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专利号: 2019100596440
申请人: 重庆邮电大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 电通信技术
更新日期:2024-11-28
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.本发明涉及一种CO-OFDM系统的相位噪声补偿方案,特别涉及一种新颖时域容积卡尔曼(Cubature Kalman Filter,CKF)的相位噪声补偿方案。其特征主要包括:在本发明方案中,首先利用导频信息,通过扩展卡尔曼(ExtendedKalman Filter,EKF)和线性插值算法补偿公共相位噪声(Common Phase Error,CPE)相位噪声。对相位噪声一阶补偿后的信号进行预判决,然后将预判决后的信号在时域进行次符号处理。结合次符号处理后的时域信号,在时域对判决后的数据进行CKF相位噪声补偿算法实现子载波间干扰(Inter-Carrier Interference,ICI)相位噪声的精细补偿,本发明方案。对精细补偿后的数据进行迭代运算,从而提高其补偿效果。

2.根据权利要求1所述方案,其特征在于,本发明方案包括以下步骤:

(1).首先在接收端,经过信道均衡后,信号输入到相位噪声调制模块。利用导频进行时域EKF滤波和LI算法补偿CPE相位噪声,记补偿CPE相位噪声的一阶算法为LI-EKF算法。下面运用次符号对ICI相位噪声进行预处理,为CKF相位噪声补偿算法做准备。在ICI相位噪声预处理过程中,首先将第一阶处理后的信号进行试探性判决,并将处理后的信号与其试探性判决的结果在时域分别划分为若干个相同数量的次符号,通过对两种信号中相对应的各个次符号进行对比,根据LS准则估计出每个次符号中的CPE来补偿相位噪声,从而达到在时域划分次符号提高相位噪声的时域分辨率进而对ICI相位噪声进行预处理的效果。

对一阶粗补偿后的OFDM符号转化到频域 进行试探性判决,预估出发送端发送的数据,其试探性判决的结果为 将一阶试探性判决的结果转化为时域信号:其中,Q(·)表示试探性判决的操作,FH表示快速傅里叶逆变换,Δξ表示试探性判决的判决误差。将第m个OFDM符号的试探性判决结果在时域上划分为Nb个次符号,然后进行次符号处理,根据LS准则估计出第n个次符号中的平均相位噪声为:式中,1≤n≤Nb,b=N/Nb为各个次符号的长度。利用计算得到的 对一阶补偿后的OFDM符号 进行时域次符号处理:(2).在经过一阶相位噪声补偿和预处理后,系统的误码率能降低到一个较低的水平,但相位噪声中对ICI相位噪声的补偿程度还不够。有文献提出利用EKF对残余相位噪声进行精细补偿,但EKF算法由于会带来较大的线性化误差,有时会导致结果的不稳定甚至远偏离真实值。

因此,本专利采用高密度的CKF相位噪声补偿算法对OFDM符号内的子载波逐个滤波,获得精细补偿的相位噪声估计值,从而提高对ICI相位噪声的补偿程度。对OFDM符号内所有采样点进行CKF相位噪声补偿算法。将残余的ICI相位噪声作为状态方程,时域信号作为观测方程。本专利将次符号处理后的信号和预判决后的信号带入CKF相位噪声补偿算法中,式(4)和式(5)作为CKF相位噪声补偿算法的状态方程和观测方程。

式中,wm,k-1是第m个OFDM符号第k-1个时域采样点的状态噪声,满足wm,k-1~N(0,Q),其中vm,k是第m个OFDM符号第k个采样点的观测噪声,满足vm,k~N(0,R),其中由三阶球面径向容积准则,计算基本的容积采样点 和对应的权值 M表示基本容积点个数,由三阶球面径向容积准则,容积点数是状态

维度数的2倍,[1]是完整全对称点集。

采用次符号处理的次符号CKF(Sub-symbol CKF,SCKF)相位噪声补偿算法具体步骤为:Step1初始化相位噪声值和CKF方差。

Step2将次符号处理后的值和预判决后的值带入。

Step3时间更新。将上一采样点的方差进行SVD分解,依次计算状态方程容积点、预测状态和预测方差。

Step4测量更新。将预测方差进行SVD分解,依次计算测量方程容积点、测量预测值、新息方差以及协方差估计值。

Step5计算CKF增益。

Step6带入上一时刻相位噪声值和CKF方差、预判决后的值、CKF增益,就算状态值更新和协方差值更新。转入Step3直至遍历所有采样点信号。对精细补偿后的数据进行迭代运算,从而提高其补偿效果。

(3).经过第(1)步和第(2)步的操作,再把CPE相位噪声补偿的线性插值EKF(Linear Interpolation EKF,LI-EKF)算法与ICI相位噪声补偿的SCKF算法相融合后而得到最终的LI-EKF-SCKF相位噪声补偿算法,最终补偿后的信号输出为: