[发明专利]基于分块和GAMP算法融合的相位噪声补偿抑制方法

说明书

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，涉及基于分块和GAMP算法融合的相位噪声补偿抑制方法。

背景技术

无线通信发展到如今，已经进入了新的纪元。伴随着移动多媒体应用的爆炸式发展，标志着通信对人们生活产生了巨大影响，其重要性不言而喻。当前大家普遍使用的通信技术如802.11n标准与超宽带(Ultra Wideband，UWB)虽然能够实现最高达到300M/s的数据传输,但已经不能够满足人们对更高速率实时传输的需求，并且较低的无线通信频段已经拥挤不堪，为此，新一代高速高频段无线传输技术相继被大家研究。

长期以来，60GHz无线通信技术凭借其具有巨大的免许可连续带宽，使其可以实现吉比特级的高速数据传输速率，同时，伴随着其传输功率没有严格要求，导致60GHz相关技术被大家争相研究，俨然通信领域的明星，更有可能成为未来无线通信技术中最主要的技术之一。世界上众多国家相续开放60GHz附近连续5GHz-7GHz的免许可使用频域资源以供大家研究与开发。例如，美国率先划分了57-64GHz频段，加拿大、日本、欧洲和澳大利亚也紧接着划分了自己本国的60GHz免许可使用频段。作为免许可使用频段各国60GHz频率分配如图1-1所示。随着世界各国对60GHz技术的日趋重视，开放了60GHz频段，掀起了世界各大科技公司以及相应研究机构对60GHz技术研究的浪潮。

60GHz通信系统的信号传输过程中，除了经历了信道的衰落以外，还要受到射频器件非线性因素的影响，这两个因素使在接收端系统的性能降低。60GHz毫米波无线通信系统中射频前端的非理想部分主要包括相位噪声，IQ幅度相位不平衡，功率放大器非线性失真等，相位噪声，实际上是对频率源频率稳定度的一种表征。通常情况下，频率稳定度分为长期频率稳定度和短期频率稳定度。所谓短期频率稳定度，是指由随机噪声引起的相位起伏或频率起伏。至于因为温度、老化等引起的频率慢漂移，则称之为长期频率稳定度。通常主要考虑的是短期稳定度问题，可以认为相位噪声就是短期频率稳定度，只不过是一个物理现象的两种不同表示方式。对于振荡器，频率稳定度是它在整个规定的时间范围内产生相同频率的一种量度。如果信号频率存在瞬时的变化，不能保持不变，那么信号源就存在着不稳定性，起因就是相位噪声。

在通信系统中，发送端与接收端都需要产生相应的载波以完成相应的射频与基带间的频谱转换。然而产生载波的晶体振荡器与锁相环存在一定的差异性，造成了载波频率与目标频率存在短时的随机差异，进而造成所产生的正弦波信号发生随机相位跳变，表现为相位噪声。对于正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplex，OFDM)通信系统相位噪声会产生公共相位误差(Common Phase Error，CPE)和载波间干扰(Inter Carrier Interference，ICI)；而单载波频域均衡(Single Carrier with Frequency Domain Equalization，SC-FED)系统相位噪声会产生公共相位误差CPE以及码间干扰(Inter Symbol Interference，ISI)。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于单载波频域均衡的相位噪声补偿抑制改进方法，提高信号传输的可靠性，降低误码率。

本发明基于通用近似消息传递(General Approximate Message Passing，GAMP)算法，GAMP算法是一种求解最大后验分布的算法，通过不断地迭代，得到样本已知的条件下的隐藏变量的均值与方差

为了便于本领域内技术人员对本发明技术方案的理解，首先对本发明采用的系统模型进行说明。

r＝PHs+n

其中r＝[r₁,r₂,…,r_N]^T是接收信号采样，为相位噪声矩阵，H是N×N的轮换Toeplitz矩阵，第1列为h＝[h₁,h₂,…,h_L,0_1×(N-L)]^T，s是发送符号序列，n是高斯白噪声。由于相位噪声的值很小，我们利用近似e^x≈1+x，将式(4-14)改写为

r＝(1+jΘ)Hs+n

其中Θ＝diag{[φ₁,φ₂,…,φ_N]^T}，对上式作进一步变换得到：