一种高阶连续极化调制的pdl效应补偿方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于无线通信技术领域，是一种基于预补偿的对抗TOL效应的方法，尤其 设及一种高阶连续极化调制的TOL效应补偿方法。
【背景技术】
[0002] 在无线通信系统中，无线信号传播环境本身的复杂性，导致了无线信道特性十分 复杂。然而，复杂的无线信道特性随之而来将产生复杂多变的去极化效应，如极化模式 色散（PolarizationModeDispersion:PMD)极化相关衰减（PolarizationD巧endent Loss:PDL)效应，将严重影响发射信号的极化状态。在单载波条件下，信道去极化特性上表 现出来的功率衰减特性，称之为极化相关衰减PDL。研究者发现，在单载波场景下的高阶连 续极化调制受到TOL作用后，信号到达接收机前会发生极化状态的旋转和收缩或扩散，该 样使得高阶连续极化调制MCPM的星座结构发生失真，从而降低接收端正确接收的数据速 率，最终导致高阶连续极化调制MCPM性能的恶化。
[0003] 在高阶非连续极化调制中，研究者提出了基于预补偿的对抗TOL效应的算法。 DongWei等人(DongWei,ChunyanFeng,CailiGuoandFangfangLiu,"Apower amplifierenergyefficientpolarizationmodulationschemebasedontheoptimal pre-compensation, "IE邸CommunicationsLetters, 2013:513-516)指出预补偿因子e 越大，接收端信号的极化状态的星座点距离越大，星座结构失真越小，而所补偿后的极化状 态将会遭受更加严重的功率衰减，该样使得在补偿过程中无法同时兼顾功率衰减与星座失 真，星座失真的降低必将带来严重的功率的衰减。除此之外，基于信道的变化采用自适应的 方法选取极化调制的调制阶数来有效对抗TOL效应的影响，因而其调制阶数是随信道条件 变化的。
【发明内容】
[0004] 本发明提供了一种基于TOL去极化信道的高阶连续极化调制技术下的预补偿方 法，目的是降低TOL效应对MCPM的影响。
[0005] 根据高阶连续极化调制连续极化状态实现机理，即相位差一定的条件下，通过幅 度比即极化角的连续实现极化状态连续，极化矢量是在庞加莱球上沿同一个大圆连续转 动。由于无线信道的TOL效应作用，MCPM的极化状态在发送符号间隔内将产生不同程度的 衰减。从降低TOL效应对MCPM的影响出发，本发明提出了一种基于预补偿的对抗PDL效应 的方法，即W最大化极化角的准则得到最佳补偿因子，在接收端保证较大的判决区域，从而 有效地减小TOL效应对误码率的影响。
[0006] 本发明所述的一种高阶连续极化调制的TOL效应补偿方法；在发射端通过对发射 的MCPM信号的连续极化状态进行预补偿来减少信道矩阵特征值的差异程度，从而使接收 端信号的极化状态的星座点距离增大，星座结构失真减小，MCPM性能提高。
[0007] -种高阶连续极化调制的TOL效应补偿方法，具体步骤如下：
[0008] 步骤一：对极化状态映射单元输出的连续极化状态进行补偿；
[0009] (1)由于高阶连续极化调制是通过一个大圆上的极化状态的前后变化来承载信 息的，因此无线信道经奇异值分解后得到的酉矩阵U和V造成连续极化状态矢量的旋转并 不影响接收端对高阶连续极化调制信号的解调，可W忽略酉矩阵对连续极化调制信号的影 响，从而可W将接收机接收到的高阶连续极化调制信号简化为：
[0010]
【主权项】
1. 一种高阶连续极化调制的PDL效应补偿方法，具体步骤如下： 步骤一：对极化状态映射单元输出的连续极化状态进行补偿； 假设在发射端能够完全获得信道信息，且在每一个发送符号间隔内信道信息保持不 变，根据发射端获得的信道信息，对极化状态映射单元输出的连续极化状态进行补偿； m烙培盼和,培盼刹的高阶连錄极仆,i固制佶马简仆,为.
其中
，(〃/<)为高阶连续极化调制的发射信号的连续 极化状态；Xl(t)和&(〇分别表示发射信号连续极化状态的两个分量，A表示信号的幅值， γ (t)为电场极化相位描述子，tany (t)记为电场矢量的幅度比，μτα)表示持续时间为T 的单位矩形函数，！；表示符号间隔；λ JP λ 2为R = H(t)*H(t) Η的最大与最小特征值：
其中：λ> λ 2>〇 ; (2) 根据高阶连续极化调制接收端极化状态所受的无线信道PDL效应的影响，以及发 射端获得的信道信息，对发射机极化状态映射单元输出的极化状态进行补偿，即对每一时 刻的连续极化状态乘以预补偿矩阵记为C p:
其中，ε为预补偿因子，1彡ε彡 (3) 经预补偿后无线信道对高阶连续极化调制的连续极化状态的影响为：
其中，矩阵。
表示经预补偿后的 无线信道对高阶连续极化调制信号的影响； (4) 以最大化极化角的准则得到最佳预补偿因子，具体表示为： /= max y(t) (5) 步骤二：在接收端采样，根据采样得到的极化状态的极化角得到相应的最佳预补偿； (1) 假设接收端的采样是在发送符号传输结束时刻进行的采样，得到： ，,=丨!^(6) (2) 计算得到相应的最佳预补偿ε :
2.根据权利要求1所述的一种高阶连续极化调制的PDL效应补偿方法，接收端不同采 样时刻的极化状态的极化角不同，以M = 2即2CPM为例，进行说明： 当M = 2时，发送端在每个符号结束时刻进行采样得到的极化状态的极化角表示如 下：
其中，n e (〇, 1，2, "·，Μ/2); 受信道PDL效应作用后，接收端对极化状态采样得到的极化角为：
对信道进行预补偿后，接收端的极化角是关于ε的函数：
发送端在每个符号结束时刻进行采样得到极化状态的极化角，进而计算得到判决角表 示如下：
且始终满足Θ π /2 ; 受信道PDL效应作用后，
对信道进行预补偿后，
对比极化角2γ (t)与判决角Θ ^的关系，两者满足： 2 θ〇= Δ2γ (t) (14) 分别将受信道PDL效应影响后计算得到的Qtl和对信道进行预补偿后计算得到的Θ ^ 代入公式Π 5),最终犋SI 2CPM的误码銮，
tun 式中，》(〇 = 2eos彳n = 2，Θ 1= jt/2，Θ。的大小取决于采用的调制阶数，受 tan Θ 信道PDL效应的影响，判决区域的大小不再是均等的M份，8卩π/M，而是需要根据不 同的调制阶数M，在每个采样时刻计算得到Θ ^的大小，进而计算得到误码率。
【专利摘要】本发明公开了一种针对高阶连续极化调制中PDL效应的补偿方法。首先，分析了PDL效应对高阶连续极化调制信号的影响。其次，提出了采用预补偿消除PDL效应的方法。在该方法中，由于接收端判决区域的划分与接收到的极化状态的极化角密切相关，为了获得最优的补偿效果，设计了以最大化极化角为判决准则的最优预补偿因子。最后，理论和仿真分析得到，该方法能够有效提升受PDL效应影响的高阶连续极化调制的误码性能，进而提升高阶连续极化调制的频谱效率。
【IPC分类】H04L27-36
【公开号】CN104836774
【申请号】CN201510179004
【发明人】曾志民, 李若萌, 刘芳芳, 冯春燕
【申请人】北京邮电大学
【公开日】2015年8月12日
【申请日】2015年4月16日