專利名稱：Sc-fde系統低復雜度信道估計下的相位噪聲抑制方法
技術領域：
本發明屬于無線通信技術領域，更為具體地講，涉及一種SC-FDE系統低復雜度信道估計下的相位噪聲抑制方法。
背景技術：
單載波頻域均衡(SC-FDE,Single-Carrier Frequency Domain Equalization)技術是指發射端使用單載波調制，接收端使用頻域均衡的技術。它和正交頻分復用(0FDM，Orthogonal Frequency Division Multiplexing)技術一樣，是使接收端均衡復雜度大大降低的技術之一。與OFDM相比,SC-FDE具有低峰均功率比(PAPR, Peak to Average PowerRatio)和對載波頻率偏移(CFO, Carrier Frequency Offset)不敏感等優點。因此,很多無線通信標準如全球標準長期演進(LTE，Long Time Evolution)的上行鏈路、IEEE802.15、IEEE802.16等都包括SC-FDE調整體制。SC-FDE系統中信道估計是信道均衡的關鍵，將直接影響系統性能。最常用的是基于訓練序列的信道估計，它是指在發送端插入已知序列，接收機利用已知序列采用某種算法來進行信道估計。信道估計算法很多，最常用的信道估計算法是最小二乘(LS，LeastSquare)與最小均方誤差(MMSE, Minimum Mea n-Square Error)算法。LS信道估計簡單但易受噪聲影響；^SE信道估計在同等條件下比LS估計誤差要小，但它需要信道的自相關性和噪聲統計特性，因此更復雜。如果小心設計信道估計序列并進行降噪處理，LS的性能會大大提高甚至接近麗SE信道估計。SC-FDE系統信道估計具體算法可參考文獻=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)產生的非線性失真將會引起系統性能下降，其中一項重要的非線性失真是由壓控振蕩器(VC0, Voltage Control Oscillator)或鎖相環(PLL, Phase Lock Loop)的隨機相位噪聲(PN, Phase Noise)引起的。相位噪聲在每一個調制通信系統中都存在且因不同的調制體制而對基帶信號影響不同。文獻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 系統中，相位噪聲除了會給OFDM符號引入公共相位誤差(CPE, Common Phase Error)還會產生子載波間的干擾(ICI, Inter-Carrier Interference);在SC-FDE系統中，如果數據塊經過加性高斯白噪聲(AWGN, Addictive White Gaussian Noise)信道,相位噪聲對每個數據塊會產生CPE ;如果經過頻率選擇性信道，相位噪聲不僅會帶來CPE而且會引起碼間串擾(ISI, Inter-Symbol Interference)。在OFDM系統中，利用線性均衡補償CPE或者利用導頻補償CPE和ICI都是行之有效的方法，文獻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 系統中，文獻 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算以及LMS算法處理使復雜度很高。由于功耗、成本和電路面積的權衡，大部分模擬前端的非線性失真不能在模擬域消除，因此在數字域進行其補償是必要的。而無線通信信道大多都是存在多徑效應的頻率選擇性信道，SC-FDE無線通信系統特別是高頻SC-FDE系統，高相位噪聲產生的CPE和ISI不可忽略，因此在基帶中進行相位噪聲抑制是必要的。目前，針對OFDM系統有大量成熟的相位噪聲抑制算法，而對SC-FDE系統相位噪聲抑制算法相對較少，且大多以假設得到理想的信道狀態信息(CSI，Channel State Information)為前提。隨著SC-FDE調制體制得到廣泛的采用，鑒于受相位噪聲干擾的SC-FDE系統的信道估計和相位噪聲的跟蹤抑制對確保系統性能非常關鍵，因此需要一種兼顧復雜度與有效性的SC-FDE系統的相位噪聲抑制方法。
發明內容
本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種SC-FDE系統低復雜度信道估計下的相位噪聲抑制方法，采用特殊字構成訓練序列與循環前綴，進行低復雜度的信道估計，降低相位噪聲抑制的復雜度。為實現上述發明目的，本發明SC-FDE系統低復雜度信道估計下的相位噪聲抑制方法，其特征在于包括以下步驟:(I)、發送端將用戶數據分成長度為Ns的用戶數據塊，其中第i個用戶數據
塊
權利要求
1.一種SC-FDE系統低復雜度信道估計下的相位噪聲抑制方法，其特征在于包括以下步驟: (1)、發送端將用戶數據分成長度為Ns的用戶數據塊，其中第i個用戶數據塊
2.根據權利要求1所述的相位噪聲抑制方法，其特征在于，所述的步驟(3)中獲得時域噪聲功率估計σ2和頻域噪聲功率估計d.:的方法為: 對于移除第I個特殊字％的時域接收信號剩下的MP個特殊字的時域接收信號
3.根據權利要求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據塊循環前綴上產生的公共相位誤差與初始估計信道中公共相位誤差的比值.Δ0.的估計方法為: 傳輸數據塊Xi受加性高斯白噪聲Iii =的加性影響，Iii (HI4)，O≤HI4≤Nb-1同樣是相互獨立的均值為O、方差為的隨機變量；同時Xi受平穩高斯色相位噪聲
4.根據權利要求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在設置時滿足條件MNb彡512。
全文摘要
本發明公開了一種SC-FDE系統低復雜度信道估計下的相位噪聲抑制方法，采用特殊字構成訓練序列，根據其接收信號利用LS算法得到CFR的少量頻點響應和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，并根據訓練序列進行時域和頻域噪聲功率估計；得到估計信道后，在時域中提取CIR的有效階數，計算特殊字接收信號的副本。采用特殊字作為傳輸數據塊循環前綴，利用MMSE算法估計循環前綴上的CPE與初始估計信道中的CPE比值后經線性插值得到整個數據塊的CPE與初始估計信道中的CPE比值；最后利用CPE比值與受相噪CPE影響的初始CIR相乘跟蹤當前數據塊的整體信道，經頻域MMSE均衡抑制相噪干擾。本發明的信道估計算法復雜度低，降低了相位噪聲抑制算法的復雜度。
文檔編號H04L25/03GK103179062SQ20131009264
公開日2013年6月26日 申請日期2013年3月22日 優先權日2013年3月22日
發明者艾赳赳, 岳光榮, 成先濤, 李少謙 申請人:電子科技大學