一种相位噪声存在时的THPFTN系统迭代接收处理方法

本发明属于通信，具体涉及一种相位噪声存在时的thp ftn系统迭代接收处理方法。

背景技术：

1、近年来，由mazo在20世纪70年代最初提出的，超奈奎斯特(ftn)技术，因其能够提高频谱效率而备受关注。在超奈奎斯特系统中，为了获得更高的符号传输速率，ftn信号舍弃了奈奎斯特准则对相邻符号的时间间隔限制，但这一操作同时引入了码间干扰(isi)。同时在微波回传链路等对谱效要求较高的场景下，我们将高阶正交调幅(qam)与ftn进行了结合。但高阶qam信号容易受到噪声的影响，特别是发射机和接收机本振的缺陷引起的相位噪声(phn)，phn会严重影响系统的解调性能，降低频谱效率，特别是在毫米波通信链路等phn级别较高的场景下。其次，在ftn系统中，phn与ftn引入的isi(ftn-isi)耦合，导致在奈奎斯特传输系统中使用的phn补偿方案不再适用。因此，有必要在ftn系统中研究如何有效对phn进行补偿，提升系统性能。

2、传统研究中，对ftn传输中的phn抑制方案的研究还很有限。其中，基于因子图的迭代方案具有较好的信号检测性能，但计算复杂度过高，难以接受；自适应决策反馈均衡器(adaptive decision feedback equalizer,adfe)可以在补偿phn的同时消除ftn-isi。然而，由于dfe的误差传播，可能会导致收敛失败，只有在极少量的ftn-isi时才能有效工作。

3、最近，有研究提出，可以在发射机处预先消除ftn-isi，从而将phn从与ftn-isi耦合的状态中分离。针对ftn-isi，最常见的预消除算法为线性均衡，但它会导致频谱再生，从而导致se损失；一种应用较为广泛的方法是在发射端采用tomlinson-harashima预编码(thp)预消除ftn-isi，在接收端进行导频符号辅助调制(psam)。

4、在高阶qam系统中，如果使用psam将phn抑制到足够低的水平，则需要较高的导频开销，这将显著降低谱效。近年来在nyquist系统中，有学者改进了基于psam的phn估计方法，该方法首先使用导频辅助线性插值去除大量的phn，然后使用基于网格的顺序搜索算法方案准确估计rphn(剩余相位噪声)；除此之外，提出了一种基于维纳滤波器的码辅助锁相环来估计rphn。但是，由于thp的模量处理引入了不可知的随机干扰分量，这些方法不能用于thp-ftn系统。

技术实现思路

1、本发明的目的在于：针对上述存在的问题，提供了一种结合ead(expanded apriori demapper)的码辅助锁相环(ca-pll)结构的迭代接收处理方法，该锁相环使用迭代方法估计和消除rphn。与传统方案相比，该锁相环考虑了thp引入的随机干扰分量，用ead代替传统的qam软解调，并重新设计了鉴相器的输入符号，实现解调性能的进一步提升。

2、本发明采用的技术方案为：一种相位噪声存在时的thp ftn系统迭代接收处理方法，该方法包括下列步骤：

3、步骤1，获取thp ftn系统的接收端的导频符号辅助调制(psam)模块输出的符号序列

4、步骤2，对低密度奇偶校验ldpc解码器的输出的码字进行正交调幅qam映射得到传输序列的估计值

5、步骤3，基于当前的符号序列和估计值获取观测量并将其送入相位检波器；

6、其中，m表示thp ftn系统的发送端在分组映射生成传输序列a(n)时每个分组的比特数，round[·]表示将数字按照四舍五入的方式取整；

7、步骤4，相位检波器将得到的相位检测结果输入滤波器，获得残余相位噪声的估计量

8、其中，arg[·]表示取复数的辐角；

9、步骤5，基于估计量对符号序列进行相位噪声补偿，得到相位噪声补偿后的符号序列并送入扩展先验解映射模块(ead)计算对数似然比llr值；

10、步骤6，ldpc解码器解码步骤5得到的llr值并输出码字；

11、步骤7，若ldpc解码器输出的码字满足有效码字要求或者记录的迭代次数达到预设最大值，则接收端将其输出；否则，更新并记录迭代次数并返回步骤2。。

12、进一步的，步骤4中，残余相位噪声的估计量其中ωe(n)表示残余相位噪声中的零均值高斯噪声，其方差e{}表示数学期望，ω(n)表示(awgn)信道引入的零均值高斯噪声，v(n)表示发射符号，ρ0表示功率归一化因子，中间参量λ0满足其中l表示序列符号编号，ω(ω∈[-π,π])表示积分的角度，l表示序列长度，表示脉冲成型滤波器的响应，t表示奈奎斯特符号周期，τ表示加速因子，上标“*”表示共轭。

13、本发明提供的技术方案至少带来如下有益效果：

14、本发明用于解决psam方案的高rphn水平导致高阶调制系统误码率性能下降的问题。通过迭代方法实现信号的接收，采用ca-pll方案，有效地消除了psam引入的rphn，解决了thp模量在迭代过程中难以确定符号的问题。该发明能有效降低thp-ftn系统中rphn引起的信噪比损耗，特别是在严重的ftn-isi和快速变化的phn情况下，仍然可以保证数据传输的可靠性。

技术特征：

1.一种相位噪声存在时的thp ftn系统迭代接收处理方法，其特征在于，包括下列步骤：

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤4中，残余相位噪声的估计量其中ωe(n)表示残余相位噪声中的零均值高斯噪声，其方差e{}表示数学期望，ω(n)表示(awgn)信道引入的零均值高斯噪声，v(n)表示发射符号，ρ0表示功率归一化因子，中间参量λ0满足其中l表示序列符号编号，ω表示积分的角度，l表示序列长度，表示脉冲成型滤波器的响应，t表示奈奎斯特符号周期，τ表示加速因子。

技术总结
本发明公开了一种相位噪声存在时的THP FTN系统迭代接收处理方法，属于通信技术领域。本发明基于THP‑FTN系统的导频符号辅助调制PSAM后剩余相位噪声RPHN的统计特性的基础上实现了一种适用于THP‑FTN系统的锁相环结构的接收处理方法，即基于扩展先验解映射模块EAD方案的代码辅助锁相环，通过迭代可以更准确地估计和消除RPHN，以减少PHN对系统性能的影响。本发明能有效降低THP‑FTN系统中RPHN引起的信噪比损耗，特别是在严重的FTN‑ISI和快速变化的PHN情况下，仍然可以保证数据传输的可靠性。

技术研发人员：刘光辉,刘承享,罗湘,周骥
受保护的技术使用者：电子科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15