1.CO‑OFDM系统中基于CP插值与CKF的相位噪声补偿方法,在第一阶利用循环前缀(Cyclic Prefix,CP)进行插值,消除了公共相位误差(Common Phase Error,CPE)噪声,对一阶补偿后的信号进行预判决,然后通过划分次符号,消除部分载波间干扰(Inter‑Carrier Interference,ICI),最后利用容积卡尔曼滤波(Cubature Kalman Filter,CKF)对信号的残余相位噪声进行处理,其特征在于,具体包括以下步骤:(1)在初步补偿的是利用线性插值方法,该方法是基于传统的线性方法提出的,传统的线性插值在一个OFDM符号内只有一个线性插值点 该方法能有效地估计相位噪声,但是在线宽较大的时候,相位噪声起伏较大,只通过一个有效的估计值已经无法准确的估计相位噪声值,本方法通过增加相位噪声的插值点数加大对相位噪声的消除力度;
首先利用在发送端插入导频来估计相位噪声,相位噪声的估计值 表示为公式(1):其中,Sp为插入的导频,angle()运算为求复数的幅角, 表示第m个OFDM符号的相位噪声的估计值,然后利用循环前缀与OFDM的关系计算出OFDM符号的第Ng个采样点与第N+Ng个采样点的相位噪声θm,1和θm,2,如公式所示初始条件:第m个OFDM的相位估计值分为循环前缀部分和OFDM符号的相位噪声,循环前缀部分的相位噪声由θm‑1,2和θm,1估计出,OFDM符号前半部分的相位噪声由 和θm,1估计出,后半部分的相位θm,1噪声由 和θm+1,1估计出,利用三个插值点估计出整个第m个OFDM符号的相位噪声估计值 然后利用公式对信号补偿:循环前缀插值方法能够消除CPE,但是随着线宽的增大,补偿的精度仍然不够,而且还会产生ICI,下面利用CKF对信号进行更进一步补偿;
对循环前缀插值方法纠正后的信号转到频域为Rm,进行试探性判决得到为
将一阶试探性判决的结果转化为时域信号:
H
其中,Q(·)表示对信号进行试探性判决,F表示进行快速傅里叶逆变换,Δξ是试探性判决的判决误差,将试探性判决后的第m个信号分割成i个子符号,每个次符号对应长度L,L=N/i,然后利用LS准则估计出每一对子符号的平均相位偏差Φm,n,表示为式(5):利用计算得到的Φm,n对循环前缀线性插值补偿后的OFDM符号rm,n进行时域次符号处理:(2)对次符号补偿后的信号 和试探性判决后的信号 输入到容积卡尔曼滤波进行进一步补偿,相位噪声和信号的时域表达式为:上式 为相位噪声中相邻两采样点间的增量, 式中,wm(n)为
第m个OFDM第n个采样点的观测噪声,服从
整个容积卡尔曼滤波方法的实现过程总结如下:
步骤一 对相位噪声值与CKF方差值进行初始化;
步骤二 进行时间更新,对前一采样点的相位噪声与协方差值进行奇异值分解,获得对应的容积点,状态容积点,更新预测状态与预测方差;
步骤三 进行测量更新,根据容积点,状态容积点,更新预测状态与预测方差,获得测量方程的容积点、根据得到的容积点计算测量预测值、新息方差值和协方差估计值;
步骤四 根据求出的新息方差值和协方差估计值计算CKF增益;
步骤五 更新状态值和协方差值,重复步骤二计算出所有点,然后对整个OFDM系统进行抑制;
(3)通过对CPE相位噪声补偿的CP‑LI‑CPEC方法和对ICI相位噪声补偿的SCKF方法得到最终CP‑LI‑SCKF相位噪声补偿方法,最终补偿后的信号输出为:上式中,得到的 就是经过所提出的方法补偿后的信号。