是相噪的公共相位误差CP巧。
[0040] 第i个UW通过信道时的接收信号近似表示为：
[0041]
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；
[00化| 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；
[004引 S24、为了降低复杂度，构造插值矩阵Pnxn，使化Xl=PnxnCsXI;
[0044] S25、将S22所述^作为初始条件构造Ai,wxw，利用S23所述ywxi及降噪处理估计 出有.VX1，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；
[004引 S3、迭代，直到I|yNxi-diag(Pw，Nxi)hNXNXi+i，Nxil|2《I|yNxi_diag(Pw，Nxi) 1%乂此,自乂11|2收敛，实现传输数据块估计如><1。
[0046]图1是本发明使用的单载波频域均衡系统模型图。
[0047] 图2是本发明发送端物理层发送数据结构图。
[0048] 我们把信道估计序列（CE巧放在要发送的实际数据之前，在实际要传输的数据序 列之间插入已知序列UW，传输是W数据块的形式进行传输。该样UW可W作为等效的循环 前缀使用（即CP)。此例所用的UW是格雷序列，UW扩展后的数据块长度Nb=512,数据块 CP长度Nep=64。设发送用户数据为；Xi= [Xi(0)，xパl)，...xパNs-l)]T，Ns是用户数据长 度为448。用户数据间插入的长度Nep的UW为；u= [u(0)，u(l)，...，u(Nep-l)]T。UW扩展 后的第i数据块表示为Xi=[X/，uT]T，其长度Nb=Ntp+N,。等效离散信道脉冲响应（CIR， channelimpulseresponse)为；h=比(0),h(1),h(L_l) ]t，L是信道长度（L《N。。）。 第i个数据块受到相噪矩阵Ai的影响，
曼AWGN向量，了的加性影响， 其中它的第m个元素Wi(m)是均值为0,方差为CT^勺AWGN。接收信号为乂 = 4&〇X,. +味.， 其中h。是NbXNb的to巧litz矩阵，它的第一列是h=比(0)，h(1)，. . .h(L-1)，0, 0,. . .，0] ^ Yi= [y i(0), Yid),..., yi(Nb-l)]\
[0049] 图3是本发明使用的相噪统计模型图。
[0050] 相位噪声一般用它的功率谱密度（PSD)来表征，通信标准IE邸802. 15. 3c和 IE邸802.llad给出了关于相位噪声PSD的"一个极点/零点"模型；
[0051]
[005引式中，f表示偏移载波中屯、的频率。PSD(O)是一个常数，在IE邸802. 15.3c和IE邸802.llad标准分别取值-87dbc/Hz和-90dbc/Hz。fp=IMHz是极点频率，fz= 100MHz 是零点频率。
[0053] 把平稳高斯色相位噪声看作是零均值的高斯白噪声通过低通滤波器得到的带限 高斯色噪声。该低通滤波器传输函数的模平方可W分解为：
[0054]
[00巧]从上式中选取一个稳定系统的传输函数，得到模拟低通滤波器的传输函数H(s):八(.、')=|^，其中，S=jQ=j23Tf，a=l/23Tfz，b=l/23Tfp，fp和fZ分别是
的极点频率和零点频率。我利用双线性变换法实现模 拟滤波器转化为数字滤波器
其中，常数C= 31 (fp+f,)/tan(31 (fp+f,) /2。 使在（fp+f；)/2该个频率点处的模拟频率转换到数字频率成线性关系。得到数字滤波器的 传输函数
[0056] 图4是本发明实现相噪补偿抑制的流程图；
[0057] 图5是使用图1的系统模型、图2的数据传输结构、图3的相位噪声模型结构和图 4的算法流程，应用到具体的通信系统中，该里选取单载波频域均衡系统作为一个实例，仿 真得到的是本发明算法在单载波频域系统中的误比特率炬ER)性能曲线图。其中，图5表 示在IE邸802. 11.ad信道标准定义的视距（L0巧信道模型中不同比特信噪比Eb/N。(地）的 性能曲线图。本例的仿真系统是属于高频高速超宽带通信系统，它主要仿真参数是；载波频 率为60細Z，符号速率为1. 76抓ps，QPSK调制，相位噪声为-78化cAlz@lMHz。
【主权项】
1. 无线通信系统下的一种相噪补偿改进方法，其特征在于，包括如下步骤：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A; 52、 在接收端通过迭代对相噪进行补偿，具体如下： 521、 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； 522、 第i个UW通过信道时的接收信号近似表示为：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； 523、 接收信号时域表示为yNX1=diag(pNX1)hNXNxNX1+wNX1，其中，yNX1接收信号的时域 构成的矩阵，diag(pNXN)为相噪时域构成的对角矩阵，hNXN为信道的时域构成的toeplitz 矩阵，xNX1为传输数据时域构成的矩阵，wNX1为噪声时域构造成的矩阵； 524、 为了降低复杂度，构造插值矩阵PNXN，使pNX1=PNXNcsX1; 525、 将S22所述^作为初始条件构造軋NXN，利用S23所述yNX1及降噪处理估计出 ，利用S23所述yNX1和时域相位噪声巾自相关矩阵的特征值分解得到的特征向量组以 及l+j(j)这三个条件，估计出相位噪声； 53、 迭代，直到 | |yNX1_diag(p i+l,NXl) hNxNXi+l,NXll2^I|yNXrdiag(pi+l，NXi) hNXNXi，NXlI 收敛，实现传输数据块估计夂。2. 根据权利要求1所述的无线通信系统下的一种相噪补偿改进方法，其特征在于：S1 所述信道估计具体如下： 511、 在接收端得到时域的信号表示为矩阵的形式yNX1=ANXNhNXNxNX1+wNX1，其中，yNX1 是一个NX1列向量的形式，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，hNXN是由等效时域信道冲激响应构成的托普利兹（toeplitz)矩阵， xNX1是由传输数据构成的NX1列向量，wNX1是NX1的噪声向量，N为不为零的自然数； 512、 频域接收信号矩阵表示为YNX1=aXNXNHNX1+WNX1，其中，YNX1=FNXNyNX1，XNXN是一 个对角矩阵，其主对角元素是由时域传输数据xNX1经过N点FFT变换得到的 个NX1矩阵，HNX1=FNXNhNX1，hNX1是由等效时域信道冲激响应h后面添0构成的NX1矩 阵，WNX1是时域噪声wNX1经过N点归一化FFT变化后得到，々Vxl =rVx,./ZVxl，再经过N点归 一化IFFT得到，设定门限值得到估计的等效时域信道冲激响应A，这里，a是相 噪常数。3. 根据权利要求1所述的无线通信系统下的一种相噪补偿改进方法，其特征在于：S1 所述信道估计可以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。
【专利摘要】本发明属于无线通信技术领域，具体涉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。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。
【IPC分类】H04L25/02, H04L25/03
【公开号】CN104917711
【申请号】CN201510300610
【发明人】成先涛, 袁波, 罗增强, 付自刚
【申请人】电子科技大学
【公开日】2015年9月16日
【申请日】2015年5月31日