專利名稱：適合于mimo-ofdm預(yù)編碼的相位噪聲糾正方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于移動(dòng)通信技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種在多天線正交頻分復(fù)用(MIM0-0F面)通信 系統(tǒng)中的相位噪聲糾正方法。
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)(M頂0)以及高頻 譜利用率的調(diào)制方式，如正交頻分復(fù)用(OFDM)，是獲得高速傳輸速率的有效方法。在MIM0-OFDM 系統(tǒng)中，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。
特別地，如果M頂0-OFDM系統(tǒng)的發(fā)送端使用預(yù)編碼，則相位噪聲的存在會(huì)造成預(yù)編碼精 度的下降。這是因?yàn)橄辔辉肼曂ǔＪ强焖僮兓模@就加大了等效信道的時(shí)變性，而從預(yù)編 碼矩陣被計(jì)算出來(lái)到其最終生效之間有一個(gè)延時(shí)，更大的信道時(shí)變性就會(huì)降低預(yù)編碼的有效 性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于為克服傳統(tǒng)技術(shù)的不足之處，提出一種低復(fù)雜度的相位噪聲糾正方法， 從而有效地降低MIMO-OF面系統(tǒng)中的相位噪聲的影響。當(dāng)系統(tǒng)采用發(fā)端預(yù)編碼時(shí)，本方法還 可以提高預(yù)編碼的有效性。
本發(fā)明提出一種MIMO-OF函系統(tǒng)中的相位噪聲糾正方法，屬于移動(dòng)通信技術(shù)領(lǐng)域，其特 征在于，該方法包括以下步驟
步驟(1)每根發(fā)送天線在每個(gè)當(dāng)前的OF面符號(hào)的至少一個(gè)設(shè)定的預(yù)留子載波上放置至 少一個(gè)設(shè)定的用于相噪估計(jì)的傳送信號(hào)；步驟(2)所述每根發(fā)送天線對(duì)所述每個(gè)當(dāng)前的OF函符號(hào)的所有頻域信號(hào)設(shè)置一個(gè)相同
的角度偏轉(zhuǎn)初始值，并對(duì)所有頻域信號(hào)進(jìn)行相同的角度偏轉(zhuǎn)；
步驟(3)所述每根發(fā)送天線對(duì)所述的所有頻域信號(hào)種攜帶的頻域數(shù)據(jù)進(jìn)行IFFT變換， 然后上采樣，再發(fā)送到發(fā)送端的校準(zhǔn)天線上；
步驟(4)所述校準(zhǔn)天線對(duì)所收到的接收信號(hào)進(jìn)行下采樣、粗同步并得到預(yù)留子載波上的 頻域信號(hào)；
步驟(5)所述校準(zhǔn)天線對(duì)發(fā)送天線在每個(gè)當(dāng)前OF函符號(hào)上的所述預(yù)留子載波上的設(shè)定 信號(hào)和該校準(zhǔn)天線的預(yù)留子載波上的所述接收信號(hào)進(jìn)行最小二乘運(yùn)算，得到相位噪聲平均值 的初估計(jì)值；
步驟(6)所述校準(zhǔn)天線再把步驟(5)得到的相位噪聲平均值的初估計(jì)值送入低通濾波 器，得到對(duì)當(dāng)前OFDM符號(hào)的相位噪聲平均值的最終估計(jì)值；
步驟(7)所述校準(zhǔn)天線把步驟(6)中得到的相位噪聲平均值的最終估計(jì)值的相反數(shù)作 為角度偏轉(zhuǎn)值返回步驟(2)中，作為所述發(fā)送天線上IFFT變換之前的角度偏轉(zhuǎn)值。
在每個(gè)OFDM符號(hào)內(nèi)，為每根天線預(yù)留特定頻率的若干個(gè)子載波，稱為預(yù)留子載波，用來(lái) 傳輸用于相噪估計(jì)的已知信號(hào)。為避免干擾，不同發(fā)送天線的預(yù)留子載波的位置互不相同。 根據(jù)預(yù)留子載波上發(fā)送的已知信號(hào)，以及校準(zhǔn)天線的預(yù)留子載波上的接收信號(hào)，我們可以通 過(guò)最小二乘法得到相噪平均值的初估計(jì)。
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)送天線的相位噪聲的幅度，改 善系統(tǒng)性能。同時(shí)，因?yàn)楦鱾€(gè)發(fā)送天線的相位噪聲過(guò)程被調(diào)整到與校準(zhǔn)天線上的基準(zhǔn)相位噪 聲過(guò)程基本一致，所以在采用預(yù)編碼的系統(tǒng)中，本方法還可以提高計(jì)算預(yù)編碼矩陣的精確性。


圖1為本發(fā)明的實(shí)施例的示意圖。
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)施例的一階低通濾波器的示意圖。
具體實(shí)施例方式
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)中的相位噪聲，本發(fā)明在發(fā)送端的每根發(fā)送天線的每個(gè)OFDM符 號(hào)的一個(gè)或若干個(gè)設(shè)定的預(yù)留子載波上放置已知信號(hào)，用于估計(jì)當(dāng)前OFDM符號(hào)的相位噪聲平 均值。發(fā)送天線首先對(duì)每個(gè)OFDM符號(hào)的頻域序列預(yù)先進(jìn)行統(tǒng)一的角度偏轉(zhuǎn)來(lái)對(duì)抗相位噪聲， 然后在進(jìn)行IFFT變換以及上采樣之后，將信號(hào)發(fā)送到發(fā)端額外的一根校準(zhǔn)天線上。在校準(zhǔn)天 線上，先進(jìn)行下采樣、粗同步并得到預(yù)留子載波上的頻域信號(hào)，然后利用預(yù)留子載波上的已 知頻域信號(hào)得到相位噪聲平均值的初步估計(jì)，再把初步估計(jì)出的相位噪聲平均值送入低通濾 波器，得到對(duì)當(dāng)前OF函符號(hào)的相位噪聲平均值的最終估計(jì)，最后將這個(gè)估計(jì)值反饋回每根發(fā) 送天線，用于計(jì)算發(fā)送天線上IFFT變換之前的角度偏轉(zhuǎn)值。
本發(fā)明提出的MIM0-0F函系統(tǒng)的相噪糾正方法的實(shí)施例如圖1所示，包括以下步驟
步驟(1)每根發(fā)送天線在每個(gè)當(dāng)前的OFDM符號(hào)的至少一個(gè)設(shè)定的預(yù)留子載波上放置至 少一個(gè)設(shè)定的用于相噪估計(jì)的傳送信號(hào)；
步驟(2)所述每根發(fā)送天線對(duì)所述每個(gè)當(dāng)前的OFDM符號(hào)的所有頻域信號(hào)設(shè)置一個(gè)相同 的角度偏轉(zhuǎn)初始值，并對(duì)所有頻域信號(hào)進(jìn)行相同的角度偏轉(zhuǎn)；
步驟(3)所述每根發(fā)送天線對(duì)所述的所有頻域信號(hào)種攜帶的頻域數(shù)據(jù)進(jìn)行IFFT變換， 然后上采樣，再發(fā)送到發(fā)送端的校準(zhǔn)天線上；
步驟(4)所述校準(zhǔn)天線對(duì)所收到的接收信號(hào)進(jìn)行下采樣、粗同步并得到預(yù)留子載波上的 頻域信號(hào)；
步驟(5)所述校準(zhǔn)天線對(duì)發(fā)送天線在每個(gè)當(dāng)前OFDM符號(hào)上的所述預(yù)留子載波上的設(shè)定 信號(hào)和該校準(zhǔn)天線的預(yù)留子載波上的所述接收信號(hào)進(jìn)行最小二乘運(yùn)算，得到相位噪聲平均值 的初估計(jì)值；
步驟(6)所述校準(zhǔn)天線再把步驟(5)得到的相位噪聲平均值的初估計(jì)值送入低通濾波
器，得到對(duì)當(dāng)前OFDM符號(hào)的相位噪聲平均值的最終估計(jì)值；
步驟(7)所述校準(zhǔn)天線把步驟(6)中得到的相位噪聲平均值的最終估計(jì)值的相反數(shù) 作為角度偏轉(zhuǎn)值返回步驟(2)中，作為所述發(fā)送天線上IFFT變換之前的角度偏轉(zhuǎn)值。 在實(shí)施例中，我們以第/根天線上的相噪糾正過(guò)程為例，具體說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案。 對(duì)于第/根天線，我們需要在每個(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/根天線的預(yù)留子載波為第^,...,、個(gè)子載波。在這些子載波上，我們可以
放置Chu序列作為己知信號(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<formula>formula see original document page 6</formula>其中，exp(.)為以自然對(duì)數(shù)為底的指數(shù)函數(shù)，iV為有效子載波個(gè)數(shù)，M為W互質(zhì)的正整 數(shù)，《.為子載波編號(hào)。在實(shí)施例中，校準(zhǔn)天線得到預(yù)留子載波上的頻域信號(hào)的具體實(shí)現(xiàn)步驟如下 因?yàn)槲覀冎恍枰玫筋A(yù)留子載波上的頻域信號(hào)，所以，可以不進(jìn)行完整的A^r點(diǎn)的 FFT變換。對(duì)于第A,個(gè)子載波上的頻域信號(hào)，我們可以通過(guò)下式得到x/ [A] = x' ["] ■ exP(-) 風(fēng)"/ )其中，々h]為第yt,個(gè)子載波上的頻域信號(hào)，；c,["]為當(dāng)前OFDM符號(hào)的第n個(gè)時(shí)域信號(hào)。在實(shí)施例中，校準(zhǔn)天線對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行粗同步的具體實(shí)現(xiàn)步驟如下 每根天線上的數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)如圖2所示。每一個(gè)數(shù)據(jù)幀的初始符號(hào)有一個(gè)己知的導(dǎo)頻 0FDM符號(hào)，后面跟有/個(gè)數(shù)據(jù)OFDM符號(hào)。每根天線的導(dǎo)頻OFDM符號(hào)各不相同。校準(zhǔn)天線在 接收到信號(hào)之后，先用已知的某根天線的導(dǎo)頻OFDM符號(hào)和接收信號(hào)作巻積，然后取出絕對(duì)值 最大的點(diǎn)，其所在點(diǎn)即為當(dāng)前天線的一個(gè)數(shù)據(jù)幀的起始點(diǎn)。這樣，粗同步模塊就得到了每個(gè) 數(shù)據(jù)幀的起始點(diǎn)。在實(shí)施例中，校準(zhǔn)天線初步估計(jì)相噪平均值的具體實(shí)現(xiàn)步驟如下首先，假設(shè)校準(zhǔn)天線在預(yù)留子載波上，也就是第A，...，yt"個(gè)子載波上的信號(hào)模型為y[q，…,;;^J。則在第個(gè)子載波上，估計(jì)出的信道矩陣為H[4],…,H[、]，則在第^個(gè)子載波上的信號(hào)模型為-小,]=M夂] z.xW+wW+/c/[《]'''=i,…，w其中，y[M為第A個(gè)子載波上的接收信號(hào)，/4W為第"艮天線發(fā)送天線到校準(zhǔn)天線的等效信道，^為相噪引起的OFDM符號(hào)內(nèi)所有子載波上的相位偏轉(zhuǎn)，x[A,]為發(fā)送信號(hào)，n[/t,]為的高斯白噪聲，/C/[&]為相噪引起的OFDM符號(hào)內(nèi)其它子載波對(duì)第&個(gè)子載波的載波間干擾。下面需要根據(jù)這w個(gè)接收信號(hào)，通過(guò)最小二乘法初步估計(jì)相噪引起的相位偏轉(zhuǎn)e，也就 是相噪在當(dāng)前OFDM符號(hào)內(nèi)的平均值。為了降低估計(jì)算法的復(fù)雜度，我們對(duì)e"，而不是0， 進(jìn)行最小二乘擬合。具體地說(shuō)，就是估計(jì)下式中的參數(shù)a:使得如下均方誤差達(dá)到最小-通過(guò)計(jì)算，我們可以得到參數(shù)fl的表達(dá)式如下綜上所述，我們可以在校準(zhǔn)天線上初步估計(jì)出相噪引起的OF匿符號(hào)內(nèi)所有子載波上 的公共相位偏轉(zhuǎn)。在實(shí)施例中，校準(zhǔn)天線上的低通濾波器的具體實(shí)現(xiàn)步驟如下我們可以用簡(jiǎn)單的一階低通濾波器加NCO的組合來(lái)構(gòu)成相噪跟蹤環(huán)路中的低通濾波 器。 一階低通濾波器的示意圖如圖3所示。NCO是一個(gè)積分器。例的具體實(shí)現(xiàn)步驟，我們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)/ = 64 。 IFFT變換點(diǎn)數(shù)= 256 ，有效子載波數(shù)為TV = 168 。 Chu序列的參數(shù)A/可以為1， 5， 11， 13， 17等與A^168互質(zhì)的正整數(shù)。 對(duì)于第l根發(fā)送天線，共有"=5個(gè)預(yù)留子載波，第",^、，^卜{1,6,11,16，21}個(gè)子載 波。其余天線的可以預(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)明的精祌 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
權(quán)利要求
1、一種多天線正交頻分復(fù)用系統(tǒng)中的相位噪聲糾正方法，其特征在于，該方法包括以下步驟步驟(1)每根發(fā)送天線在每個(gè)當(dāng)前的OFDM符號(hào)的至少一個(gè)設(shè)定的預(yù)留子載波上放置至少一個(gè)設(shè)定的用于相噪估計(jì)的傳送信號(hào)；步驟(2)所述每根發(fā)送天線對(duì)所述每個(gè)當(dāng)前的OFDM符號(hào)的所有頻域信號(hào)設(shè)置一個(gè)相同的角度偏轉(zhuǎn)初始值，并對(duì)所有頻域信號(hào)進(jìn)行相同的角度偏轉(zhuǎn)；步驟(3)所述每根發(fā)送天線對(duì)所述的所有頻域信號(hào)種攜帶的頻域數(shù)據(jù)進(jìn)行IFFT變換，然后上采樣，再發(fā)送到發(fā)送端的校準(zhǔn)天線上；步驟(4)所述校準(zhǔn)天線對(duì)所收到的接收信號(hào)進(jìn)行下采樣、粗同步并得到預(yù)留子載波上的頻域信號(hào)；步驟(5)所述校準(zhǔn)天線對(duì)發(fā)送天線在每個(gè)當(dāng)前OFDM符號(hào)上的所述預(yù)留子載波上的設(shè)定信號(hào)和該校準(zhǔn)天線的預(yù)留子載波上的所述接收信號(hào)進(jìn)行最小二乘運(yùn)算，得到相位噪聲平均值的初估計(jì)值；步驟(6)所述校準(zhǔn)天線再把步驟(5)得到的相位噪聲平均值的初估計(jì)值送入低通濾波器，得到對(duì)當(dāng)前OFDM符號(hào)的相位噪聲平均值的最終估計(jì)值；步驟(7)所述校準(zhǔn)天線把步驟(6)中得到的相位噪聲平均值的最終估計(jì)值的相反數(shù)作為角度偏轉(zhuǎn)值返回步驟(2)中，作為所述發(fā)送天線上IFFT變換之前的角度偏轉(zhuǎn)值。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種多天線正交頻分復(fù)用系統(tǒng)中的相位噪聲糾正方法，其特征 在于，在所述的步驟(1)中，不同發(fā)送天線的預(yù)留子載波的位置是不相同的。
全文摘要
一種多天線正交頻分復(fù)用系統(tǒng)中的相位噪聲糾正方法，屬于移動(dòng)通信技術(shù)領(lǐng)域。其特征在于，發(fā)送端的發(fā)送天線在每個(gè)OFDM符號(hào)的至少一個(gè)預(yù)留子載波上放置已知信號(hào)，并對(duì)當(dāng)前OFDM符號(hào)的所有頻域信號(hào)進(jìn)行相同的角度偏轉(zhuǎn)。再經(jīng)過(guò)IFFT變換和上采樣，將信號(hào)發(fā)送到發(fā)送端的一根校準(zhǔn)天線上。校準(zhǔn)天線進(jìn)行下采樣、粗同步并得到預(yù)留子載波上的頻域信號(hào)，然后利用預(yù)留子載波上的已知信號(hào)得到相位噪聲平均值的初步估計(jì)，再把初步估計(jì)值送入低通濾波器，得到對(duì)當(dāng)前OFDM符號(hào)的相位噪聲平均值的最終估計(jì)，最后將這個(gè)估計(jì)值反饋回每根發(fā)送天線，計(jì)算發(fā)送天線上IFFT變換之前的角度偏轉(zhuǎn)值。本方法可抑制發(fā)送端相位噪聲的幅度，提高預(yù)編碼的精確性。
文檔編號(hào)H04L27/26GK101505292SQ200910078579
公開日2009年8月12日 申請(qǐng)日期2009年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月27日
發(fā)明者丁國(guó)鵬, 周世東, 張秀軍, 肖元章, 肖立民, 明 趙, 翔 陳 申請(qǐng)人:清華大學(xué)