专利名称：一种相位噪声估计、补偿的方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明属于通信技术领域，尤其涉及ー种相位噪声估计、补偿的方法及装置。
背景技术：
随着通信系统传输速率以及频谱效率的要求不断提高，通信系统将会采用更高阶的正交幅度调制(Quadrature Amplitude Modulation,QAM)以及更大的系统带宽来满足这些要求。高阶QAM调制信号由于调制星座点密集程度増加，相位错误容限小，因此对于相位噪声十分敏感，较小强度的相位噪声就会使系统性能产生严重地恶化。此外由于通信系统的工作频段变高和系统带宽变大的发展趋势，相位噪声对于系统的影响将会愈发严重。因此如何抑制相位噪声的影响对于高阶正交幅度调制通信系统的性能优劣至关重要。现有技术主要通过对相位噪声的估计及补偿，来抑制相位噪声对系统性能的影响。而估计补偿方法通常可以分为导频数据辅助的方法和判决数据导向的方法。导频数据辅助方法的性能与导频的插入的密度，插入导频的数量等密切相关，导频插入密度和数量増大可以有效提高相位噪声估计的精度，但大大地降低了系统的传输效率。判决数据导向的方法可有效地提高系统传输效率，但其差错传播问题又会严重的影响到高阶QAM系统的性能。现有技术ー采用基于判决反馈(Decision-directed, DD)的维纳预测方法来估计相位噪声，首先通过预先计算或者通过训练符号得到维纳预测滤波器系数，利用之前得到的N个符号上的相位噪声估计值来预测当前符号上的相位噪声，然后使用预测值对当前符号进行补偿并且判决，然后利用当前符号及其判决结果来计算出相位差作为当前符号相位噪声的估计值。基于DD的维纳预测方法由于直接采用判决反馈值作为相噪估计值，当出现判决错误后会将错误传递给下一个预测符号，这种差错传播现象会严重地影响高阶QAM系统的性能。现有技术ニ利用多个导频符号的相位噪声观测值以及相位噪声的统计特性，基于最小均方误差(Minimum Mean Squared Error,MMSE)准则内插出其他数据信号的相位噪声值。现有技术ニ使用维纳内插滤波器来内插导频之间数据信号上的相位噪声，其性能受到插入导频的密度和导频的数量的影响，数量少和密度低的导频使相位噪声的估计误差大，数量大密度高的导频严重地降低了系统的传输效率。
发明内容
本发明实施例提供ー种相位噪声估计的方法，在进行相位噪声估计及补偿时，减少出现差错传播或者导频密度小和导频数量少的问题。本发明实施例是这样实现的，ー种相位噪声估计的方法，所述方法包括:提取接收信号中的至少两个连续导频信号及其之间的数据信号；根据计算得到的导频信号的相位噪声估计值，通过第一次拟合插值获取该导频信号之间数据信号的相位噪声估计值；
通过所述数据信号的相位噪声估计值对所述数据信号进行补偿，并对补偿后的信号进行硬判决；根据所述数据信号及硬判决结果，确定相位噪声的初歩估计值；计算所述相位噪声初步估计值的增量绝对值，与预设的增量门限值进行比较，确定所述相位噪声初歩估计值的可靠性，并通过预设的剔值逻辑函数获取可靠的相位噪声初步估计值；对所述导频信号的相位噪声估计值以及可靠的相位噪声初歩估计值进行第二次拟合插值，得到相位噪声的最終估计值。ー种相位噪声补偿的方法，所述方法包括所述的相位噪声估计的方法，以及通过所述相位噪声的最終估计值对所述接收信号进行补偿，获取补偿后的信号。本发明实施例还提供ー种相位噪声估计的装置，所述装置包括:信息提取单元，用于提取接收信号中的至少两个连续导频信号及其之间的数据信号;第一拟合单元，用于根据计算得到的导频信号的相位噪声估计值，通过第一次拟合插值获取该导频信号之间数据信号的相位噪声估计值；硬判决单元，用于通过所述数据信号的相位噪声估计值对所述数据信号进行补偿，并对补偿后的信号进行硬判决；初步值确定单元，用于根据所述数据信号及硬判决结果，确定相位噪声的初歩估计值；可靠值获取単元，用于计算所述相位噪声初步估计值的增量绝对值，与预设的增量门限值进行比较，确定所述相位噪声初歩估计值的可靠性，并通过预设的剔值逻辑函数获取可靠的相位噪声初歩估计值；最终值确定单元，用于对所述导频信号的相位噪声估计值以及可靠的相位噪声初步估计值进行第二次拟合插值，得到相位噪声的最終估计值。ー种相位噪声补偿的装置，所述装置包括所述的相位噪声估计的装置，以及补偿单元，用于通过所述相位噪声的最終估计值对所述接收信号进行补偿，获取补偿后的信号。从上述技术方案中可以看出，本发明实施例根据计算得到的导频信号的相位噪声估计值，来获取该导频信号之间数据信号的相位噪声估计值，通过所述数据信号的相位噪声估计值对初始接收信号进行补偿，并对补偿后的信号进行硬判决，根据所述接收信号及硬判决结果，确定相位噪声的初歩估计值，然后计算得到相位噪声初步估计值的增量绝对值，根据设定的增量门限值以及预设剔值逻辑函数剔除不可靠的相位噪声初歩估计值，对导频信号的相位噪声估计值以及可靠的相位噪声初歩估计值进行第二次拟合插值，得到相位噪声的最終估计值。本发明实施例通过选择性面向判决的方式避免了差错传播，有效提高了相位噪声估计的准确度，克服了导频辅助方法存在的导频密度小和导频数量少的问题，改善了系统的性能。而且通过增量绝对值来评估相位噪声初步估计值可靠程度的选择性判决反馈来改善估计结果，有效的避免了由于判决错误引起的相位噪声反馈值误差较大的问题，进一步提闻了相位噪声估计的精度。
图1是本发明实施例提供的信号传输分组结构示意图；图2是本发明实施例一提供的相位噪声估计方法的实现流程图；图3是本发明实施例一提供的仿真中使用的锁相环相位噪声模型示意图；图4是本发明实施例一提供的64-QAM phn.rms ^ 5.5° SNR = 25dB估计误差累积分布测试结果的示意图；图5是本发明实施例一提供的256-QAM phn.rms ^ 1.8° SNR = 25dB估计误差累积分布测试结果的示意图；图6是本发明实施例一提供的1024-QAM phn.rms ^ 0.9° SNR = 40dB估计误差累积分布测试结果的示意图；图7是本发明实施例一提供的64-QAM phn.rms ^ 5.5° SER仿真测试结果的示意图；图8是本发明实施例一提供的256-QAM phn.rms ^ 1.8° SER仿真测试结果的示意图；图9是本发明实施例一提供的1024-QAM phn.rms ^ 0.9° SER仿真测试结果的示意图；图10是本发明实施例ニ提供的 相位噪声补偿方法的实现流程图；图11是本发明实施例三提供的的相位噪声估计装置的组成结构图；图12是本发明实施例四提供的的相位噪声补偿装置的组成结构图。
具体实施例方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进ー步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。本发明实施例根据计算得到的导频信号的相位噪声估计值，来获取该导频信号之间数据信号的相位噪声估计值，通过所述数据信号的相位噪声估计值对初始接收信号进行补偿，并对补偿后的信号进行硬判决，根据所述接收信号及硬判决结果，确定相位噪声的初步估计值，然后计算得到相位噪声初步估计值的增量绝对值，根据设定的增量门限值以及预设剔值逻辑函数剔除不可靠的相位噪声初歩估计值，对导频信号的相位噪声估计值以及可靠的相位噪声初歩估计值进行第二次拟合插值，得到相位噪声的最終估计值。本发明实施例通过选择性DD方式避免了差错传播，有效提高了相位噪声估计的准确度，克服了导频辅助方法存在的导频密度小和导频数量少的问题，改善了系统的性能。而且通过增量绝对值来评估相位噪声初步估计值可靠程度的选择性判决反馈来改善估计结果，有效的避免了由于判决错误引起的相位噪声反馈值误差较大的问题，进ー步提高了相位噪声估计的精度。为了更好的理解本发明实施例，下面分别对QAM信号传输模型和相位噪声模型进行介绍。对于信号传输模型。传输分组通常由前导、导频信号以及导频信号之间的数据信号组成，如图1所示。发送信号通过加性高斯白噪声(Additive White Gaussian Noise,AffGN)信道，在接收端下变频被相位噪声干扰，不考虑定时和抽样误差，复基带接收信号可表示为:
权利要求
1.种相位噪声估计的方法，其特征在于，所述方法包括: 提取接收信号中的至少两个连续导频信号及其之间的数据信号； 根据计算得到的导频信号的相位噪声估计值，通过第一次拟合插值获取该导频信号之间数据信号的相位噪声估计值； 通过所述数据信号的相位噪声估计值对所述数据信号进行补偿，并对补偿后的信号进行硬判决； 根据所述数据信号及硬判决结果，确定相位噪声的初歩估计值； 计算所述相位噪声初步估计值的增量绝对值，与预设的增量门限值进行比较，确定所述相位噪声初歩估计值的可靠性，并通过预设的剔值逻辑函数获取可靠的相位噪声初歩估计值； 对所述导频信号的相位噪声估计值以及可靠的相位噪声初歩估计值进行第二次拟合插值，得到相位噪声的最終估计值。
2.权利要求1所述的方法， 其特征在于，所述第一次拟合插值和第二次拟合插值包括最小ニ乘线性拟合插值。
3.权利要求1所述的方法，其特征在于，所述硬判决包括最小欧式距离的硬判决算法。
4.权利要求1所述的方法，其特征在于，所述增量绝对值为当前相位噪声初步估计值与前一相位噪声初步估计值差值的绝对值。
5.权利要求1所述的方法，其特征在干，所述剔值逻辑函数为/= IC + d否，其中，A表示前一相位噪声初歩估计值的可靠性、B表示当前相位噪声初歩估计值的可靠性、C表示后一相位噪声初歩估计值的可靠性。
6.权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括: 当所述相位噪声初歩估计值全部可靠时，将所述导频信号的相位噪声估计值以及所述相位噪声初步估计值作为相位噪声的最終估计值； 当所述相位噪声初歩估计值全部不可靠时，将所述导频信号的相位噪声估计值以及该导频信号之间数据信号的相位噪声估计值作为相位噪声的最終估计值。
7.种相位噪声补偿的方法,其特征在于,所述方法包括如权利要求1至6任一项所述的相位噪声估计的方法，以及 通过所述相位噪声的最終估计值对所述接收信号进行补偿，获取补偿后的信号。
8.种相位噪声估计的装置，其特征在于，所述装置包括: 信息提取单元，用于提取接收信号中的至少两个连续导频信号及其之间的数据信号；第一拟合单元，用于根据计算得到的导频信号的相位噪声估计值，通过第一次拟合插值获取该导频信号之间数据信号的相位噪声估计值； 硬判决单元，用于通过所述数据信号的相位噪声估计值对所述数据信号进行补偿，并对补偿后的信号进行硬判决； 初步值确定单元，用于根据所述数据信号及硬判决结果，确定相位噪声的初步估计值； 可靠值获取単元，用于计算所述相位噪声初步估计值的增量绝对值，与预设的增量门限值进行比较，确定所述相位噪声初歩估计值的可靠性，并通过预设的剔值逻辑函数获取可靠的相位噪声初步估计值； 最终值确定单元，用于对所述导频信号的相位噪声估计值以及可靠的相位噪声初歩估计值进行第二次拟合插值，得到相位噪声的最終估计值。
9.权利要求8所述的装置，其特征在干，所述第一次拟合插值和第二次拟合插值包括最小ニ乘线性拟合插值。
10.权利要求8所述的装置，其特征在于，所述硬判决包括最小欧式距离的硬判决算法。
11.权利要求8所述的装置，其特征在于，所述增量绝对值为当前相位噪声初步估计值与前一相位噪声初步估计值差值的绝对值。
12.权利要求8所述的装置，其特征在于，所述剔值逻辑函数为/= IC + d万，其中，A表示前一相位噪声初歩估计值的可靠性、B表示当前相位噪声初歩估计值的可靠性、C表示后一相位噪声初歩估计值的可靠性。
13.权利要求8所述的装置，其特征在于，所述装置还包括: 第一确定单元，用于当所述相位噪声初歩估计值全部可靠时，将所述导频信号的相位噪声估计值以及所述相位噪声初步估计值作为相位噪声的最終估计值； 第二确定单元，用于当所述相位噪声初歩估计值全部不可靠时，将所述导频信号的相位噪声估计值以及该导频信号之间数据信号的相位噪声估计值作为相位噪声的最終估计值。
14.种相位噪声补偿的装置，其特征在于，所述装置包括权利要求8至13任一项所述的相位噪声估计的装置，以及 补偿单元，用于通过所 述相位噪声的最終估计值对所述接收信号进行补偿，获取补偿后的信号。
全文摘要
本发明适用于通信领域，提供了一种相位噪声估计、补偿的方法及装置，所述方法包括提取接收信号中的至少两个连续导频信号及其之间的数据信号；根据计算得到的导频信号的相位噪声估计值，通过第一次拟合插值获取所述数据信号的相位噪声估计值；通过该估计值对数据信号进行补偿，并对补偿后的信号进行硬判决；根据所述数据信号及硬判决结果，确定相位噪声的初步估计值；计算该初步估计值的增量绝对值，与预设的增量门限值进行比较，确定该初步估计值的可靠性，并通过预设的剔值逻辑函数获取可靠的初步估计值；对导频信号的估计值以及可靠的初步估计值进行二次拟合插值，获得最终估计值。通过本发明可有效避免差错传播，提高相位噪声估计的准确度。
文档编号H04L25/02GK103095615SQ20111033675
公开日2013年5月8日 申请日期2011年10月31日 优先权日2011年10月31日
发明者任光亮, 喻勤, 王光健, 严茜, 朱胡飞 申请人:华为技术有限公司