[發明專利]一種基于偽碼導頻的相位噪聲估計與補償方法

有效

• 申請號: 202111381749.1
• 申請日: 2021-11-22
• 公開（公告）號: CN114338334B
• 公開（公告）日: 2023-05-30
• 發明（設計）人: 代賢樂;李建國;毛瑞源;卜祥元;龔險峰;翟盛華
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: H04L27/38
• 分類號: H04L27/38;H04L27/34;H04L27/26
• 代理公司: 北京正陽理工知識產權代理事務所(普通合伙) 11639
• 代理人: 王松

本發明公開的一種基于偽碼導頻的相位噪聲估計與補償方法，屬于高頻無線通信技術領域。本發明實現方法為：在OFDM系統中，傳輸的數據符號為正交幅度調制信號，插入的偽碼導頻分量為采用循環碼移位鍵控方式調制生成的攜帶信息的偽隨機序列，偽隨機序列即為PN碼。根據PN碼良好的自相關特性，在接收端對PN碼進行捕獲來恢復發送的PN序列，同時得到PN碼的相關峰位置信息和極性信息，根據恢復得到的PN碼將接收到導頻分量進行歸一化后得到相位噪聲的相角估計值，用于數據符號的相位噪聲補償。本發明的導頻分量既能估計相位噪聲，自身又攜帶數據信息，提高頻譜利用率，使得高頻OFDM系統在降低信號中相位噪聲的同時充分利用頻譜資源。

技術領域

本發明涉及OFDM系統中相位噪聲處理方法，尤其涉及一種減小高頻無線信號中的相位噪聲的方法，屬于高頻無線通信技術領域。

技術背景

隨著衛星通信、導航、雷達、遙感、電子對抗等系統的快速發展，工作頻段逐漸向毫米波頻段，乃至太赫茲頻段搬移。然而，隨著工作頻率的升高，由于硬件的不理想性所產生的相位噪聲越來越不容忽視。在現代技術中，相位噪聲已成為限制電路系統的主要因素。相位噪聲對系統施加的影響可以分為兩個部分，一個是公共相位誤差(Common?Phase?Error，CPE)，該部分使得星座點會有共同相位旋轉；第二部分是載波間干擾(Inter-Carrier-Interference，ICI)，該部分使得星座點向四周發散。相位噪聲中的CPE部分，在低頻系統中比較容易進行估計與補償，但是相位噪聲在高頻部分以較高的信噪比工作的系統下會導致顯著的性能惡化，那么減小CPE在高頻系統中可能效果有限。正交頻分復用(OrthogonalFrequency?Division?Multiplexing，OFDM)系統在實際中應用廣泛，有大量的文獻對OFDM系統的相位噪聲估計補償方法進行了研究。然而現有的OFDM系統相位噪聲估計與補償方法存在結構復雜，實現復雜度高等問題，以插入已知導頻分量的方式的OFDM系統的相位噪聲補償方法需要犧牲部分頻譜來達到降低信號中相位噪聲的目的。在此情況下，基于偽碼導頻的相位噪聲估計與補償方法在OFDM系統的子載波上插入偽碼導頻，偽碼導頻在實現相位噪聲估計補償的同時還攜帶數據信息，節省了部分頻譜資源，是進行無線高速信號相位噪聲估計與補償的一種有效方式。

發明內容

本發明公開的一種基于偽碼導頻的相位噪聲估計與補償方法的目的是：通過在正交頻分復用(Orthogonal?Frequency?Division?Multiplexing，OFDM)OFDM系統的子載波上插入偽碼導頻的方式對相位噪聲進行估計，根據此估計值對其他子載波的數據符號進行相位噪聲補償；有效解決相位噪聲在高頻部分以較高的信噪比工作的系統下會導致顯著性能惡化的問題，偽碼導頻同時會攜帶部分數據信息，使得高頻OFDM系統在降低信號中相位噪聲的同時充分利用頻譜資源。

為了達到上述目的，本發明采取如下技術方案：

本發明公開的一種基于偽碼導頻的相位噪聲估計與補償方法，在OFDM系統中，傳輸的數據符號為正交幅度調制(Quadrature?Amplitude?Modulation，QAM)信號，插入的偽碼導頻分量為采用循環碼移位鍵控方式CCSK調制生成的攜帶信息的偽隨機序列，所述偽隨機序列即為PN碼。根據PN碼良好的自相關特性，在接收端對PN碼進行捕獲來恢復發送的PN序列，同時得到PN碼的相關峰位置信息和極性信息，根據恢復得到的PN碼將接收到導頻分量進行歸一化之后得到相位噪聲的相角估計值，將所述相角估計值用于數據符號的相位噪聲補償。根據PN碼的相關峰位置信息和極性信息恢復解調得到導頻分量所攜帶的數據信息。導頻分量既能估計相位噪聲，自身又攜帶數據信息，提高頻譜利用率，使得高頻OFDM系統在降低信號中相位噪聲的同時充分利用頻譜資源。

本發明公開的一種基于偽碼導頻的相位噪聲估計與補償方法，包括如下步驟：