[发明专利]一种massive MIMO-OFDM上行系统中基于极化调制的相位噪声消除方法

说明书

本发明公开了一种massive MIMO‑OFDM上行系统中基于极化调制的相位噪声消除方法，属于无线通信技术领域。本发明设计了massive MIMO‑OFDM上行系统的收发端，通过在发射端部署正交双极化天线并发射极化调制信号，并在接收端部署对正交双极化天线接收和解调极化调制信号。在接收端，通过迫零接收，在的情况下，论证采用极化调制方案后，接收端相位噪声中子载波干扰项的功率和噪声的分布特性，最后证明极化调制接收信号所受相位噪声可转移至加性噪声处，消除了相位噪声的影响。本发明解决了massive MIMO‑OFDM上行系统受相位噪声影响导致的遍历容量降低的问题，同时也解决了重新设计低相位噪声本地振荡器所带来的高投入、终端成本价格增加的问题。

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤其是一种massive MIMO-OFDM上行系统中基于极化调制的相位噪声消除方法。

背景技术

随着无线宽带网络时代的到来，massive MIMO(多入多出)结合正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing，OFDM)技术的massive MIMO-OFDM上行系统，随着收发两端的天线数目的增加，其数据速率大幅增加的同时，发射功率也可大幅降低。这些增益的获得，是建立在精确的信道状态信息获取的基础上。在massive MIMO/massive MIMO-OFDM上行中，为获得信道状态信息，通常先发送导频信号，在接收端通过导频信号的先验信息估计信道状态，再利用信道在相干时间内不变的特性，在数据传输阶段于接收端采用最大比和并(maximum-ratio combining，MRC)、迫零(zero-forcing，ZF)或最小均方误差(minimum mean-square error，MMSE)等方法补偿信道，从而达到提升系统诸如吞吐量性能的目的。但相位噪声的存在，会令估计获得的信道状态信息中包含有相位噪声的影响。而在相干时间内，相位噪声是变化的，这就造成导频阶段信道估计信息与数据传输阶段的信道信息有所差异，导致massive MIMO-OFDM上行系统容量等性能的下降。

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，目前传统的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。

现有技术中，对massive MIMO-OFDM上行系统中相位噪声的研究主要集中在对相位噪声影响的建模，及相位噪声对系统容量影响的理论推导中；暂时没有对massive MIMO-OFDM上行系统中相位噪声消除的研究。

发明内容

为了克服上述现有技术中的缺陷，本发明提供一种massive MIMO-OFDM上行系统中基于极化调制的相位噪声消除方法，利用极化信号处理技术，将极化调制引入massiveMIMO-OFDM上行系统中，在基站BS端通过迫零算法ZF接收，在基站BS端天线数趋于无穷时，获得载波间干扰ICI功率趋于0，且噪声具有正态分布特性，进而消除相位噪声对massiveMIMO-OFDM上行系统的影响。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案，包括：

一种massive MIMO-OFDM上行系统中基于极化调制的相位噪声消除方法，

所述massive MIMO-OFDM上行系统为采用极化调制的单用户massive MIMO-OFDM上行系统，包括一个用户和一个基站BS；所述用户与所述基站BS之间采用正交频分复用技术即OFDM技术传输数据；所述massive MIMO-OFDM上行系统有N个子载波，子载波间的间隔为1/T_S；T_S为采样间隔时间；用户端配备两根天线即一对正交双极化天线，用于发射极化调制信号，分别为一根水平极化天线和一根垂直极化天线；且所述用户端的两根天线共用同一本振基站BS端配备M根天线；其中，M/2根为水平极化天线，另外M/2根为垂直极化天线；且所述基站BS端的M根天线共用同一本振；