角；

通過核心控制模塊將相位信息分別存放入存儲模塊中，根據(jù)輸入的導(dǎo)頻插入步長Step信息，導(dǎo)頻相位角信號在時間序列中為等間隔步長分布，即每次間隔Step之后將CORDIC計算模塊計算出的中間數(shù)據(jù)存放入導(dǎo)頻點(diǎn)相位角存儲區(qū)，其他均存放入初始信號相位角存儲區(qū)；

當(dāng)CORDIC計算模塊輸出結(jié)果有效信號使能時，通過核心控制模塊將導(dǎo)頻點(diǎn)相位角數(shù)據(jù)和初始信號的相位角數(shù)據(jù)取出，送入到超前預(yù)測相位補(bǔ)償計算模塊進(jìn)行計算補(bǔ)償相位；

當(dāng)超前預(yù)測相位補(bǔ)償計算模塊輸入數(shù)據(jù)使能信號有效時，對輸入調(diào)制信號的初始相位角進(jìn)行補(bǔ)償，計算過程如下：

計數(shù)器單元對輸入的導(dǎo)頻點(diǎn)相位角數(shù)據(jù)有效信號進(jìn)行計數(shù)；當(dāng)計數(shù)值cnt_i為1時，補(bǔ)償后的相位角信號等于輸入調(diào)制信號的初始相位角減去初始預(yù)測相位角0，其中初始預(yù)測相位角根據(jù)通信中的信號特性得出，并依次輸出結(jié)果；當(dāng)計數(shù)值cnt_i不為1時，補(bǔ)償后的相位角信號等于輸入調(diào)制信號的初始相位角減去兩個導(dǎo)頻點(diǎn)相位數(shù)據(jù)計算出的均值相位結(jié)果；所述的兩個導(dǎo)頻點(diǎn)相位數(shù)據(jù)計算出的均值相位結(jié)果計算方式如下，通過寄存器保存上一次導(dǎo)頻相位角數(shù)據(jù)有效信號時的數(shù)據(jù)，將其與當(dāng)前導(dǎo)頻相位角數(shù)據(jù)有效信號時的數(shù)據(jù)進(jìn)行相加，并右移一位得到均值結(jié)果。

2.一種基于超前預(yù)測實現(xiàn)相位噪聲補(bǔ)償?shù)挠布崿F(xiàn)方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1、對于輸入的經(jīng)過QAM調(diào)制的復(fù)數(shù)信號，將其按時間序列送入信號相位角CORDIC計算模塊中，利用CORDIC計算模塊計算反正切函數(shù)的計算特性，計算出復(fù)數(shù)信號中對應(yīng)的相位信息；

步驟2、通過核心控制模塊將相位信息分別存放入存儲模塊中，根據(jù)輸入的導(dǎo)頻插入步長Step信息，導(dǎo)頻相位角信號在時間序列中為等間隔步長分布，即每次間隔Step之后將CORDIC計算模塊計算出的中間數(shù)據(jù)存放入導(dǎo)頻點(diǎn)相位角存儲區(qū)，其他均存放入初始信號相位角存儲區(qū)；

步驟3、當(dāng)CORDIC計算模塊輸出結(jié)果有效信號使能時，通過核心控制模塊將導(dǎo)頻點(diǎn)相位角數(shù)據(jù)和初始信號的相位角數(shù)據(jù)取出，送入到超前預(yù)測相位補(bǔ)償計算模塊進(jìn)行計算補(bǔ)償相位；

步驟4、當(dāng)超前預(yù)測相位補(bǔ)償計算模塊輸入數(shù)據(jù)使能信號有效時，對輸入調(diào)制信號的初始相位角進(jìn)行補(bǔ)償，計算過程如下：

步驟4-1、計數(shù)器單元對輸入的導(dǎo)頻點(diǎn)相位角數(shù)據(jù)有效信號進(jìn)行計數(shù)；當(dāng)計數(shù)值cnt_i為1時：

式中，表示補(bǔ)償后的相位角信號，表示輸入調(diào)制信號的初始相位角，表示初始預(yù)測相位角，其中初始預(yù)測相位角根據(jù)通信中的信號特性得出；

步驟4-2、根據(jù)步驟4-1依次輸出結(jié)果；

當(dāng)計數(shù)值cnt_i不為1時：

式中，表示補(bǔ)償后的相位角信號，表示輸入調(diào)制信號的初始相位角，表示兩個導(dǎo)頻點(diǎn)相位數(shù)據(jù)計算出的均值相位結(jié)果；

步驟4-3、對輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行流水計算，將計算出的補(bǔ)償后的相位數(shù)據(jù)輸出，最后對全局所有的計數(shù)器進(jìn)行清0；

當(dāng)計數(shù)值cnt_i不為1時，所述的兩個導(dǎo)頻點(diǎn)相位數(shù)據(jù)計算出的均值相位結(jié)果計算方式如下，通過寄存器保存上一次導(dǎo)頻相位角數(shù)據(jù)有效信號時的數(shù)據(jù)，將其與當(dāng)前導(dǎo)頻相位角數(shù)據(jù)有效信號時的數(shù)據(jù)進(jìn)行相加，并右移一位得到均值結(jié)果，具體的計算公式如下：

)1，i 1

其中，對應(yīng)上一次導(dǎo)頻點(diǎn)相位參數(shù)，對應(yīng)本次導(dǎo)頻點(diǎn)相位參數(shù)，i值需要大于1，當(dāng)i等于1時，。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于超前預(yù)測實現(xiàn)相位噪聲補(bǔ)償?shù)挠布崿F(xiàn)方法，其特征在于，步驟2中輸入的導(dǎo)頻插入步長Step信號，用于計數(shù)控制存儲數(shù)據(jù)的類型，分別對應(yīng)存儲模塊的不同區(qū)域。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于超前預(yù)測實現(xiàn)相位噪聲補(bǔ)償?shù)挠布崿F(xiàn)方法，其特征在于，所述超前預(yù)測相位噪聲補(bǔ)償，對于輸入調(diào)制信號的初始相位角對應(yīng)的預(yù)測相位噪聲的相位角原本應(yīng)該為，結(jié)合相位噪聲的相位角特性，當(dāng)前的初始相位角對應(yīng)的為前一次計算出的相位噪聲的相位角，實現(xiàn)硬件全流水操作。