[发明专利]一种消除OFDM系统CPE的差分极化调制方法

说明书

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，特别涉及极化调制技术和OFDM系统中的相位噪声。具体地说，是指一种消除OFDM系统CPE的差分极化调制方法。

背景技术

随着无线宽带网络时代的到来，正交频分复用（Orthogonal frequency division multiplexing，OFDM）技术作为一种高效的多载波技术得到了广泛应用，其具有高频谱利用率，对码间干扰（inter-symbol interference，ISI）有较好的抑制性能，对多载波造成的多径效应有较好的鲁棒性。但OFDM系统中本地振荡器由于受到噪声和扰动导致输出不理想，会产生相位噪声（Phase Noise,PHN），造成OFDM系统接收信号子载波星座发生公共相位误差（Common Phase Error，CPE），导致误比特率（Bit Error Ratio，BER）的上升。

现有解决CPE对接收信号影响的技术主要有：本地振荡器（Local Oscillator，LO）硬件设计、基于导频估计补偿法、自消除法、面向判决补偿法等。这些抑制CPE的方法中各自有不足之处，如LO硬件设计需要更多的资金支持，会使设备变的更加昂贵；基于导频估计补偿法，需要对导频额外设计，并在接收端需要额外的开销对导频中携带的信息进行提取和处理，时延较大，在高速通信中实用性差；面向判决补偿法依赖于码元间的相关性，对判决误差较敏感，如码元间变化较大时，会造成很大误差，且复杂度较高；自消除法的频谱只有采用传统调制的OFDM系统的一半，存在频谱效率极低的问题。因此，目前现有的OFDM系统中PHN抑制消除的技术普遍存在消耗大，复杂度高等问题，在实际应用中存在明显缺陷，不具有普遍适用性。

发明内容

为了降低CPE对接收信号BER的影响，本发明提供了一种使用差分极化调制（Differential Polarization Shift Keying，DPOLSK）技术的CPE消除方法，应用于OFDM系统中。

随着无线通信系统中双极化天线的普遍应用，使用极化调制来传输无线信号也变得可能。但目前传统调制技术都是使用载波的幅度、相位或频率来承载调制信号的信息，而同样能反映信号本质属性的矢量信息——极化信息却未被利用，这造成了对信号固有信息利用的重大损失。本发明利用信号的极化域，提出采用同时同频传输极化信号，并在接收端反相差分解调的DPOLSK(见参考文献[1]:Kohichi Tamura,Stephen B.Alexander,Vincent W.S.Chan,and Don M.Boroson,“Phase-Noise-Canceled Differential Phase-Shift-Keying(PNC-DPSK)for Coherent Optical Communication System,”Journal of Ligthwave Technology,Vol.8,No.2,pp.691-698,May1990.和参考文献[2]:Yoh Imai,Keigo Iizuka,and Robert T.B.James,“Phase-Noise-Free Coherent Optical Communication System Utilizing Differential Polarization Shift Keying(DPolSK),”Journal of Ligthwave Technology,Vol.8,No.5,pp.190-201,February1990)消除CPE方案。在发射端通过极化调制产生的极化信号，利用该信号两分量的相位差携带发射信息。在接收端接收极化信号两分量受CPE影响，其星座旋转角度相等，利用反相可使其中一路分量星座旋转方向相反，再通过差分相乘抵消星座旋转，达到消除CPE的目的，同时解调出发射信息。本发明无需获取相位噪声的先验信息，不用复杂的预估算法，实时性强，由于利用极化信号的正交分量同时通信传输信息，采用本发明的OFDM系统与采用传统调制OFDM系统的频谱效率相同。该方法利用载波信号的极化特征来承载调制信息，设计了应用于OFDM系统中的差分极化调制解调方法，用于消除CPE对OFDM接收信号的影响，降低了系统的BER。

本发明提供的所述的消除OFDM系统CPE的差分极化调制方法，具体步骤如下：

第一步，对原始数据信息进行极化调制，将原始数据信息调制为发射极化信号X[k]，