專利名稱：一種多天線正交頻分復(fù)用系統(tǒng)接收端相位噪聲的校正方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種多天線正交頻分復(fù)用系統(tǒng)接收端相位噪聲的校正方法，屬于無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
下一代無(wú)線通信要求支持更高的數(shù)據(jù)率和頻譜效率。采用多天線技術(shù)(以下簡(jiǎn)稱MIMO)以及高頻譜利用率的調(diào)制方式，如正交頻分復(fù)用(以下簡(jiǎn)稱OFDM)，是獲得高速傳輸速率的有效方法。在MIMO-OFDM系統(tǒng)中，發(fā)送天線和接收天線的相位噪聲不但會(huì)造成一個(gè)OFDM符號(hào)內(nèi)所有子載波的公共相位偏轉(zhuǎn)，還會(huì)使得每個(gè)子載波受到其他子載波的子載波間串?dāng)_。尤其在當(dāng)今對(duì)數(shù)據(jù)率需求越來(lái)越高的情況下，系統(tǒng)的帶寬越來(lái)越寬，子載波數(shù)也越來(lái)越多，相位噪聲引起的子載波間串繞就更為明顯。此外，更高的系統(tǒng)帶寬要求更高的中心頻率，而更高的射頻頻率會(huì)帶來(lái)更大的相位噪聲，從而進(jìn)一步影響系統(tǒng)的性能。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種多天線正交頻分復(fù)用系統(tǒng)接收端相位噪聲的校正方法，有效地降低相位噪聲對(duì)MIMO-OFDM系統(tǒng)性能的的影響。
本發(fā)明提出的多天線正交頻分復(fù)用系統(tǒng)的接收端相位噪聲校正方法，包括以下步驟 (1)多天線正交頻分復(fù)用系統(tǒng)的發(fā)送端，在發(fā)送數(shù)據(jù)過(guò)程中，在設(shè)定間隔的數(shù)據(jù)正交頻分復(fù)用符號(hào)中放置一個(gè)導(dǎo)頻正交頻分復(fù)用符號(hào)，數(shù)據(jù)正交頻分復(fù)用符號(hào)和導(dǎo)頻正交頻分復(fù)用符號(hào)中數(shù)據(jù)不為零的子載波為有效子載波； (2)上述發(fā)送端的第m根天線，在上述每個(gè)導(dǎo)頻正交頻分復(fù)用符號(hào)的N個(gè)有效子載波中選擇n個(gè)有效子載波放置導(dǎo)頻，放置導(dǎo)頻后的有效子載波記為p1，p2，...，pn，其中，第pi個(gè)有效子載波上的導(dǎo)頻P(pi)為
其中，Zp為設(shè)定的與N互質(zhì)的正整數(shù)； (3)上述發(fā)送端的第m根天線，在上述每個(gè)數(shù)據(jù)正交頻分復(fù)用符號(hào)的N個(gè)有效子載波中選擇s個(gè)有效子載波放置預(yù)留信號(hào)，放置預(yù)留信號(hào)后的有效子載波為預(yù)留子載波，記為q1，q2，...，qs，其中，第qi個(gè)有效子載波上的預(yù)留信號(hào)Q(qi)為
其中，Zq為設(shè)定的與N互質(zhì)的正整數(shù)； (4)上述發(fā)送端的每根天線對(duì)上述導(dǎo)頻正交頻分復(fù)用符號(hào)和數(shù)據(jù)正交頻分復(fù)用符號(hào)進(jìn)行反快速?gòu)?fù)立葉變換，再將變換結(jié)果發(fā)送到多天線正交頻分復(fù)用系統(tǒng)接收端的接收天線上； (5)接收端對(duì)接收到的導(dǎo)頻正交頻分復(fù)用符號(hào)進(jìn)行快速?gòu)?fù)立葉變換，估計(jì)當(dāng)前導(dǎo)頻正交頻分復(fù)用符號(hào)在所有有效子載波上的信道矩陣，具體方法如下 (5—1)將接收到的全部有效子載波分為多個(gè)子帶，使每個(gè)子帶中包含多個(gè)連續(xù)的有效子載波； (5—2)分別計(jì)算當(dāng)前子帶內(nèi)屬于上述第m根發(fā)送天線的n個(gè)有效子載波處的信道估計(jì)值
其中，第pi個(gè)有效子載波上的信道估計(jì)值y0[pi]為第pi個(gè)有效子載波上的接收信號(hào)； (5—3)上述信道估計(jì)值
為一向量，根據(jù)該向量中的第l個(gè)元素
以均方根誤差最小為條件，用線性函數(shù)進(jìn)行擬合，得到當(dāng)前所述子帶內(nèi)所有子載波上的信道響應(yīng)其中，k為當(dāng)前子帶內(nèi)的任一有效子載波的序號(hào)，參數(shù)
和
的表達(dá)式如下 (5—4)重復(fù)步驟(5—2)和(5—3)，得到所有有效子載波上的第m根發(fā)送天線的道估計(jì)值 (5—5)重復(fù)步驟(5—2)—(5—4)，得到所有有效子載波上的信道矩陣H0[1]，...，H0[k]，...，H0[N]，H0[k]的第m列為上述第m根發(fā)送天線的信道估計(jì)值
(6)接收端對(duì)接收到的數(shù)據(jù)正交頻分復(fù)用符號(hào)進(jìn)行快速?gòu)?fù)立葉變換，估計(jì)當(dāng)前數(shù)據(jù)正交頻分復(fù)用符號(hào)在預(yù)留子載波上的信道矩陣，具體方法如下 (6—1)計(jì)算當(dāng)前數(shù)據(jù)正交頻分復(fù)用符號(hào)內(nèi)屬于上述第m根發(fā)送天線的s個(gè)預(yù)留子載波上的信道估計(jì)值hm[ql]，...，hm[qi]，...，hm[qs]，其中，第qi個(gè)有效子載波上的信道估計(jì)值hm[qi]＝y(tǒng)[qi]/Q[qi]，y[qi]為第qi個(gè)有效子載波上的接收信號(hào)； (6—2)重復(fù)步驟(6—1)，得到在預(yù)留子載波上的信道矩陣H[ql]，...，H[qi]，...，H[qs]，其中，H[qi]的第m列為上述第m根發(fā)送天線的信道估計(jì)值hm[qi]； (7)根據(jù)上述導(dǎo)頻正交頻分復(fù)用符號(hào)的信道矩陣H0與上述數(shù)據(jù)正交頻分復(fù)用符號(hào)的信道矩陣H，按以下步驟計(jì)算出收發(fā)相位噪聲平均值的聯(lián)合矩陣Φ (7—1)計(jì)算上述第m根發(fā)送天線在每個(gè)數(shù)據(jù)正交頻分復(fù)用符號(hào)的聯(lián)合矩陣Φ的第m列在s個(gè)預(yù)留子載波上的估計(jì)值φm[ql]，...，φm[qi]，...，φm[qn]，其中，φm[qi]為一個(gè)向量，φm[qi]的第l個(gè)元素hlm[qi]為上述數(shù)據(jù)正交頻分復(fù)用符號(hào)的第qi個(gè)有效子載波上的信道估計(jì)值hm[qi]的第l個(gè)元素，
為上述導(dǎo)頻正交頻分復(fù)用符號(hào)的第qi個(gè)有效子載波上的信道估計(jì)值
的第l個(gè)元素； (7—2)對(duì)上述聯(lián)合矩陣Φ中第m列的估計(jì)值φm[ql]，...，φm[qi]，...，φm[qs]取算術(shù)平均，得到聯(lián)合矩陣Φ中第m列的最終估計(jì)值 (7—3)重復(fù)步驟(7—1)和(7—2)，得到收發(fā)相位噪聲平均值的聯(lián)合矩陣Φ，其中，Φ的第m列為上述最終估計(jì)值φm； (8)根據(jù)上述數(shù)據(jù)正交頻分復(fù)用符號(hào)的收發(fā)相位噪聲平均值的聯(lián)合矩陣Φ，按以下步驟分離出發(fā)送端和接收端的相位噪聲平均值向量θ和
(8—1)對(duì)上述收發(fā)相位噪聲平均值的聯(lián)合矩陣Φ作奇異值分解，得到Φ＝UΣVH，則左奇異矩陣U的第1列為接收端的相位噪聲平均值向量
右奇異矩陣V的第1列為發(fā)送端的相位噪聲平均值向量θ； 或 (8—2)把上述聯(lián)合矩陣Φ的第2列的每個(gè)元素除以第1列的相應(yīng)元素，得到對(duì)第2根發(fā)送天線的相位噪聲平均值的估計(jì)向量
再對(duì)其取算術(shù)平均其中，L為接收天線個(gè)數(shù)，
為
的第l個(gè)元素， (8—3)按步驟(8—2)對(duì)第3根到第M根發(fā)送天線分別進(jìn)行同樣操作，得到θ3，...，θM，則發(fā)送端相位噪聲平均值向量的最終估計(jì)值為θ＝[1 θ2...θM]； (8—4)把上述聯(lián)合矩陣Φ的第1行的每個(gè)元素除以上述發(fā)送端相位噪聲平均值向量θ的相應(yīng)元素，得到對(duì)第1根接收天線的相位噪聲平均值的估計(jì)向量
，再對(duì)其取算術(shù)平均
其中，M為發(fā)送天線個(gè)數(shù)，
為
的第m個(gè)元素， (8—5)按步驟(8—4)對(duì)第2根到第L根接收天線分別進(jìn)行同樣操作，得到
則接收端相位噪聲平均值向量的最終估計(jì)值為
或 (8—6)把上述聯(lián)合矩陣Φ的第2行的每個(gè)元素除以第1行的相應(yīng)元素，得到對(duì)第2根接收天線的相位噪聲平均值的估計(jì)向量
再對(duì)其取算術(shù)平均
其中，M為發(fā)送天線個(gè)數(shù)，
為
的第m個(gè)元素， (8—7)按步驟(8—6)對(duì)第3根到第L根接收天線分別進(jìn)行同樣操作，得到
則接收端相位噪聲平均值向量的最終估計(jì)值為
(8—8)把上述聯(lián)合矩陣Φ的第1列的每個(gè)元素除以上述接收端相位噪聲平均值向量
的相應(yīng)元素，得到對(duì)第1根發(fā)送天線的相位噪聲平均值的估計(jì)向量
再對(duì)其取算術(shù)平均其中，L為接收天線個(gè)數(shù)，
為
的第l個(gè)元素， (8—9)按步驟(8—8)對(duì)第2根到第M根發(fā)送天線分別進(jìn)行同樣操作，得到
則發(fā)送端相位噪聲平均值向量的最終估計(jì)值為θ＝[θ1 θ2 ... θM]； 或 (8—10)把上述聯(lián)合矩陣Φ的任意一行作為發(fā)送端相位噪聲平均值向量的最終估計(jì)值θ， (8—11)假設(shè)上述步驟中的發(fā)送端相位噪聲平均值向量的最終估計(jì)值θ取自聯(lián)合矩陣Φ的第l行，則對(duì)于聯(lián)合矩陣Φ的任意一列，將其每個(gè)元素除以這一列的第l個(gè)元素，作為接收端相位噪聲平均值向量的最終估計(jì)值
或 (8—12)把上述聯(lián)合矩陣Φ的任意一列作為接收端相位噪聲平均值向量的最終估計(jì)值
(8—13)假設(shè)上述步驟中的接收端相位噪聲平均值向量的最終估計(jì)值
取自聯(lián)合矩陣Φ的第m列，則對(duì)于聯(lián)合矩陣Φ的任意一行，將其每個(gè)元素除以這一行的第m個(gè)元素，作為發(fā)送端相位噪聲平均值向量的最終估計(jì)值θ； (9)根據(jù)上述發(fā)送端相位噪聲平均值向量的最終估計(jì)值θ和接收端相位噪聲平均值向量的最終估計(jì)值
按以下步驟計(jì)算檢測(cè)矩陣 (9—1)根據(jù)下式計(jì)算第k個(gè)子載波上的等效信道矩陣H[k]
其中，
表示以向量
為對(duì)角線元素的對(duì)角陣，diag(θ)表示以向量θ為對(duì)角線元素的對(duì)角陣； (9—2)根據(jù)下式計(jì)算第k個(gè)子載波上的接收檢測(cè)矩陣 其中，
為接收端的第k個(gè)子載波上的高斯白噪聲的功率，I為單位矩陣。
本發(fā)明提出的多天線正交頻分復(fù)用系統(tǒng)接收端相位噪聲的校正方法，不同發(fā)送天線的導(dǎo)頻在頻域上的放置位置各不相同。即在某一個(gè)導(dǎo)頻所在的子載波上，只有一根發(fā)送天線發(fā)送導(dǎo)頻。同樣的，不同發(fā)送天線的預(yù)留子載波的位置也不相同。在接收端，收發(fā)相位噪聲平均值的聯(lián)合矩陣的每個(gè)元素是由當(dāng)前數(shù)據(jù)OFDM符號(hào)的信道矩陣的每個(gè)元素除以導(dǎo)頻OFDM符號(hào)處的基準(zhǔn)信道矩陣的相應(yīng)元素得到的，方法簡(jiǎn)單易行。從收發(fā)相位噪聲平均值的聯(lián)合矩陣中分離出發(fā)送端和接收端的相位噪聲平均值向量，可以使用3種不同的方法，包括基于SVD分解的方法，基于直接相除取平均的方法，以及基于直接相除的方法，其復(fù)雜度依次降低，可以根據(jù)系統(tǒng)對(duì)性能和復(fù)雜度的需要進(jìn)行靈活選擇。
實(shí)驗(yàn)證明，采用本方法可以抑制MIMO-OFDM系統(tǒng)中各個(gè)發(fā)送天線和接收天線的相位噪聲，從而大大改善系統(tǒng)性能。
圖1為本發(fā)明方法的流程框圖。
圖2為本發(fā)明的實(shí)施例的OFDM數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。
圖3為本發(fā)明的實(shí)施例的導(dǎo)頻放置方式的示意圖。
圖4為本發(fā)明的實(shí)施例的信道估計(jì)子帶劃分方法的示意圖
具體實(shí)施例方式 本發(fā)明提出的多天線正交頻分復(fù)用系統(tǒng)的接收端相位噪聲校正方法，其流程框圖如圖1所示，包括以下步驟 (1)多天線正交頻分復(fù)用系統(tǒng)的發(fā)送端，在發(fā)送數(shù)據(jù)過(guò)程中，在設(shè)定間隔的數(shù)據(jù)正交頻分復(fù)用符號(hào)中放置一個(gè)導(dǎo)頻正交頻分復(fù)用符號(hào)，數(shù)據(jù)正交頻分復(fù)用符號(hào)和導(dǎo)頻正交頻分復(fù)用符號(hào)中數(shù)據(jù)不為零的子載波為有效子載波； (2)上述發(fā)送端的第m根天線，在上述每個(gè)導(dǎo)頻正交頻分復(fù)用符號(hào)的N個(gè)有效子載波中選擇n個(gè)有效子載波放置導(dǎo)頻，放置導(dǎo)頻后的有效子載波記為p1，p2，...，pn，其中，第pi個(gè)有效子載波上的導(dǎo)頻P(pi)為
其中，Zp為設(shè)定的與N互質(zhì)的正整數(shù)； (3)上述發(fā)送端的第m根天線，在上述每個(gè)數(shù)據(jù)正交頻分復(fù)用符號(hào)的N個(gè)有效子載波中選擇s個(gè)有效子載波放置預(yù)留信號(hào)，放置預(yù)留信號(hào)后的有效子載波為預(yù)留子載波，記為q1，q2，...，qs，其中，第qi個(gè)有效子載波上的預(yù)留信號(hào)Q(qi)為
其中，Zq為設(shè)定的與N互質(zhì)的正整數(shù)； (4)上述發(fā)送端的每根天線對(duì)上述導(dǎo)頻正交頻分復(fù)用符號(hào)和數(shù)據(jù)正交頻分復(fù)用符號(hào)進(jìn)行反快速?gòu)?fù)立葉變換，再將變換結(jié)果發(fā)送到多天線正交頻分復(fù)用系統(tǒng)接收端的接收天線上； (5)接收端對(duì)接收到的導(dǎo)頻正交頻分復(fù)用符號(hào)進(jìn)行快速?gòu)?fù)立葉變換，估計(jì)當(dāng)前導(dǎo)頻正交頻分復(fù)用符號(hào)在所有有效子載波上的信道矩陣，具體方法如下 (5—1)將接收到的全部有效子載波分為多個(gè)子帶，使每個(gè)子帶中包含多個(gè)連續(xù)的有效子載波； (5—2)分別計(jì)算當(dāng)前子帶內(nèi)屬于上述第m根發(fā)送天線的n個(gè)有效子載波處的信道估計(jì)值
其中，第pi個(gè)有效子載波上的信道估計(jì)值y0[pi]為第pi個(gè)有效子載波上的接收信號(hào)； (5—3)上述信道估計(jì)值
為一向量，根據(jù)該向量中的第l個(gè)元素
以均方根誤差最小為條件，用線性函數(shù)進(jìn)行擬合，得到當(dāng)前所述子帶內(nèi)所有子載波上的信道響應(yīng)
其中，k為當(dāng)前子帶內(nèi)的任一有效子載波的序號(hào)，參數(shù)
和
的表達(dá)式如下 (5—4)重復(fù)步驟(5—2)和(5—3)，得到所有有效子載波上的第m根發(fā)送天線的道估計(jì)值 (5—5)重復(fù)步驟(5—2)—(5—4)，得到所有有效子載波上的信道矩陣H0[1]，...，H0[k]，...，H0[N]，H0[k]的第m列為上述第m根發(fā)送天線的信道估計(jì)值
(6)接收端對(duì)接收到的數(shù)據(jù)正交頻分復(fù)用符號(hào)進(jìn)行快速?gòu)?fù)立葉變換，估計(jì)當(dāng)前數(shù)據(jù)正交頻分復(fù)用符號(hào)在預(yù)留子載波上的信道矩陣，具體方法如下 (6—1)計(jì)算當(dāng)前數(shù)據(jù)正交頻分復(fù)用符號(hào)內(nèi)屬于上述第m根發(fā)送天線的s個(gè)預(yù)留子載波上的信道估計(jì)值hm[q1]，...，hm[qi]，...，hm[qs]，其中，第qi個(gè)有效子載波上的信道估計(jì)值hm[qi]＝y(tǒng)[qi]/Q[qi]，y[qi]為第qi個(gè)有效子載波上的接收信號(hào)； (6—2)重復(fù)步驟(6—1)，得到在預(yù)留子載波上的信道矩陣H[q1]，...，H[qi]，...，H[qs]，其中，H[qi]的第m列為上述第m根發(fā)送天線的信道估計(jì)值hm[qi]； (7)根據(jù)上述導(dǎo)頻正交頻分復(fù)用符號(hào)的信道矩陣H0與上述數(shù)據(jù)正交頻分復(fù)用符號(hào)的信道矩陣H，按以下步驟計(jì)算出收發(fā)相位噪聲平均值的聯(lián)合矩陣Φ (7—1)計(jì)算上述第m根發(fā)送天線在每個(gè)數(shù)據(jù)正交頻分復(fù)用符號(hào)的聯(lián)合矩陣Φ的第m列在s個(gè)預(yù)留子載波上的估計(jì)值φm[q1]，...，φm[qi]，...，φm[qn]，其中，φm[qi]為一個(gè)向量，φm[qi]的第l個(gè)元素hlm[qi]為上述數(shù)據(jù)正交頻分復(fù)用符號(hào)的第qi個(gè)有效子載波上的信道估計(jì)值hm[qi]的第l個(gè)元素，
為上述導(dǎo)頻正交頻分復(fù)用符號(hào)的第qi個(gè)有效子載波上的信道估計(jì)值
的第l個(gè)元素； (7—2)對(duì)上述聯(lián)合矩陣Φ中第m列的估計(jì)值φm[q1]，...，φm[qi]，...，φm[qs]取算術(shù)平均，得到聯(lián)合矩陣Φ中第m列的最終估計(jì)值 (7—3)重復(fù)步驟(7—1)和(7—2)，得到收發(fā)相位噪聲平均值的聯(lián)合矩陣Φ，其中，Φ的第m列為上述最終估計(jì)值φm； (8)根據(jù)上述數(shù)據(jù)正交頻分復(fù)用符號(hào)的收發(fā)相位噪聲平均值的聯(lián)合矩陣Φ，按以下步驟分離出發(fā)送端和接收端的相位噪聲平均值向量θ和
(8—1)對(duì)上述收發(fā)相位噪聲平均值的聯(lián)合矩陣Φ作奇異值分解，得到Φ＝UΣVH，則左奇異矩陣U的第1列為接收端的相位噪聲平均值向量
右奇異矩陣V的第1列為發(fā)送端的相位噪聲平均值向量θ； 或 (8—2)把上述聯(lián)合矩陣Φ的第2列的每個(gè)元素除以第1列的相應(yīng)元素，得到對(duì)第2根發(fā)送天線的相位噪聲平均值的估計(jì)向量
再對(duì)其取算術(shù)平均其中，L為接收天線個(gè)數(shù)，
為
的第l個(gè)元素， (8—3)按步驟(8—2)對(duì)第3根到第M根發(fā)送天線分別進(jìn)行同樣操作，得到θ3，...，θM，則發(fā)送端相位噪聲平均值向量的最終估計(jì)值為θ＝[1 θ2 ... θM]； (8—4)把上述聯(lián)合矩陣Φ的第1行的每個(gè)元素除以上述發(fā)送端相位噪聲平均值向量θ的相應(yīng)元素，得到對(duì)第1根接收天線的相位噪聲平均值的估計(jì)向量
再對(duì)其取算術(shù)平均
其中，M為發(fā)送天線個(gè)數(shù)，
為
的第m個(gè)元素， (8—5)按步驟(8—4)對(duì)第2根到第L根接收天線分別進(jìn)行同樣操作，得到
則接收端相位噪聲平均值向量的最終估計(jì)值為
或 (8—6)把上述聯(lián)合矩陣Φ的第2行的每個(gè)元素除以第1行的相應(yīng)元素，得到對(duì)第2根接收天線的相位噪聲平均值的估計(jì)向量
再對(duì)其取算術(shù)平均
其中，M為發(fā)送天線個(gè)數(shù)，
為
的第m個(gè)元素， (8—7)按步驟(8—6)對(duì)第3根到第L根接收天線分別進(jìn)行同樣操作，得到
則接收端相位噪聲平均值向量的最終估計(jì)值為
(8—8)把上述聯(lián)合矩陣Φ的第1列的每個(gè)元素除以上述接收端相位噪聲平均值向量
的相應(yīng)元素，得到對(duì)第1根發(fā)送天線的相位噪聲平均值的估計(jì)向量
再對(duì)其取算術(shù)平均其中，L為接收天線個(gè)數(shù)，
為
的第l個(gè)元素， (8—9)按步驟(8—8)對(duì)第2根到第M根發(fā)送天線分別進(jìn)行同樣操作，得到θ2，...，θM，則發(fā)送端相位噪聲平均值向量的最終估計(jì)值為θ＝[θ1 θ2 ... θM]； 或 (8—10)把上述聯(lián)合矩陣Φ的任意一行作為發(fā)送端相位噪聲平均值向量的最終估計(jì)值θ， (8—11)假設(shè)上述步驟中的發(fā)送端相位噪聲平均值向量的最終估計(jì)值θ取自聯(lián)合矩陣Φ的第l行，則對(duì)于聯(lián)合矩陣Φ的任意一列，將其每個(gè)元素除以這一列的第l個(gè)元素，作為接收端相位噪聲平均值向量的最終估計(jì)值
或 (8—12)把上述聯(lián)合矩陣Φ的任意一列作為接收端相位噪聲平均值向量的最終估計(jì)值
(8—13)假設(shè)上述步驟中的接收端相位噪聲平均值向量的最終估計(jì)值
取自聯(lián)合矩陣Φ的第m列，則對(duì)于聯(lián)合矩陣Φ的任意一行，將其每個(gè)元素除以這一行的第m個(gè)元素，作為發(fā)送端相位噪聲平均值向量的最終估計(jì)值θ； (9)根據(jù)上述發(fā)送端相位噪聲平均值向量的最終估計(jì)值θ和接收端相位噪聲平均值向量的最終估計(jì)值
按以下步驟計(jì)算檢測(cè)矩陣 (9—1)根據(jù)下式計(jì)算第k個(gè)子載波上的等效信道矩陣H[k]
其中，
表示以向量
為對(duì)角線元素的對(duì)角陣，diag(θ)表示以向量θ為對(duì)角線元素的對(duì)角陣； (9—2)根據(jù)下式計(jì)算第k個(gè)子載波上的接收檢測(cè)矩陣 其中，
為接收端的第k個(gè)子載波上的高斯白噪聲的功率，I為單位矩陣。
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案。
為了對(duì)抗MIMO-OFDM系統(tǒng)中的發(fā)送天線和接收天線的相位噪聲，本發(fā)明在發(fā)送端每隔若干個(gè)數(shù)據(jù)OFDM符號(hào)放置一個(gè)導(dǎo)頻OFDM符號(hào)。在導(dǎo)頻OFDM符號(hào)中，發(fā)送端的每根發(fā)送天線在若干個(gè)子載波上放置導(dǎo)頻序列，用于估計(jì)導(dǎo)頻OFDM符號(hào)的信道矩陣，作為后續(xù)數(shù)據(jù)OFDM符號(hào)的基準(zhǔn)信道矩陣。在數(shù)據(jù)OFDM符號(hào)中，發(fā)送端的每根發(fā)送天線在每個(gè)OFDM符號(hào)的一個(gè)或若干個(gè)預(yù)留子載波上放置一個(gè)或若干個(gè)已知信號(hào)，用于在接收端估計(jì)當(dāng)前OFDM符號(hào)的相位噪聲。經(jīng)過(guò)IFFT變換后，發(fā)送端將信號(hào)發(fā)送給接收端。在導(dǎo)頻OFDM符號(hào)中，接收端根據(jù)導(dǎo)頻子載波上接收到的頻域信號(hào)和發(fā)送端的導(dǎo)頻序列，得到當(dāng)前符號(hào)的信道矩陣。在數(shù)據(jù)OFDM符號(hào)中，根據(jù)預(yù)留子載波上接收到的頻域信號(hào)以及發(fā)送端預(yù)留子載波上的已知頻域信號(hào)，得到當(dāng)前符號(hào)的信道矩陣，將其與前面導(dǎo)頻OFDM符號(hào)處的信道矩陣相比，得到收發(fā)相位噪聲平均值的聯(lián)合矩陣。然后，從收發(fā)相位噪聲平均值的聯(lián)合矩陣中，分離出發(fā)送端和接收端的相位噪聲平均值向量，得到對(duì)當(dāng)前OFDM符號(hào)的發(fā)送端和接收端的相位噪聲平均值的最終估計(jì)。最后，根據(jù)收發(fā)相位噪聲平均值的估計(jì)值，調(diào)整檢測(cè)矩陣。
在實(shí)施例中，由導(dǎo)頻OFDM符號(hào)和數(shù)據(jù)OFDM符號(hào)組成的幀結(jié)構(gòu)如圖2所示。
在實(shí)施例中，為了保證不同發(fā)送天線上的導(dǎo)頻彼此沒(méi)有干擾，不同發(fā)送天線的導(dǎo)頻在頻域上的放置位置各不相同。即在某一個(gè)導(dǎo)頻所在的子載波上，只有一根發(fā)送天線發(fā)送導(dǎo)頻。具體的導(dǎo)頻放置方式可以參考圖3。假設(shè)第i根天線的導(dǎo)頻放置在第k1，...，kn個(gè)子載波上。在這些子載波上，可以用Chu序列作為導(dǎo)頻信號(hào)序列，它的特點(diǎn)是時(shí)頻域都是恒包絡(luò)，且循環(huán)自相關(guān)特性好。Chu序列的具體形式如下
其中，N為有效子載波個(gè)數(shù)，M為N互質(zhì)的正整數(shù)，ki為子載波編號(hào)。
在實(shí)施例中，發(fā)送端的每根發(fā)送天線在每個(gè)OFDM符號(hào)的一個(gè)或若干個(gè)預(yù)留子載波上放置一個(gè)或若干個(gè)已知信號(hào)，用于在接收端估計(jì)當(dāng)前OFDM符號(hào)的相位噪聲。在某一個(gè)預(yù)留子載波上，只有一根發(fā)送天線發(fā)送信號(hào)。對(duì)于第i根天線需要在每個(gè)OFDM符號(hào)的特定子載波(預(yù)留子載波)上放置已知信號(hào)。記第i根天線的預(yù)留子載波為第k1，...，kn個(gè)子載波。在這些子載波上可以放置Chu序列作為已知信號(hào)序列，它的特點(diǎn)是時(shí)頻域都是恒包絡(luò)，且循環(huán)自相關(guān)特性好。Chu序列的具體形式如下
其中，N為有效子載波個(gè)數(shù)，M為N互質(zhì)的正整數(shù)，ki為子載波編號(hào)。
在實(shí)施例中，接收端在導(dǎo)頻OFDM符號(hào)上的信道估計(jì)的具體實(shí)現(xiàn)步驟如下 在這里，給出一種基于子帶和線性擬合的信道估計(jì)方法。但是，此方法只作為舉例，實(shí)際可以采用各種合適的信道估計(jì)方法。
首先，接收端將N個(gè)有效子載波分為若干個(gè)子帶，每個(gè)子帶有B個(gè)子載波，具體方法可以參考圖4。然后，需要初步估計(jì)出導(dǎo)頻處的信道響應(yīng)。下面以估計(jì)出某一子帶內(nèi)的導(dǎo)頻處的信道響應(yīng)為例，具體說(shuō)明實(shí)現(xiàn)方法。前面已經(jīng)說(shuō)過(guò)，每個(gè)導(dǎo)頻符號(hào)向量只屬于一根發(fā)送天線，而在其它天線上對(duì)應(yīng)的元素均為0。假設(shè)當(dāng)前子帶內(nèi)屬于第m根發(fā)送天線的導(dǎo)頻符號(hào)有n個(gè)，其所在的子載波編號(hào)為k1，k2，...，kn，則在第ki個(gè)子載波上，接收信號(hào)模型可以由下式表示 y[ki]＝H[ki]·x[ki]+n[ki]，i＝1，2，...，n 其中，
和
分別為第ki個(gè)子載波上的接收信號(hào)，信道矩陣，發(fā)送信號(hào)和噪聲向量。Mr和Mt分別為接收和發(fā)送天線數(shù)。
因?yàn)榈趉i個(gè)子載波屬于第m根發(fā)送天線，所以根據(jù)導(dǎo)頻的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，x[ki]的第m個(gè)元素為預(yù)先設(shè)定的導(dǎo)頻符號(hào)，其余元素為0。這樣，直接用y[ki]除以x[ki]的第m個(gè)元素，就得到了H[ki]的第m列上的信道估計(jì)值hm[ki]。
假設(shè)已經(jīng)得到了當(dāng)前子帶內(nèi)屬于第m根發(fā)送天線的導(dǎo)頻處的信道估計(jì)值，記為hm[k1]，...，hm[kn]。下面需要根據(jù)已估計(jì)出的信道值，通過(guò)多項(xiàng)式擬合得到子帶內(nèi)所有子載波上的信道值。例如，對(duì)于信道向量hm[ki]的第l個(gè)元素hlm[ki]，希望通過(guò)一個(gè)多項(xiàng)式來(lái)擬合求出子帶內(nèi)所有子載波上的信道響應(yīng)。為了簡(jiǎn)單起見，假設(shè)用一次多項(xiàng)式，即一個(gè)線性函數(shù)來(lái)進(jìn)行擬合，具體表達(dá)式如下 其中，參數(shù)
和
的選取準(zhǔn)則是使得如下均方誤差達(dá)到最小 通過(guò)計(jì)算，可以得到參數(shù)
和
的表達(dá)式如下 綜上所述，可以計(jì)算出某一子帶內(nèi)，第m根發(fā)送天線到第l根接收天線之間的信道響應(yīng)。對(duì)其它子帶和其它收發(fā)天線對(duì)之間的信道響應(yīng)進(jìn)行同樣的操作，就可以估計(jì)出所有子載波上的信道矩陣。
在本實(shí)施例中，接收端在數(shù)據(jù)OFDM符號(hào)上的信道估計(jì)的具體實(shí)現(xiàn)步驟如下 對(duì)于數(shù)據(jù)OFDM符號(hào)，只需要得到預(yù)留子載波處的信道響應(yīng)。前面已經(jīng)說(shuō)過(guò)，每個(gè)預(yù)留子載波只屬于一根發(fā)送天線，而其它天線在此預(yù)留子載波上不發(fā)送信號(hào)。假設(shè)當(dāng)前OFDM符號(hào)內(nèi)屬于第m根發(fā)送天線的預(yù)留子載波有n個(gè)，其所在的子載波編號(hào)為k1，k2，...，kn，則在第ki個(gè)子載波上，接收信號(hào)模型可以由下式表示 y[ki]＝H[ki]·x[ki]+n[ki]，i＝1，2，...，n 其中，
和
分別為第ki個(gè)子載波上的接收信號(hào)，信道矩陣，發(fā)送信號(hào)和噪聲向量。Mr和Mt分別為接收和發(fā)送天線數(shù)。
因?yàn)榈趉i個(gè)子載波屬于第m根發(fā)送天線，所以根據(jù)預(yù)留子載波的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，x[ki]的第m個(gè)元素為預(yù)先設(shè)定的已知符號(hào)，其余元素為0。這樣，直接用y[ki]除以x[ki]的第m個(gè)元素，就得到了H[ki]的第m列上的信道估計(jì)值hm[ki]。
在本實(shí)施例中，接收端得到收發(fā)相位噪聲平均值的聯(lián)合矩陣的計(jì)算步驟如下 對(duì)于每個(gè)數(shù)據(jù)OFDM符號(hào)，在第m根發(fā)送天線的預(yù)留子載波上可以得到信道矩陣的第m列的估計(jì)值，將其除以由導(dǎo)頻OFDM符號(hào)估計(jì)出的基準(zhǔn)信道矩陣的第m列，即可得到收發(fā)相位噪聲平均值的聯(lián)合矩陣的第m列。將所有得到的第m列的估計(jì)值取平均，即可得到對(duì)收發(fā)相位噪聲平均值的聯(lián)合矩陣的最終估計(jì)。根據(jù)所有發(fā)送天線上的信道矩陣，即可得到收發(fā)相位噪聲平均值的聯(lián)合矩陣。
在本實(shí)施例中，接收端有3種方法從收發(fā)相位噪聲平均值的聯(lián)合矩陣中分離出發(fā)送端和接收端的相位噪聲平均值向量，第1種方法的具體實(shí)施步驟如下 首先，假設(shè)收發(fā)相位噪聲平均值的聯(lián)合矩陣為Φ，其SVD分解為 Φ＝UΣVH 其中，U為左奇異向量組成的矩陣，它的第1列為最大奇異值對(duì)應(yīng)的左奇異向量u1，V為右奇異向量組成的矩陣，它的第1列為最大奇異值對(duì)應(yīng)的右奇異向量v1。
那么，u1即為接收端的相位噪聲平均值向量，每個(gè)元素表示以自然常數(shù)e為底，每根接收天線在當(dāng)前OFDM符號(hào)內(nèi)的相位噪聲平均值為冪次的指數(shù)值；v1即為發(fā)送端的相位噪聲平均值向量，每個(gè)元素表示以自然常數(shù)e為底，每根發(fā)送天線在當(dāng)前OFDM符號(hào)內(nèi)的相位噪聲平均值為冪次的指數(shù)值。
在本實(shí)施例中，接收端有3種方法從收發(fā)相位噪聲平均值的聯(lián)合矩陣中分離出發(fā)送端和接收端的相位噪聲平均值向量，第2種方法的具體實(shí)施步驟如下 首先，假設(shè)收發(fā)相位噪聲平均值的聯(lián)合矩陣為Φ，它可以表示為如下形式
其中，φi為第i根接收天線上的相位噪聲平均值；θi為第i根發(fā)送天線上的相位噪聲平均值。
然后，從聯(lián)合矩陣的第2列開始，每一列的每個(gè)元素除以第1列的相應(yīng)元素，得到若干個(gè)對(duì)發(fā)送端相位噪聲平均值向量的估計(jì)。例如，用第i列除以第1列，可以得到對(duì)ti/t1的Mr個(gè)估計(jì)值，取平均之后，即可得到對(duì)ti/t1的最終估計(jì)值。最終的對(duì)發(fā)送端相位噪聲平均值向量的估計(jì)即為 最后，將聯(lián)合矩陣的每一行的每個(gè)元素除以發(fā)送端相位噪聲平均值向量的相應(yīng)元素，得到對(duì)接收端相位噪聲平均值向量的估計(jì)。例如，將第i行除以發(fā)送端相位噪聲平均值向量的估計(jì)值，可以得到對(duì)ri·t1的Mr個(gè)估計(jì)值，取平均之后，即可得到對(duì)ri·t1的最終估計(jì)值。最終的對(duì)接收端相位噪聲平均值向量的估計(jì)即為
此外，也可以先估計(jì)接收端相位噪聲平均值，再估計(jì)發(fā)送端相位噪聲平均值。具體如下 首先，從聯(lián)合矩陣的第2行開始，每一行的每個(gè)元素除以第1行的相應(yīng)元素，得到若干個(gè)對(duì)接收端相位噪聲平均值向量的估計(jì)。例如，用第i行除以第1行，可以得到對(duì)ri/r1的Mi個(gè)估計(jì)值，取平均之后，即可得到對(duì)ri/r1的最終估計(jì)值。最終的對(duì)發(fā)送端相位噪聲平均值向量的估計(jì)即為
然后，將聯(lián)合矩陣的每一列的每個(gè)元素除以接收端相位噪聲平均值向量的相應(yīng)元素，得到對(duì)發(fā)送端相位噪聲平均值向量的估計(jì)。例如，將第i列除以接收端相位噪聲平均值向量的估計(jì)值，可以得到對(duì)ti·r1的Mr個(gè)估計(jì)值，取平均之后，即可得到對(duì)ti·r1的最終估計(jì)值。最終的對(duì)接收端相位噪聲平均值向量的估計(jì)即為 在本實(shí)施例中，接收端有3種方法從收發(fā)相位噪聲平均值的聯(lián)合矩陣中分離出發(fā)送端和接收端的相位噪聲平均值向量，第3種方法的具體實(shí)施步驟如下 首先，將聯(lián)合矩陣的某一行作為發(fā)送端的相位噪聲平均值向量。假設(shè)在本實(shí)施例中，以第i行作為發(fā)送端的相位噪聲平均值向量，即 然后，將聯(lián)合矩陣的某一列除以當(dāng)前列的第i個(gè)元素，得到接收端的相位噪聲平均值向量。假設(shè)在本實(shí)施例中，通過(guò)第i列與其的一個(gè)元素的相處，即
此外，也可以先估計(jì)接收端相位噪聲平均值，再估計(jì)發(fā)送端相位噪聲平均值。具體如下 首先，將聯(lián)合矩陣的某一列作為接收端的相位噪聲平均值向量。假設(shè)在本實(shí)施例中，以第i列作為接收端的相位噪聲平均值向量，即
然后，將聯(lián)合矩陣的某一行除以當(dāng)前行的第i個(gè)元素，得到發(fā)送端的相位噪聲平均值向量。假設(shè)在本實(shí)施例中，通過(guò)第i行與其的一個(gè)元素的相處，即 在實(shí)施例中，接收端檢測(cè)矩陣的具體實(shí)現(xiàn)步驟如下 首先，根據(jù)發(fā)送端和接收端的相位噪聲平均值向量，可以得到某一個(gè)子載波上當(dāng)前的等效信道矩陣，即
其中，diag(·)表示以給定向量為對(duì)角線元素的對(duì)角陣。
然后，第k個(gè)子載波上的接收檢測(cè)矩陣可以通過(guò)下式計(jì)算， 為了進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的具體實(shí)現(xiàn)步驟，將上述步驟中的各個(gè)參數(shù)具體化為如下 每個(gè)數(shù)據(jù)幀有數(shù)據(jù)OFDM符號(hào)個(gè)數(shù)I＝64，IFFT變換點(diǎn)數(shù)NFFT＝256。
有效子載波數(shù)為N＝168，分為NB＝8個(gè)子帶，每個(gè)子帶內(nèi)共有B＝21個(gè)子載波。
發(fā)送天線個(gè)數(shù)Mt＝4，接收天線個(gè)數(shù)Mr＝4，子流數(shù)M＝4。
Chu序列的參數(shù)M可以為1，5，11，13，17等與N＝168互質(zhì)的正整數(shù)。
對(duì)于第1根發(fā)送天線，在導(dǎo)頻OFDM符號(hào)中共有42個(gè)導(dǎo)頻，為第1，5，9，...，165個(gè)子載波。其余天線的導(dǎo)頻可以類似地任意取定。
對(duì)于第1根發(fā)送天線，共有n＝5個(gè)預(yù)留子載波，第{k1，k2，k3，k4，k5}＝{1，6，11，16，21}個(gè)子載波。其余天線的預(yù)留子載波可以類似地任意取定。
以上所述僅為本發(fā)明的各個(gè)較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所做的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種多天線正交頻分復(fù)用系統(tǒng)的接收端相位噪聲校正方法，其特征在于該方法包括以下步驟
(1)多天線正交頻分復(fù)用系統(tǒng)的發(fā)送端，在發(fā)送數(shù)據(jù)過(guò)程中，在設(shè)定間隔的數(shù)據(jù)正交頻分復(fù)用符號(hào)中放置一個(gè)導(dǎo)頻正交頻分復(fù)用符號(hào)，數(shù)據(jù)正交頻分復(fù)用符號(hào)和導(dǎo)頻正交頻分復(fù)用符號(hào)中數(shù)據(jù)不為零的子載波為有效子載波；
(2)上述發(fā)送端的第m根天線，在上述每個(gè)導(dǎo)頻正交頻分復(fù)用符號(hào)的N個(gè)有效子載波中選擇n個(gè)有效子載波放置導(dǎo)頻，放置導(dǎo)頻后的有效子載波記為p1，p2，...，pn，其中，第pi個(gè)有效子載波上的導(dǎo)頻P(pi)為
其中，Zp為設(shè)定的與N互質(zhì)的正整數(shù)；
(3)上述發(fā)送端的第m根天線，在上述每個(gè)數(shù)據(jù)正交頻分復(fù)用符號(hào)的N個(gè)有效子載波中選擇s個(gè)有效子載波放置預(yù)留信號(hào)，放置預(yù)留信號(hào)后的有效子載波為預(yù)留子載波，記為q1，q2，...，qs，其中，第qi個(gè)有效子載波上的預(yù)留信號(hào)Q(qi)為
其中，Zq為設(shè)定的與N互質(zhì)的正整數(shù)；
(4)上述發(fā)送端的每根天線對(duì)上述導(dǎo)頻正交頻分復(fù)用符號(hào)和數(shù)據(jù)正交頻分復(fù)用符號(hào)進(jìn)行反快速?gòu)?fù)立葉變換，再將變換結(jié)果發(fā)送到多天線正交頻分復(fù)用系統(tǒng)接收端的接收天線上；
(5)接收端對(duì)接收到的導(dǎo)頻正交頻分復(fù)用符號(hào)進(jìn)行快速?gòu)?fù)立葉變換，估計(jì)當(dāng)前導(dǎo)頻正交頻分復(fù)用符號(hào)在所有有效子載波上的信道矩陣，具體方法如下
(5—1)將接收到的全部有效子載波分為多個(gè)子帶，使每個(gè)子帶中包含多個(gè)連續(xù)的有效子載波；
(5—2)分別計(jì)算當(dāng)前子帶內(nèi)屬于上述第m根發(fā)送天線的n個(gè)有效子載波處的信道估計(jì)值
其中，第pi個(gè)有效子載波上的信道估計(jì)值y0[pi]為第pi個(gè)有效子載波上的接收信號(hào)；
(5—3)上述信道估計(jì)值
為一向量，根據(jù)該向量中的第l個(gè)元素
以均方根誤差最小為條件，用線性函數(shù)進(jìn)行擬合，得到當(dāng)前所述子帶內(nèi)所有子載波上的信道響應(yīng)其中，k為當(dāng)前子帶內(nèi)的任一有效子載波的序號(hào)，參數(shù)
和
的表達(dá)式如下
(5—4)重復(fù)步驟(5—2)和(5—3)，得到所有有效子載波上的第m根發(fā)送天線的道估計(jì)值
，...，
，...，
(5—5)重復(fù)步驟(5—2)—(5—4)，得到所有有效子載波上的信道矩陣H0[1]，...，H0[k]，...，H0[N]，H0[k]的第m列為上述第m根發(fā)送天線的信道估計(jì)值
(6)接收端對(duì)接收到的數(shù)據(jù)正交頻分復(fù)用符號(hào)進(jìn)行快速?gòu)?fù)立葉變換，估計(jì)當(dāng)前數(shù)據(jù)正交頻分復(fù)用符號(hào)在預(yù)留子載波上的信道矩陣，具體方法如下
(6—1)計(jì)算當(dāng)前數(shù)據(jù)正交頻分復(fù)用符號(hào)內(nèi)屬于上述第m根發(fā)送天線的s個(gè)預(yù)留子載波上的信道估計(jì)值hm[q1]，...，hm[qi]，...，hm[qs]，其中，第qi個(gè)有效子載波上的信道估計(jì)值hm[qi]＝y(tǒng)[qi]/Q[qi]，y[qi]為第qi個(gè)有效子載波上的接收信號(hào)；
(6—2)重復(fù)步驟(6—1)，得到在預(yù)留子載波上的信道矩陣H[q1]，...，H[qi]，...，H[qs]，其中，H[qi]的第m列為上述第m根發(fā)送天線的信道估計(jì)值hm[qi]；
(7)根據(jù)上述導(dǎo)頻正交頻分復(fù)用符號(hào)的信道矩陣H0與上述數(shù)據(jù)正交頻分復(fù)用符號(hào)的信道矩陣H，按以下步驟計(jì)算出收發(fā)相位噪聲平均值的聯(lián)合矩陣Φ
(7—1)計(jì)算上述第m根發(fā)送天線在每個(gè)數(shù)據(jù)正交頻分復(fù)用符號(hào)的聯(lián)合矩陣Φ的第m列在s個(gè)預(yù)留子載波上的估計(jì)值φm[q1]，...，φm[qi]，...，φm[qn]，其中，φm[qi]為一個(gè)向量，φm[qi]的第l個(gè)元素hlm[qi]為上述數(shù)據(jù)正交頻分復(fù)用符號(hào)的第qi個(gè)有效子載波上的信道估計(jì)值hm[qi]的第l個(gè)元素，
為上述導(dǎo)頻正交頻分復(fù)用符號(hào)的第qi個(gè)有效子載波上的信道估計(jì)值
的第l個(gè)元素；
(7—2)對(duì)上述聯(lián)合矩陣Φ中第m列的估計(jì)值φm[q1]，..，φm[qi]，...，φm[qs]取算術(shù)平均，得到聯(lián)合矩陣Φ中第m列的最終估計(jì)值
(7—3)重復(fù)步驟(7—1)和(7—2)，得到收發(fā)相位噪聲平均值的聯(lián)合矩陣Φ，其中，Φ的第m列為上述最終估計(jì)值φm；
(8)根據(jù)上述數(shù)據(jù)正交頻分復(fù)用符號(hào)的收發(fā)相位噪聲平均值的聯(lián)合矩陣Φ，按以下步驟分離出發(fā)送端和接收端的相位噪聲平均值向量θ和
(8—1)對(duì)上述收發(fā)相位噪聲平均值的聯(lián)合矩陣Φ作奇異值分解，得到Φ＝U∑VH，則左奇異矩陣U的第1列為接收端的相位噪聲平均值向量
右奇異矩陣V的第1列為發(fā)送端的相位噪聲平均值向量θ；
或
(8—2)把上述聯(lián)合矩陣Φ的第2列的每個(gè)元素除以第1列的相應(yīng)元素，得到對(duì)第2根發(fā)送天線的相位噪聲平均值的估計(jì)向量
再對(duì)其取算術(shù)平均其中，L為接收天線個(gè)數(shù)，
為
的第l個(gè)元素，
(8—3)按步驟(8—2)對(duì)第3根到第M根發(fā)送天線分別進(jìn)行同樣操作，得到θ3，...，θM則發(fā)送端相位噪聲平均值向量的最終估計(jì)值為θ＝[1 θ2 ... θM]；
(8—4)把上述聯(lián)合矩陣Φ的第1行的每個(gè)元素除以上述發(fā)送端相位噪聲平均值向量θ的相應(yīng)元素，得到對(duì)第1根接收天線的相位噪聲平均值的估計(jì)向量
再對(duì)其取算術(shù)平均
其中，M為發(fā)送天線個(gè)數(shù)，
為
的第m個(gè)元素，
(8—5)按步驟(8—4)對(duì)第2根到第L根接收天線分別進(jìn)行同樣操作，得到
則接收端相位噪聲平均值向量的最終估計(jì)值為
或
(8—6)把上述聯(lián)合矩陣Φ的第2行的每個(gè)元素除以第1行的相應(yīng)元素，得到對(duì)第2根接收天線的相位噪聲平均值的估計(jì)向量
再對(duì)其取算術(shù)平均
其中，M為發(fā)送天線個(gè)數(shù)，
為
的第m個(gè)元素，
(8—7)按步驟(8—6)對(duì)第3根到第L根接收天線分別進(jìn)行同樣操作，得到
則接收端相位噪聲平均值向量的最終估計(jì)值為
(8—8)把上述聯(lián)合矩陣Φ的第1列的每個(gè)元素除以上述接收端相位噪聲平均值向量
的相應(yīng)元素，得到對(duì)第1根發(fā)送天線的相位噪聲平均值的估計(jì)向量
再對(duì)其取算術(shù)平均其中，L為接收天線個(gè)數(shù)，
為
的第l個(gè)元素，
(8—9)按步驟(8—8)對(duì)第2根到第M根發(fā)送天線分別進(jìn)行同樣操作，得到θ2，...，θM，則發(fā)送端相位噪聲平均值向量的最終估計(jì)值為θ＝[θ1 θ2 θM]；
或
(8—10)把上述聯(lián)合矩陣Φ的任意一行作為發(fā)送端相位噪聲平均值向量的最終估計(jì)值θ，
(8—11)假設(shè)上述步驟中的發(fā)送端相位噪聲平均值向量的最終估計(jì)值θ取自聯(lián)合矩陣Φ的第l行，則對(duì)于聯(lián)合矩陣Φ的任意一列，將其每個(gè)元素除以這一列的第l個(gè)元素，作為接收端相位噪聲平均值向量的最終估計(jì)值
或
(8—12)把上述聯(lián)合矩陣Φ的任意一列作為接收端相位噪聲平均值向量的最終估計(jì)值
(8—13)假設(shè)上述步驟中的接收端相位噪聲平均值向量的最終估計(jì)值
取自聯(lián)合矩陣Φ的第m列，則對(duì)于聯(lián)合矩陣Φ的任意一行，將其每個(gè)元素除以這一行的第m個(gè)元素，作為發(fā)送端相位噪聲平均值向量的最終估計(jì)值θ；
(9)根據(jù)上述發(fā)送端相位噪聲平均值向量的最終估計(jì)值θ和接收端相位噪聲平均值向量的最終估計(jì)值
按以下步驟計(jì)算檢測(cè)矩陣
(9—1)根據(jù)下式計(jì)算第k個(gè)子載波上的等效信道矩陣H[k]
其中，
表示以向量
為對(duì)角線元素的對(duì)角陣，diag(θ)表示以向量θ為對(duì)角線元素的對(duì)角陣；
(9—2)根據(jù)下式計(jì)算第k個(gè)子載波上的接收檢測(cè)矩陣
其中，
為接收端的第k個(gè)子載波上的高斯白噪聲的功率，I為單位矩陣。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種多天線正交頻分復(fù)用系統(tǒng)接收端相位噪聲的校正方法，屬于無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸領(lǐng)域，本方法每隔若干個(gè)數(shù)據(jù)OFDM符號(hào)放置一個(gè)導(dǎo)頻OFDM符號(hào)。在導(dǎo)頻符號(hào)中，接收端根據(jù)導(dǎo)頻子載波上的接收信號(hào)和發(fā)送端的導(dǎo)頻，得到當(dāng)前符號(hào)的信道矩陣，作為后續(xù)數(shù)據(jù)符號(hào)的基準(zhǔn)信道矩陣。在數(shù)據(jù)符號(hào)中，接收端根據(jù)預(yù)留子載波上的接收信號(hào)和發(fā)送端的預(yù)留信號(hào)，得到當(dāng)前符號(hào)的信道矩陣，將其與導(dǎo)頻符號(hào)處的信道矩陣相比，得到收發(fā)相位噪聲平均值的聯(lián)合矩陣。再?gòu)闹蟹蛛x出收發(fā)相位噪聲的平均值向量，得到對(duì)收發(fā)相位噪聲平均值的最終估計(jì)，根據(jù)收發(fā)相位噪聲平均值的估計(jì)值，調(diào)整檢測(cè)矩陣。本方法可同時(shí)估計(jì)并糾正發(fā)送和接收天線的相位噪聲，改善系統(tǒng)性能。
文檔編號(hào)H04L27/26GK101478524SQ200910077818
公開日2009年7月8日 申請(qǐng)日期2009年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月22日
發(fā)明者周世東, 張秀軍, 鵬 許, 肖元章, 京 王, 肖立民, 周春暉, 李云洲, 楊海斌 申請(qǐng)人:清華大學(xué)