[發(fā)明專利]一種基于偽碼導(dǎo)頻的相位噪聲估計(jì)與補(bǔ)償方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111381749.1
• 申請(qǐng)日: 2021-11-22
• 公開（公告）號(hào): CN114338334B
• 公開（公告）日: 2023-05-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 代賢樂;李建國;毛瑞源;卜祥元;龔險(xiǎn)峰;翟盛華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類號(hào): H04L27/38
• 分類號(hào): H04L27/38;H04L27/34;H04L27/26
• 代理公司: 北京正陽理工知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11639
• 代理人: 王松

1.一種基于偽碼導(dǎo)頻的相位噪聲估計(jì)與補(bǔ)償方法，其特征在于：包括如下步驟，

步驟1、發(fā)送端生成調(diào)制方式為MQAM、速率為R的數(shù)據(jù)符號(hào)，并采用循環(huán)碼移位鍵控方式CCSK調(diào)制生成速率為R、擴(kuò)頻比為L(zhǎng)的攜帶信息的導(dǎo)頻分量，所述導(dǎo)頻分量為PN碼；將PN碼和經(jīng)過串并轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)符號(hào)進(jìn)行子載波映射；經(jīng)過子載波映射后的信號(hào)做N點(diǎn)逆快速傅里葉變換(Inverse?Fast?Fourier?Transform，IFFT)并進(jìn)行并串轉(zhuǎn)換后形成OFDM符號(hào)發(fā)送出去；

步驟2、步驟1中發(fā)送的OFDM符號(hào)進(jìn)行上變頻，然后經(jīng)過信道傳輸至自由空間；

步驟3、接收端接收到步驟2發(fā)送的信號(hào)后進(jìn)行正交下變頻，經(jīng)過下變頻的信號(hào)做串并轉(zhuǎn)換，再做N點(diǎn)快速傅里葉變換FFT得到并行的導(dǎo)頻分量和數(shù)據(jù)符號(hào)；

步驟4、將步驟3中的并行數(shù)據(jù)經(jīng)過子載波映射后，得到兩路信號(hào)，一路為導(dǎo)頻分量，另一路為數(shù)據(jù)符號(hào)；將導(dǎo)頻分量與本地偽碼相關(guān)進(jìn)行捕獲，得到I路信號(hào)和Q路信號(hào)的相關(guān)峰值的位置信息和極性信息；

步驟5、根據(jù)步驟4捕獲得到的相關(guān)峰位置信息和極性信息恢復(fù)導(dǎo)頻分量攜帶的數(shù)據(jù)信息，得到的相關(guān)峰值1和相關(guān)峰值2用鑒相器進(jìn)行鑒相，鑒相的結(jié)果作為相位噪聲的估計(jì)值補(bǔ)償?shù)綌?shù)據(jù)符號(hào)中，將補(bǔ)償?shù)臄?shù)據(jù)符號(hào)進(jìn)行并串轉(zhuǎn)換得到數(shù)據(jù)信息，即根據(jù)相位噪聲的估計(jì)值對(duì)其他子載波的數(shù)據(jù)符號(hào)進(jìn)行相位噪聲補(bǔ)償；

步驟1中，

采用循環(huán)碼移位鍵控方式CCSK調(diào)制生成速率為R、擴(kuò)頻比為L(zhǎng)的攜帶信息的導(dǎo)頻分量具體實(shí)現(xiàn)方法為：將單個(gè)M比特信息的最高位作為符號(hào)位，所述符號(hào)位表示正負(fù)兩種極性，其余位作為PN碼進(jìn)行循環(huán)移位的位置，采用循環(huán)碼移位鍵控方式生成攜帶信息的導(dǎo)頻分量；

所述上變頻過程是由本振模塊產(chǎn)生本地載波，其載波復(fù)數(shù)形式為：

其中，f為本地載波頻率，單位為GHz，為k時(shí)刻上變頻本振模塊產(chǎn)生的相位噪聲；所述相位噪聲建模為維納過程，其離散形式為：

其中，初始條件式中n表示相位噪聲每個(gè)取樣點(diǎn)的時(shí)刻，是相位噪聲相鄰兩個(gè)取樣點(diǎn)間的增量，建模成均值為零且方差為的高斯隨機(jī)變量；

所述正交下變頻載波的復(fù)數(shù)形式為：

其中，f為本地載波頻率，單位為GHz，為k時(shí)刻下變頻本振模塊產(chǎn)生的相位噪聲；所述相位噪聲建模為維納過程，其離散形式為：

其中，初始條件式中n表示相位噪聲每個(gè)取樣點(diǎn)的時(shí)刻，是相位噪聲相鄰兩個(gè)取樣點(diǎn)間的增量，建模成均值為零且方差為的高斯隨機(jī)變量；

所述捕獲得到I路信號(hào)和Q路信號(hào)的相關(guān)峰值的位置信息和極性信息，實(shí)現(xiàn)方法為：將I路信號(hào)和Q路信號(hào)取模做G點(diǎn)FFT后與本地PN碼的FFT共軛相乘并做IFFT再取模，檢測(cè)相關(guān)峰值位置，同時(shí)，分別對(duì)I路信號(hào)和Q路信號(hào)做G點(diǎn)的FFT后與本地PN碼的FFT共軛相乘并做IFFT再取模，然后取I路信號(hào)和Q路信號(hào)對(duì)應(yīng)相關(guān)峰值位置處的相關(guān)峰值1和相關(guān)峰值2，極性信息由相關(guān)峰值1得到；

根據(jù)步驟4捕獲得到的相關(guān)峰位置信息和極性信息恢復(fù)導(dǎo)頻分量攜帶的數(shù)據(jù)信息，具體實(shí)現(xiàn)方法為：利用所述極性信息恢復(fù)解調(diào)出步驟1中導(dǎo)頻分量所攜帶的每個(gè)M比特信息的最高位，利用所述位置信息恢復(fù)解調(diào)出步驟1中導(dǎo)頻分量所攜帶每個(gè)M比特信息的其余位，即采用循環(huán)碼移位鍵控方式恢復(fù)解調(diào)出步驟1中導(dǎo)頻分量攜帶信息；

所述鑒相器是基于反正切的鑒相器，其輸出為相位的最大似然估計(jì)；鑒相器表達(dá)式如下式：

其中為鑒相器輸出，作為相位噪聲的估計(jì)值，I_cop(k)和Q_cop(k)分別為k時(shí)刻的相關(guān)峰值1和相關(guān)峰值2。

2.如權(quán)利要求1所述的一種基于偽碼導(dǎo)頻的相位噪聲估計(jì)與補(bǔ)償方法，其特征在于：

步驟1中發(fā)送的OFDM信號(hào)為s(k)，步驟3接收的信號(hào)表示為：

其中，為信號(hào)經(jīng)過下變頻后受到的相位噪聲影響，η(k)為信道中的加性高斯白噪聲；

步驟4中得到的一路導(dǎo)頻分量為根據(jù)PN碼良好的自相關(guān)特性，進(jìn)行捕獲得到相關(guān)峰值1表示為I_cop(k)，得到相關(guān)峰值2表示為Q_cop(k)；求得估計(jì)的相位噪聲的相角并且補(bǔ)償給另一路的數(shù)據(jù)符號(hào)得到數(shù)據(jù)信息同時(shí)得到偽碼導(dǎo)頻攜帶的數(shù)據(jù)信息