[发明专利]一种单载波THP-FTN系统相位噪声估计与消除方法

说明书

本发明公开了一种单载波THP‑FTN系统相位噪声估计与消除方法，属于FTN通信领域。本发明基于导频辅助实现相位噪声消除，发送端在进行THP预编码时，检测符号编号k是否为导频间隔的整数倍，若是，则基于本发明所设置的导频调整方式配置预编码序列的第k个符号，该导频调整方式为导频符号能量缩减PSER导频调整方式或导频符号相位旋转PSPR导频调整方式；否则，对指定符号进行模处理得到预编码序列的第k个符号。接收端在执行相噪消除处理时，先通过对应的导频调整方式的提取方式获取导频位置的相位噪声，再根据导频位置的相位噪声内插得到信号的相位噪声估计值，最后进行相噪补偿。本发明通过改变导频符号幅度和相位，避免了THP预编码的取模模块破坏导频的幅度和相位。

技术领域

本发明属于单载波超奈奎斯特(faster-than-Nyquist，FTN)通信领域中的导频符号辅助的相位噪声消除技术领域，具体涉及一种单载波THP(Tomlinson-HarashimaPrecodin，THP)的FTN系统相位噪声估计与消除方法。

背景技术

对于FTN传输技术，其在发射端脉冲成型过程中，将符号间隔压缩到小于Nyquist准则限定的最小间隔，从而提升数据传输速率。由于突破了Nyquist准则，FTN调制也在数据符号之间引入了符号间串扰(inter-symbol interference,ISI)。为了消除ISI，最大似然检测(MLSE)和最大后验检测(MAP)具有理论上最优性能，但实现复杂度关于ISI长度呈指数增长。线性均衡方法，如迫零(ZF)均衡、最小均方误差(MMSE)均衡，虽然实现复杂度低，但是其对抗ISI能力有限，因而，利用FTN技术可实现的容量增益较低。不同于无线信道引入的ISI，FTN引入的ISI由成型脉冲和压缩因子共同决定。因而，FTN-ISI在发射机是已知的。利用此先验信息，FTN-ISI可以在发端预消除，从而简化接收机设计。THP是多输入多输出(MIMO)系统中一种常用的发射端干扰预消除技术，如图1所示，其包含两部分：干扰线性消除和信号限幅。信号限幅通过一取模器实现，其将输出信号的实部和虚部均限制在区间。表示传输信号幅度上限，限幅处理有效限制由于预消除导致的功率损失。目前，THP技术已经被学者应用于FTN系统，研究显示，接收机在实现低复杂度解调的同时，解调性能也优于线性均衡方案。

在通信系统中，完成基带调制后，基带信号会调制到载波上得到射频信号。接收机接收来自发射机的射频信号，依次完成下变频、基带信号解调、译码，得到发送信息比特的估计。射频链路中某些处理单元，如上下变频器，会在信号中引入相位噪声。对于高阶QAM(Quadrature Amplitude Modulation)调制，如1024-QAM，其对链路干扰比较敏感。相位噪声对高阶QAM通信系统影显著。为了对抗相噪，目前通信系统中常用方法是在发送符号序列中周期插入已知符号(或者称为导频符号)，如图2所示。Nyquist系统中导频符号一般来自于QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)星座，且导频符号和数据符号具有相同的能量。在接收端，首先通过计算发射导频和接收导频之间的相位差来估计导频位置处的相位噪声，接着通过内插方法估计数据符号位置处相位噪声。常用内插方法包括线性内插，维纳内插。

在本发明的技术方案的实现过程中，发明人发现：在THP-FTN系统中，导频和数据符号经过相同的信号处理，如THP干扰预消除和FTN调制。若THP-FTN系统相噪估计导频仍沿用QPSK符号，则导频符号经过干扰消除后，信号实部和虚部范围可能超过进而，取模器限幅处理会破坏导频符号的幅度和相位。然而，这种破坏机理在接收端未知，进而传统的导频位置处相位噪声测量方法失效。基于QPSK符号的导频设计不适用于THP-FTN系统。

发明内容

本发明提供了一种单载波THP-FTN系统相位噪声估计与消除方法，从而在单载波THP-FTN系统的接收端利用导频正确估计相位噪声。

本发明采用的技术方案为：

一种单载波THP-FTN系统相位噪声估计与消除方法，包括下列步骤：