[发明专利]CO-OFDM系统中基于CP插值与CKF的相位噪声补偿方法

权利要求书

1.CO-OFDM系统中基于CP插值与CKF的相位噪声补偿方法，在第一阶利用循环前缀(Cyclic Prefix,CP)进行插值，消除了公共相位误差(Common Phase Error,CPE)噪声，对一阶补偿后的信号进行预判决，然后通过划分次符号，消除部分载波间干扰(Inter-Carrier Interference,ICI)，最后利用容积卡尔曼滤波(Cubature Kalman Filter,CKF)对信号的残余相位噪声进行处理，其特征在于，具体包括以下步骤：

(1)在初步补偿的是利用线性插值方法，该方法是基于传统的线性方法提出的，传统的线性插值在一个OFDM符号内只有一个线性插值点该方法能有效地估计相位噪声，但是在线宽较大的时候，相位噪声起伏较大，只通过一个有效的估计值已经无法准确的估计相位噪声值，本方法通过增加相位噪声的插值点数加大对相位噪声的消除力度；

首先利用在发送端插入导频来估计相位噪声，相位噪声的估计值表示为公式(1)：

其中，S_p为插入的导频，angle()运算为求复数的幅角，表示第m个OFDM符号的相位噪声的估计值，然后利用循环前缀与OFDM的关系计算出OFDM符号的第N_g个采样点与第N+N_g个采样点的相位噪声θ_m,1和θ_m,2，如公式所示初始条件：

第m个OFDM的相位估计值分为循环前缀部分和OFDM符号的相位噪声，循环前缀部分的相位噪声由θ_m-1,2和θ_m,1估计出，OFDM符号前半部分的相位噪声由和θ_m,1估计出，后半部分的相位θ_m,1噪声由和θ_m+1,1估计出，利用三个插值点估计出整个第m个OFDM符号的相位噪声估计值然后利用公式对信号补偿：

循环前缀插值方法能够消除CPE，但是随着线宽的增大，补偿的精度仍然不够，而且还会产生ICI，下面利用CKF对信号进行更进一步补偿；

对循环前缀插值方法纠正后的信号转到频域为R_m，进行试探性判决得到为将一阶试探性判决的结果转化为时域信号：

其中，Q(·)表示对信号进行试探性判决，F^H表示进行快速傅里叶逆变换，Δξ是试探性判决的判决误差，将试探性判决后的第m个信号分割成i个子符号，每个次符号对应长度L，L＝N/i，然后利用LS准则估计出每一对子符号的平均相位偏差Φ_m,n，表示为式(5)：

利用计算得到的Φ_m,n对循环前缀线性插值补偿后的OFDM符号r_m,n进行时域次符号处理：

(2)对次符号补偿后的信号和试探性判决后的信号输入到容积卡尔曼滤波进行进一步补偿，相位噪声和信号的时域表达式为：

上式为相位噪声中相邻两采样点间的增量，式中，w_m(n)为第m个OFDM第n个采样点的观测噪声，服从

整个容积卡尔曼滤波方法的实现过程总结如下：

步骤一 对相位噪声值与CKF方差值进行初始化；

步骤二 进行时间更新，对前一采样点的相位噪声与协方差值进行奇异值分解，获得对应的容积点，状态容积点，更新预测状态与预测方差；

步骤三 进行测量更新，根据容积点，状态容积点，更新预测状态与预测方差，获得测量方程的容积点、根据得到的容积点计算测量预测值、新息方差值和协方差估计值；

步骤四 根据求出的新息方差值和协方差估计值计算CKF增益；

步骤五 更新状态值和协方差值，重复步骤二计算出所有点，然后对整个OFDM系统进行抑制；

(3)通过对CPE相位噪声补偿的CP-LI-CPEC方法和对ICI相位噪声补偿的SCKF方法得到最终CP-LI-SCKF相位噪声补偿方法，最终补偿后的信号输出为：

上式中，得到的就是经过所提出的方法补偿后的信号。