无线通信系统下的一种相噪补偿改进方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于无线通信技术领域，具体设及在无线通信系统中通过运用迭代的方法 来实现相位噪声的补偿抑制。
【背景技术】
[0002] 当前随着人们对无线通信需求的爆炸式增长，频谱资源越发的显得宝贵。相应地， 该就要求我们更好的处理诸如本地振荡器的相位噪声问题。
[0003] 在实际的通信系统中。由模拟前端产生的信号失真将会引起系统性能下降。由于 射频电路的面积、功耗和成本的权衡，由模拟前端产生的信号失真不可避免。无线通信的模 拟前端一项重要的线性失真是由压控振荡器或者锁相环的随机相位噪声引起的。
[0004] 相位噪声，实际上是对频率源频率稳定度的一种表征。通常情况下，频率稳定度分 为长期频率稳定度和短期频率稳定度。所谓短期频率稳定度，是指由随机噪声引起的相位 起伏或频率起伏。至于因为温度、老化等引起的频率慢漂移，则称之为长期频率稳定度。通 常主要考虑的是短期稳定度问题，可W认为相位噪声就是短期频率稳定度，只不过是一个 物理现象的两种不同表示方式。对于振荡器，频率稳定度是它在整个规定的时间范围内产 生相同频率的一种量度。如果信号频率存在瞬时的变化，不能保持不变，那么信号源就存在 着不稳定性，起因就是相位噪声。
[0005] 如果没有相位噪声，那么振荡器的整个功率都应集中在中屯、频率处。但相位噪声 的出现将振荡器的一部分功率扩展到相邻的频率中去，产生了边带。相位噪声通常定义为 在某一给定偏移频率处的值，其中，是W为单位的该频率处功率与总功率的比值。一个振荡 器在某一偏移频率处的相位噪声定义为在该频率处mz带宽内的信号功率与信号的总功 率比值。
[0006] 相位噪声的补偿或者抑制算法研究大部分集中在OFDM系统中。总体来说，有基于 反馈和无反馈的相位噪声补偿抑制算法。在单载波通信系统中，相位噪声不仅会产生公共 相位误差（CP巧，在频率选择信道下还会产生ISI。
【发明内容】
[0007] 本发明提供了一种在无线通信系统中，利用时域相位噪声的自相关函数，构造出 其自相关矩阵，进而对该自相关矩阵进行特征值分解，得到特征值和相应的正交特征向量。 最后利用K-L变换实现对相位噪声补偿抑制，从而提高传输的可靠性，降低误码率。
[0008] 为了方便地描述本发明的内容，首先对本发明中所使用的术语定义进行说明：
[0009] 特殊字扣W，化iqueWord);为了在接收端进行同步或参数估计等，在发送端发送 的具有某些特定特性的、对接收端已知的特殊序列。
[0010] 无线通信系统下的一种相噪补偿改进方法，具体如下：
[0011] S1、利用信道估计序列实现信道估计，得到等效时域信道的冲激响应4;
[0012]S2、在接收端通过迭代对相噪进行补偿，具体如下：
[001引 S21、将UW加到要传输的数据序列中去，实现去除码间干扰，其中，UW为已知的序 列，UW的长度大于等效时域信道的长度；
[0014] S22、第i个UW通过信道时的接收信号近似表示为：
[00巧]
则通过S21所述传 输数据序列中的UW，采用插值的方法估计出第i个UW和第i+1个UW之间传输的第i个数 据块的相噪常数与a的比
其中，a为相噪常数；
[0016] S23、接收信号时域表示为ywxi=diag(pNxi)hNXN%xi+WNxi，其中，ywxi接收信号 的时域构成的矩阵，diag(Pwxw)为相噪时域构成的对角矩阵，hwxw为信道的时域构成的 toeplitz矩阵，Xnxi为传输数据时域构成的矩阵，WNX1为噪声时域构造成的矩阵；
[0017] S24、为了降低复杂度，构造插值矩阵Pnxn，使化xi=PnxnCsxi;
[0018] S25、将S22所述^作为初始条件构造利用S23所述ywxi及降噪处理估计 出有WX1，利用S23所述ywxi和时域相位噪声4自相关矩阵的特征值分解得到的特征向量组W及l+jd)该S个条件，估计出相位噪声；
[001 引S3、迭代，直到I|yNxi-diag(Pw，Nxi)hNXNXi+i，Nxil|2《I|yNxi_diag(Pw，Nxi)hux扣,MXll|2收敛，实现传输数据块估计為明。
[0020] 进一步地，SI所述信道估计具体如下：
[0021] S11、在接收端得到时域的信号表示为矩阵的形式ywxi=ANXNhNXN%Xl+WNXl，其中， ywxi是一个NX1列向量的形式，所述Ynxi受到相噪和高斯白噪声的影响，Anxn是一个NXN的对角矩阵由相噪构成，hwxw是由等效时域信道冲激响应构成的托普利兹（toeplitz)矩 阵，％xi是由传输数据构成的NX1列向量，Wnxi是NX1的噪声向量，N为不为零的自然数； [002引 S12、频域接收信号矩阵表示为Ynxi=sXnxnHnxI+Wnxi，其中，Ynx1=pNXNyNXl，Xnxn 是一个对角矩阵，其主对角元素是由时域传输数据经过N点FFT变换得到的XwxiiHwxi是一个NX1矩阵，Hwxi=FWX山wxi，hwxi是由等效时域信道冲激响应h后面添0构成的NX1 矩阵，Wwxi是时域噪声WWX1经过N点归一化FFT变化后得到，成、1 =y：、，xi./Xvx,，再经过N点 归一化IFFT得到4.X,，设定口限值得到估计的等效时域信道冲激响应4，这里4 - ，a是 相噪常数。
[0023] 进一步地，S1所述信道估计可W利用基于序列相关的信道估计法或正交匹配追踪 算法来实现。
[0024] 本发明的有益效果是：
[0025] 本发明是先通过信道估计序列，估计出等效离散时域信道冲激响应。然后通过插 值估计出相位噪声的公共相位误差（CP巧，最后通过迭代的方法实现相位噪声补偿，提高系 统的可靠性，减小误码率。
【附图说明】
[0026] 图1是本发明使用的单载波频域均衡系统模型图。
[0027] 图2是本发明发送端物理层发送数据结构图。
[0028] 图3是本发明使用的相噪统计模型图。
[0029] 图4是本发明实现相噪估计补偿抑制的流程图。
[0030] 图5本发明算法误比特率触R)性能曲线图。
【具体实施方式】
[0031] 下面结合实施例和附图，详细说明本发明的技术方案。
[0032] 无线通信系统下的一种相噪补偿改进方法，具体如下：
[0033] S1、利用信道估计序列实现信道估计，具体如下：
[0034] 信道估计序列是由一些已知符号构成的序列，例如802. 11.ad标准中单载波信道 估计序列是[-抓 128, -Gai28,化 128, -Gai28,-抓 128,Gai28,-抓 128, -Gai28,-抓 128]，其中Gai28和抓 128 是格雷序列构成。
[00巧]S11、在接收端得到时域的信号表示为矩阵的形式ywxi=ANXNhNXN%Xl+WNXl，其中，ywxi是一个NX1列向量的开多式，所述yNX1受到相噪和高斯白噪声的影响，Anxn是一个NXN 的对角矩阵由相噪构成，hwxw是由等效时域信道冲激响应构成的托普利兹（toeplitz)矩 阵，％xi是由传输数据构成的NX1列向量，Wnxi是NX1的噪声向量；
[0036] S12、此频域最小二乘法LS信道估计为例（等效时域信道冲激响应长度小于脚， 频域接收信号矩阵表示为Ynx1=sXnxnHnxI+Wnxi，其中，Ynx1=pNXNyNXl，Xnxn是一个对角矩 阵，其主对角元素是由时域传输数据经过N点FFT变换得到的Xwxi，Hwxi是一个NX1 矩阵，Hnxi=FnxAxi，hwxi是由等效时域信道冲激响应h后面添0构成的NXl矩阵，Wnxi 是时域噪声1经过N点归一化FFT变化后得到，A、x, =y、.x,. / 乂,、、,，再经过N点归一化IFFT 得到，设定口限值得到估计的等效时域信道冲激响应4，该里4 -加，a是相噪常数。
[0037] S2、在接收端通过迭代对相噪进行补偿，具体如下：
[003引 S21、将UW加到要传输的数据序列中去，实现去除码间干扰，其中，UW为已知的序 列，UW的长度大于等效时域信道的长度；
[0039] S22、UW通过信道实质是等效时域信道冲激响应与UW卷积，同时受到相噪和高斯 白噪声的影响，因此，UW序列中受到的相噪为一常数（不同UW受到的相噪常数不同，相噪 常数实际