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专利号: 2021104543030
申请人: 浙江工业大学
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:2023-12-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种导频辅助的CO‑FBMC/OQAM系统相位噪声补偿方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:

I Q

(1)发送端信号处理:对数据分别进行4/16/64QAM映射,得到复数信号X=X+jX ,接着I Q

复数符号经过OQAM预处理得到PAM符号am,n∈{X ,X},其中m=0,1,2,...,M‑1,n=0,1,

2,...,Ns‑1,M表示子载波个数,Ns表示FBMC符号数,其中au,n,av,n设置为导频数据,u,v为任意两个子载波;为避免对导频辅助相位噪声补偿算法的不利影响,该两个子载波临近的两个子载波数据也被设置为0,即au+1,n=au‑1,n=0;av+1,n=av‑1,n=0,PAM符号数据经过离散傅里叶逆变换与多相结构滤波器组之后得到CO‑FBMC/OQAM的基带信号s[k]由下式表示:其中 相位调制因子ψm,n=(m+n)π/2,g[k]是长度为Lg=KM的原型滤波器,K是重叠因子,在时域上表示为多载波符号的重叠个数;

(2)基带信号光调制与传输:基带信号经过光调制之后受到了相位噪声的影响,随后经过光纤信道受到高斯白噪声的影响;

(3)接收端时域信号:接收端的时域信号被表示为:其中 表示相位噪声,w[k]表示高斯白噪声;

(4)接收端对信号进行解调:在接收端时域数据经过多相结构滤波器组与快速傅里叶变换,接收端的频域数据如下表示:上式可近似为 其中 为虚部干扰, 为噪声项, 表示第n0个符号的公共相位噪声CPE;

(5)扩展卡尔曼滤波EKF算法预补偿相位噪声:首先通过EKF算法补偿每个符号上的公共相位噪声值CPE;

(6)部分预判决:对EKF算法CPE补偿后的数据进行部分预判决,该步骤目的是从CPE补偿后的数据中挑选出正确判决概率较高的数据进行判决,用于后面的ICI相位噪声估计,如果这些CPE补偿后的数据中存在较多错误判决,将会极大影响ICI相位噪声补偿算法的估计精度;

(7)建立DCT变换的时域模型:接收端信号rn[i]乘以相位噪声估值的复共轭,即这里 表示第n个CO‑FBMC/OQAM符号的第i个时域相位噪声采样,相位噪声里高频成分可以忽略,因此相位噪声的复共轭表示为一组DCT基和DCT系数的线性组合:T

Φn≈τCn,这里 Cn=[Cn(0),Cn(1),....,Cn(L‑1)] 是L×1未知T

DCT系数矢量,这里[·] 是转置操作,L是DCT系数的长度,DCT基Lg×L矩阵τ的元素τl,k由下式给出,

将DCT展开代入后,补偿后的时域信号重写为, 进一步的频域被补偿的信号 表示为,

这里An,m是相位噪声完美补偿后接收到的符号,发送端的PAM符号an,m通过对An,m取实部得到,ξn,m是噪声项,通过将 代入上式,符号 被重写为,这里符号 满足下式符号,

接收端符号An,m表示为,

忽略噪声项ξn,m,对应的估计矢量 表示为,这里 是An,m的估计值,M×1矢量 是矩阵Vn的一列,上式即为DCT变换的时域模型;

(8)计算DCT系数:对步骤(7)中的DCT变换的时域模型方程两边取实部,这个方程变为这里 Pn=[Re(Vn)‑Im(Vn)], 是发送PAM符号的估计值,Im(·)代表取虚部操作,对CPE补偿后星座图上低判决错误概率区域的数据进行判决,用优化参数δ来平衡算法效果和复杂度,每个符号中Zn×1矢量的数据被用来进行预判决,这里Zn是第n个FBMC/OQAM符号中的预判决数据的总数,预估计的发送数据从估计值 中挑选出表示为 这里 是Zn×M置换矩阵,tz(z=1,2,…,Zn)表示第z个预估发送数据的子载波索引, 是一个M×1矢量 因此两边取实部方程表示为,

最后,未知DCT系数矢量的最小二乘解通过下式得到:(9)最终相位噪声补偿:步骤(8)中DCT系数矢量Qn获得后,相位噪声包括CPE和ICI,通过得到最终补偿。

2.如权利要求1所述的导频辅助的CO‑FBMC/OQAM系统相位噪声补偿方法,所述步骤(5)包括以下步骤:

5‑1:首先确定初始条件,包括初始相位噪声φ(0)和初始噪声协方差P(0):φ(0)=0

P(0)=0

在算法中,n|n‑1表示当前状态的先验估计,n|n表示当前状态的后验估计,即用前一个符号的信息来预估当前符号的信息,利用下面两个方程:可以完成状态预测和协方差预测;

5‑2:卡尔曼增益的计算由下式表示:其中上标H代表共轭转置操作符,Cn写成下式:

5‑3:计算中实际产生的量测误差由下式度量:其中 为从数据符号中抽取的导频数据;

5‑4:利用下面两个方程来更新状态信息和协方差信息:

5‑5:最后进行CPE相位噪声补偿: