專利名稱：Sc-fde系統(tǒng)低復(fù)雜度信道估計(jì)下的相位噪聲抑制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無線通信技術(shù)領(lǐng)域，更為具體地講，涉及一種SC-FDE系統(tǒng)低復(fù)雜度信道估計(jì)下的相位噪聲抑制方法。
背景技術(shù)：
單載波頻域均衡(SC-FDE,Single-Carrier Frequency Domain Equalization)技術(shù)是指發(fā)射端使用單載波調(diào)制，接收端使用頻域均衡的技術(shù)。它和正交頻分復(fù)用(0FDM，Orthogonal Frequency Division Multiplexing)技術(shù)一樣，是使接收端均衡復(fù)雜度大大降低的技術(shù)之一。與OFDM相比,SC-FDE具有低峰均功率比(PAPR, Peak to Average PowerRatio)和對(duì)載波頻率偏移(CFO, Carrier Frequency Offset)不敏感等優(yōu)點(diǎn)。因此,很多無線通信標(biāo)準(zhǔn)如全球標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)期演進(jìn)(LTE，Long Time Evolution)的上行鏈路、IEEE802.15、IEEE802.16等都包括SC-FDE調(diào)整體制。SC-FDE系統(tǒng)中信道估計(jì)是信道均衡的關(guān)鍵，將直接影響系統(tǒng)性能。最常用的是基于訓(xùn)練序列的信道估計(jì)，它是指在發(fā)送端插入已知序列，接收機(jī)利用已知序列采用某種算法來進(jìn)行信道估計(jì)。信道估計(jì)算法很多，最常用的信道估計(jì)算法是最小二乘(LS，LeastSquare)與最小均方誤差(MMSE, Minimum Mea n-Square Error)算法。LS信道估計(jì)簡(jiǎn)單但易受噪聲影響；^SE信道估計(jì)在同等條件下比LS估計(jì)誤差要小，但它需要信道的自相關(guān)性和噪聲統(tǒng)計(jì)特性，因此更復(fù)雜。如果小心設(shè)計(jì)信道估計(jì)序列并進(jìn)行降噪處理，LS的性能會(huì)大大提高甚至接近麗SE信道估計(jì)。SC-FDE系統(tǒng)信道估計(jì)具體算法可參考文獻(xiàn)=ZhengY.R., Xiao Cheng-shan.Channel Estimation for Frequency-Domain Equalizationof Single-Carrier Broadband Wireless Communications[J].1EEE Transactions onVehicular Technology, 2009, 58(2):815-823.
非理性特性的模擬前端(FE, Front-End)產(chǎn)生的非線性失真將會(huì)引起系統(tǒng)性能下降，其中一項(xiàng)重要的非線性失真是由壓控振蕩器(VC0, Voltage Control Oscillator)或鎖相環(huán)(PLL, Phase Lock Loop)的隨機(jī)相位噪聲(PN, Phase Noise)引起的。相位噪聲在每一個(gè)調(diào)制通信系統(tǒng)中都存在且因不同的調(diào)制體制而對(duì)基帶信號(hào)影響不同。文獻(xiàn)Zamorano J L, Nsenga J, Van Thillo ff, et al..1mpact of Phase Noise on OFDM andSC-CP [C]，Global Telecommunications Conference, 2007, 3822-3825.表明:在 OFDM 系統(tǒng)中，相位噪聲除了會(huì)給OFDM符號(hào)引入公共相位誤差(CPE, Common Phase Error)還會(huì)產(chǎn)生子載波間的干擾(ICI, Inter-Carrier Interference);在SC-FDE系統(tǒng)中，如果數(shù)據(jù)塊經(jīng)過加性高斯白噪聲(AWGN, Addictive White Gaussian Noise)信道,相位噪聲對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)塊會(huì)產(chǎn)生CPE ;如果經(jīng)過頻率選擇性信道，相位噪聲不僅會(huì)帶來CPE而且會(huì)引起碼間串?dāng)_(ISI, Inter-Symbol Interference)。在OFDM系統(tǒng)中，利用線性均衡補(bǔ)償CPE或者利用導(dǎo)頻補(bǔ)償CPE和ICI都是行之有效的方法，文獻(xiàn)Wu Song-ping, Bar-Ness Y.Aphase noise suppression algorithm for OFDM-based WLANs[J].1EEE CommunicationsLetters,2002, 6 (12):535-537.和 Zhang Shuai and Zhang Xiao-lin.A Novel Schemeof Joint Channel and Phase Noise Compensation for Chinese DTMB System[J].1EEE Trans, on broadcasting, 2011, 57 (I): 129-134.分別有介紹。在 SC-FDE 系統(tǒng)中，文獻(xiàn) Suyama S，Miyai Y, Suzuki H, et al..Experimental evaluation of phasenoise compensation for60-GHz single carrier systems [J].1nternationalJournal of Micro, 2010, 2(3-4):399-408.提出了一種利用判決反饋相位噪聲補(bǔ)償(DD-PNC, Decision-Directed Phase Noise Compensation)的算法，但算法中的迭代反饋和迭代均衡運(yùn)算以及LMS算法處理使復(fù)雜度很高。由于功耗、成本和電路面積的權(quán)衡，大部分模擬前端的非線性失真不能在模擬域消除，因此在數(shù)字域進(jìn)行其補(bǔ)償是必要的。而無線通信信道大多都是存在多徑效應(yīng)的頻率選擇性信道，SC-FDE無線通信系統(tǒng)特別是高頻SC-FDE系統(tǒng)，高相位噪聲產(chǎn)生的CPE和ISI不可忽略，因此在基帶中進(jìn)行相位噪聲抑制是必要的。目前，針對(duì)OFDM系統(tǒng)有大量成熟的相位噪聲抑制算法，而對(duì)SC-FDE系統(tǒng)相位噪聲抑制算法相對(duì)較少，且大多以假設(shè)得到理想的信道狀態(tài)信息(CSI，Channel State Information)為前提。隨著SC-FDE調(diào)制體制得到廣泛的采用，鑒于受相位噪聲干擾的SC-FDE系統(tǒng)的信道估計(jì)和相位噪聲的跟蹤抑制對(duì)確保系統(tǒng)性能非常關(guān)鍵，因此需要一種兼顧復(fù)雜度與有效性的SC-FDE系統(tǒng)的相位噪聲抑制方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種SC-FDE系統(tǒng)低復(fù)雜度信道估計(jì)下的相位噪聲抑制方法，采用特殊字構(gòu)成訓(xùn)練序列與循環(huán)前綴，進(jìn)行低復(fù)雜度的信道估計(jì)，降低相位噪聲抑制的復(fù)雜度。為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明SC-FDE系統(tǒng)低復(fù)雜度信道估計(jì)下的相位噪聲抑制方法，其特征在于包括以下步驟:(I)、發(fā)送端將用戶數(shù)據(jù)分成長(zhǎng)度為Ns的用戶數(shù)據(jù)塊，其中第i個(gè)用戶數(shù)據(jù)
塊
權(quán)利要求
1.一種SC-FDE系統(tǒng)低復(fù)雜度信道估計(jì)下的相位噪聲抑制方法，其特征在于包括以下步驟: (1)、發(fā)送端將用戶數(shù)據(jù)分成長(zhǎng)度為Ns的用戶數(shù)據(jù)塊，其中第i個(gè)用戶數(shù)據(jù)塊
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相位噪聲抑制方法，其特征在于，所述的步驟(3)中獲得時(shí)域噪聲功率估計(jì)σ2和頻域噪聲功率估計(jì)d.:的方法為: 對(duì)于移除第I個(gè)特殊字％的時(shí)域接收信號(hào)剩下的MP個(gè)特殊字的時(shí)域接收信號(hào)
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相位噪聲抑制方法，其特征在于，所述的步驟(5)中的相位噪聲在傳輸數(shù)據(jù)塊循環(huán)前綴上產(chǎn)生的公共相位誤差與初始估計(jì)信道中公共相位誤差的比值.Δ0.的估計(jì)方法為: 傳輸數(shù)據(jù)塊Xi受加性高斯白噪聲Iii =的加性影響，Iii (HI4)，O≤HI4≤Nb-1同樣是相互獨(dú)立的均值為O、方差為的隨機(jī)變量；同時(shí)Xi受平穩(wěn)高斯色相位噪聲
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一所述的相位噪聲抑制方法，其特征在于，所述的步驟(I)中的M在設(shè)置時(shí)滿足條件MNb彡512。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種SC-FDE系統(tǒng)低復(fù)雜度信道估計(jì)下的相位噪聲抑制方法，采用特殊字構(gòu)成訓(xùn)練序列，根據(jù)其接收信號(hào)利用LS算法得到CFR的少量頻點(diǎn)響應(yīng)和CIR，再通過離散傅里葉變換插值濾波器得到受相噪CPE影響的初始CFR，并根據(jù)訓(xùn)練序列進(jìn)行時(shí)域和頻域噪聲功率估計(jì)；得到估計(jì)信道后，在時(shí)域中提取CIR的有效階數(shù)，計(jì)算特殊字接收信號(hào)的副本。采用特殊字作為傳輸數(shù)據(jù)塊循環(huán)前綴，利用MMSE算法估計(jì)循環(huán)前綴上的CPE與初始估計(jì)信道中的CPE比值后經(jīng)線性插值得到整個(gè)數(shù)據(jù)塊的CPE與初始估計(jì)信道中的CPE比值；最后利用CPE比值與受相噪CPE影響的初始CIR相乘跟蹤當(dāng)前數(shù)據(jù)塊的整體信道，經(jīng)頻域MMSE均衡抑制相噪干擾。本發(fā)明的信道估計(jì)算法復(fù)雜度低，降低了相位噪聲抑制算法的復(fù)雜度。
文檔編號(hào)H04L25/03GK103179062SQ20131009264
公開日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2013年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月22日
發(fā)明者艾赳赳, 岳光榮, 成先濤, 李少謙 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)