CN101394381A - 一种用于相位噪声补偿的自适应均衡器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及通信技术领域，公开了一种用于相位噪声补偿的自适应均衡器，包括：提取导频并计算通用相位噪声和信道估计值的功能单元，用于提取接收到的导频信息，计算各导频子载波上的通用相位噪声和信道估计值；解映射单元，用于对FFT后的数据进行星座点匹配；计算相位噪声和信道估计值的功能单元，用于将均衡解映射前的数据与均衡解映射后的数据进行比较，计算得到通用相位噪声和信道估计值；更新单元，用于通过可配置的低通滤波器更新接收的通用相位噪声和信道估计值；计算修正因子及更新的功能单元，用于计算修正因子，并利用该修正因子修正接收的通用相位噪声和信道估计值。本发明克服了通用相位噪声所产生的信道旋转，提高了信道估计的性能。

Description

一种用于相位噪声补偿的自适应均衡器

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种正交频分复用(OFDM)系统中用于相位噪声补偿的自适应均衡器。

背景技术

正交频分复用通信系统有着良好的抗符号间干扰(ISI)能力，但对载波的正交性却有着严格的要求。为了降低成本，移动终端中多采用廉价调谐器，因此相位噪声对OFDM系统的影响则不容忽视，通常将相位噪声定义为载波相位和本地晶振相位之差。由于廉价调谐器的功率谱不是理想的脉冲(Dirac)函数，而是具有一定的带宽，该带宽即为相位噪声的影响。

在单载波通信中，相位噪声产生的星座图旋转可简单的通过导频来校正；而在OFDM系统中，其作用与频偏类似，即都会产生载波间干扰(ICI)，不同点在于频偏所产生的ICI干扰系数在各OFDM符号中是相同的，而相位噪声产生的ICI干扰则随着OFDM符号而变化。由此可见，相位噪声产生的ICI干扰比频偏产生的干扰更难以消除。

由于相位噪声对OFDM系统的性能有着关键性的影响，它不仅会产生ICI同时会出现通用相角错误(CPE)，CPE会使信道估计值逐符号旋转，从而降低估计的准确性和系统性能。传统的解决方法没有采用当前的判决值来更新信道状态信息，因此如何充分利用已知信息，增强信道估计的准确性，提高系统性能，是一件非常有意义的事情。

发明内容

(一)要解决的技术问题

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种用于相位噪声补偿的自适应均衡器，以克服通用相位噪声所产生的信道旋转，提高信道估计的性能。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明提供了一种用于相位噪声补偿的自适应均衡器，该自适应均衡器包括：

提取导频并计算通用相位噪声和信道估计值的功能单元，用于提取接收到的导频信息，计算各导频子载波上的通用相位噪声和信道估计值，并将计算的结果送入计算修正因子及更新的功能单元；

解映射单元，用于对均衡器送入的FFT后的数据进行星座点匹配，将匹配得到的信号信息送入计算相位噪声和信道估计值的功能单元；

计算相位噪声和信道估计值的功能单元，用于将均衡、解映射前的数据与均衡、解映射后的数据进行比较，计算得到各子载波上的通用相位噪声和信道估计值，并将计算的结果送入更新单元；

更新单元，用于通过可配置的低通滤波器更新接收的各子载波上的通用相位噪声和信道估计值，并将更新后的通用相位噪声和信道估计值送入计算修正因子及更新的功能单元；

计算修正因子及更新的功能单元，用于计算修正因子，并利用该修正因子修正接收的通用相位噪声和信道估计值，然后将修正后的信息送入均衡器实现反馈均衡。

上述方案中，所述提取导频并计算通用相位噪声和信道估计值的功能单元计算各导频子载波上的通用相位噪声和信道估计值，通过对接收到的导频信息与已知的导频信息进行比较实现，计算得到的通用相位噪声和信道估计值表示为

其中l为正交频分复用信号的序号，p为正交频分复用信号中导频子载波的序号，

为通用相位噪声FFT后的变换估计值，0代表公共项，

为导频子载波上的信道估计值，X(p)为测量值，x(p)为导频符号，Np为导频序号的集合，该通用相位噪声和信道估计值p∈Np。

上述方案中，所述解映射单元对均衡器送入的FFT后的数据进行星座点匹配，是将均衡器送入的FFT后的数据解映射到最大似然的星座点上，得到匹配后的信号信息Π(X^eq(k))。

上述方案中，所述计算得到的各子载波上的通用相位噪声和信道估计值其中，X(k)为均衡前的数据，k为子载波的序号。

上述方案中，所述更新单元更新接收的各子载波上的通用相位噪声和信道估计值，用于减少估计方差，接收的通用相位噪声和信道估计值为

向计算修正因子及更新的功能单元送入的通用相位噪声和信道估计值为

其中λ为遗忘因子。

上述方案中，所述计算修正因子及更新的功能单元计算修正因子，通过将导频子载波上的通用相位噪声和信道估计值与接收自更新单元的通用相位噪声和信道估计值进行比较实现，修正因子

 p∈Np，其中1为符号序号；

所述计算修正因子及更新的功能单元利用该修正因子修正接收的通用相位噪声和信道估计值，通过对计算得到的修正因子进行平均，将得到的平均值与接收自更新单元的通用相位噪声和信道估计值相乘实现，修正因子的平均值为 $g_l=\frac{1}{\underset{p\∈\mathrm{Np}}{\mathrm{\Σ}}p}\underset{p}{\mathrm{\Σ}}{g}_{\mathrm{lp}},$ p为载波序号，修正后送入均衡器的通用相位噪声和信道估计值为

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：

1、本发明提供的这种用于相位噪声补偿的自适应均衡器，充分利用了解映射后的符号信息，通过低通滤波的方式反馈并在修正因子的作用下调整均衡器的均衡系数，实现自适应的相位噪声补偿，进而有效地克服通用相位噪声所产生的信道旋转，提高了信道估计的性能。

2、本发明提供的这种用于相位噪声补偿的自适应均衡器，充分利用了解映射后的符号信息，提高信道估计的准确度，具有设计新颖、实现简单，快速、准确的特点，可广泛应用于IEEE 802.11x、IEEE 802.16x及与其类似的多载波系统中。

附图说明

图1为本发明提供的用于相位噪声补偿的自适应均衡器的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

如图1所示，图1为本发明提供的用于相位噪声补偿的自适应均衡器的结构示意图，该自适应均衡器包括提取导频并计算通用相位噪声和信道估计值的功能单元301、解映射单元302、计算相位噪声和信道估计值的功能单元303、更新单元304和计算修正因子及更新的功能单元305。

其中，提取导频并计算通用相位噪声和信道估计值的功能单元301用于提取接收到的导频信息，计算各导频子载波上的通用相位噪声和信道估计值，并将计算的结果送入计算修正因子及更新的功能单元305。计算各导频子载波上的通用相位噪声和信道估计值，通过对接收到的导频信息与已知的导频信息进行比较实现，计算得到的通用相位噪声和信道估计值表示为

其中l为正交频分复用信号的序号，p为正交频分复用信号中导频子载波的序号，为通用相位噪声FFT后的变换估计值，0代表公共项，

为导频子载波上的信道估计值，X(p)为测量值，x(p)为导频符号，Np为导频序号的集合，该通用相位噪声和信道估计值

 p∈Np。

解映射单元302用于对均衡器送入的FFT后的数据进行星座点匹配，将匹配得到的信号信息送入计算相位噪声和信道估计值的功能单元303。对均衡器送入的FFT后的数据进行星座点匹配，是将均衡器送入的FFT后的数据解映射到最大似然的星座点上，得到匹配后的信号信息Π(X^eq(k))。

计算相位噪声和信道估计值的功能单元303用于将均衡、解映射前的数据与均衡、解映射后的数据进行比较，计算得到各子载波上的通用相位噪声和信道估计值，并将计算的结果送入更新单元304。计算得到的各子载波上的通用相位噪声和信道估计值

其中，X(k)为均衡前的数据，k为子载波的序号。

更新单元304用于通过可配置的低通滤波器更新接收的各子载波上的通用相位噪声和信道估计值，并将更新后的通用相位噪声和信道估计值送入计算修正因子及更新的功能单元305。更新接收的各子载波上的通用相位噪声和信道估计值，用于减少估计方差，接收的通用相位噪声和信道估计值为

向计算修正因子及更新的功能单元送入的通用相位噪声和信道估计值为

其中λ为遗忘因子。

计算修正因子及更新的功能单元305用于计算修正因子，并利用该修正因子修正接收的通用相位噪声和信道估计值，然后将修正后的信息送入均衡器400实现反馈均衡。计算修正因子通过将导频子载波上的通用相位噪声和信道估计值与接收自更新单元的通用相位噪声和信道估计值进行比较实现，修正因子 p∈Np，其中1为符号序号。利用该修正因子修正接收的通用相位噪声和信道估计值，通过对计算得到的修正因子进行平均，将得到的平均值与接收自更新单元的通用相位噪声和信道估计值相乘实现，修正因子的平均值为 $g_l=\frac{1}{\underset{p\∈\mathrm{Np}}{\mathrm{\Σ}}p}\underset{p}{\mathrm{\Σ}}{g}_{\mathrm{lp}},$ p为载波序号，修正后送入均衡器的通用相位噪声和信道估计值为

请再次参阅图1所示的相位噪声下的自适应均衡器示意图，其中包括：

1)提取导频并计算通用相位噪声和信道估计值单元301，用于提取接收到的导频信息，并将其与已知的信息做比较，得到各个导频子载波上的通用相位噪声和信道估计值

其中l为正交频分复用信号的序号，p为正交频分复用信号中导频子载波的序号，

为通用相位噪声FFT后的变换估计值，(0)代表公共项，

为导频子载波上的信道估计值，X(p)为测量值，x(p)为导频符号，Np为导频序号的集合：

     p∈Np                      (1)

2)解映射单元302，用于将均衡器送入的信号与星座图中的星座点做匹配，得到匹配后的信号信息Π(X^eq(k))，并将其送入计算相位噪声和信道估计值单元。

3)计算相位噪声和信道估计值单元303，将均衡前与解映射后的数据做比较，计算各个子载波上的通用相位噪声和信道估计值。其中X(k)为均衡前的数据，k为子载波的序号，

为计算出的相位噪声和信道估计值：

4)更新单元304，通过一可配置的低通滤波器更新303单元得到的各子载波上的通用相位噪声和信道估计值，目的在于减少估计方差，其中λ为遗忘因子，为303单元送入的通用相位噪声和信道估计值，

为305单元送入的修正后的通用相位噪声和信道估计值：

5)计算修正因子及更新单元305，通过将导频子载波上的通用相位噪声和信道估计值与304单元送来的相位噪声和估计信息做比较得到修正因子，并对其做平均后与304单元送入的通用相位噪声和信道估计值相乘对其进行修正，得到送入均衡器的通用相位噪声和信道估计值

其中g_lp为修正因子，l为符号序号，p为载波序号：

    p∈Np                (4)

$g_l=\frac{1}{\underset{p\∈\mathrm{Np}}{\mathrm{\Σ}}p}\underset{p}{\mathrm{\Σ}}{g}_{\mathrm{lp}}---\left(5\right)$

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1、一种用于相位噪声补偿的自适应均衡器，其特征在于，该自适应均衡器包括：

提取导频并计算通用相位噪声和信道估计值的功能单元，用于提取接收到的导频信息，计算各导频子载波上的通用相位噪声和信道估计值，并将计算的结果送入计算修正因子及更新的功能单元；

解映射单元，用于对均衡器送入的FFT后的数据进行星座点匹配，将匹配得到的信号信息送入计算相位噪声和信道估计值的功能单元；

计算相位噪声和信道估计值的功能单元，用于将均衡、解映射前的数据与均衡、解映射后的数据进行比较，计算得到各子载波上的通用相位噪声和信道估计值，并将计算的结果送入更新单元；

更新单元，用于通过可配置的低通滤波器更新接收的各子载波上的通用相位噪声和信道估计值，并将更新后的通用相位噪声和信道估计值送入计算修正因子及更新的功能单元；

计算修正因子及更新的功能单元，用于计算修正因子，并利用该修正因子修正接收的通用相位噪声和信道估计值，然后将修正后的信息送入均衡器实现反馈均衡。

2、根据权利要求1所述的用于相位噪声补偿的自适应均衡器，其特征在于，所述提取导频并计算通用相位噪声和信道估计值的功能单元计算各导频子载波上的通用相位噪声和信道估计值，通过对接收到的导频信息与已知的导频信息进行比较实现，计算得到的通用相位噪声和信道估计值表示为

其中l为正交频分复用信号的序号，p为正交频分复用信号中导频子载波的序号，

为通用相位噪声FFT后的变换估计值，0代表公共项，

为导频子载波上的信道估计值，X(p)为测量值，x(p)为导频符号，Np为导频序号的集合，该通用相位噪声和信道估计值

   p∈Np。

3、根据权利要求1所述的用于相位噪声补偿的自适应均衡器，其特征在于，所述解映射单元对均衡器送入的FFT后的数据进行星座点匹配，是将均衡器送入的FFT后的数据解映射到最大似然的星座点上，得到匹配后的信号信息∏(X^eq(k))。

4、根据权利要求1所述的用于相位噪声补偿的自适应均衡器，其特征在于，所述计算得到的各子载波上的通用相位噪声和信道估计值其中，X(k)为均衡前的数据，k为子载波的序号。

5、根据权利要求1所述的用于相位噪声补偿的自适应均衡器，其特征在于，所述更新单元更新接收的各子载波上的通用相位噪声和信道估计值，用于减少估计方差，接收的通用相位噪声和信道估计值为

向计算修正因子及更新的功能单元送入的通用相位噪声和信道估计值为

其中λ为遗忘因子。

6、根据权利要求1所述的用于相位噪声补偿的自适应均衡器，其特征在于，所述计算修正因子及更新的功能单元计算修正因子，通过将导频子载波上的通用相位噪声和信道估计值与接收自更新单元的通用相位噪声和信道估计值进行比较实现，修正因子

     p∈Np，其中1为符号序号；

所述计算修正因子及更新的功能单元利用该修正因子修正接收的通用相位噪声和信道估计值，通过对计算得到的修正因子进行平均，将得到的平均值与接收自更新单元的通用相位噪声和信道估计值相乘实现，修正因子的平均值为 $g_l=\frac{1}{\underset{p\∈N_p}{\mathrm{\Σ}}p}\underset{p}{\mathrm{\Σ}}{g}_{\mathrm{lp}},$ p为载波序号，修正后送入均衡器的通用相位噪声和信道估计值为

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