[发明专利]一种MIMO系统中共参考多通道相位噪声抑制方法

权利要求书

1.一种MIMO系统中共参考多通道相位噪声抑制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S11，将MIMO共参考多通道相位噪声划分为公共部分和独立部分，针对独立部分构建一定数目的联合相位状态，并计算每个联合相位状态下的对数似然值和多通道解相关系数矩阵；所述的步骤S11具体为：

S111，将MIMO共参考多通道相位噪声划分为公共部分和独立部分，考虑发送端和接收端的天线数分别为N_t和N_r，建立MIMO共参考多通道相位噪声影响下的信号模型：

r(k)＝e^jθ(k)[ΔΘ_r(k)HΔΘ_t(k)Px(k)]+n(k)

θ_t,j(k)＝θ_t(k)+Δθ_t,j(k)(1≤j≤N_t)

θ_r,i(k)＝θ_r(k)+Δθ_r,i(k)(1≤i≤N_r)

θ(k)＝θ_t(k)+θ_r(k)

其中，θ_t,j(k)为第k时刻发送端第j通道的相位噪声，包括公共部分θ_t(k)和第j通道相位噪声的独立部分Δθ_t,j(k)；θ_r,i(k)为第k时刻接收端第i通道的相位噪声，包括公共部分θ_r(k)和第i通道相位噪声的独立部分Δθ_r,i(k)；θ(k)为第k时刻发送端相位噪声的公共部分θ_t(k)和接收端相位噪声的公共部分θ_r(k)之和；x(k)为第k时刻发送端各通道的发送信号，r(k)为第k时刻接收端各通道的接收信号，n(k)为第k时刻的加性高斯白噪声；P为N_t×N_t的预编码矩阵，满足上标H代表取共扼转置，为N_t×N_t单位矩阵；H为N_r×N_t的信道响应矩阵；ΔΘ_t(k)为第k时刻由发送端各通道相位噪声独立部分的指数所构成的对角矩阵，ΔΘ_r(k)为第k时刻由接收端各通道相位噪声独立部分的指数所构成的对角矩阵；

S112，将发送端各通道相位噪声的独立部分和接收端各通道相位噪声的独立部分组成向量

将其中的每个分量Δθ_m(k)，1≤m≤N_t+N_r离散化为Z_m个相位状态，记为相位状态且

S113，根据相位噪声独立部分各分量的相位状态，从每个分量中选择一个状态构建成一个联合状态ψ_z，1≤z≤Z，其中表示总体联合状态的数目；

S114，计算每一个联合状态ψ_z对应的对数似然值：

其中，υ是公共系数，λ_z是ψ_z对应的对数似然值，f(·)是似然函数，ψ_z,m为联合状态ψ_z中的第m个元素，为方差；

S115，计算每一个联合状态ψ_z对应的多通道解相关系数矩阵：

其中，W_z是ψ_z对应的多通道解相关系数矩阵，是ψ_z对应的等效响应矩阵，代表加性高斯白噪声的功率；

S12，在发送信号中按预设周期插入导频序列，在接收端估计出导频相位噪声的公共部分，通过插值拟合得到除导频处之外的有效数据相位噪声的公共部分，并进行补偿；所述的步骤S12具体为：

S121，在发送信号中按预设周期插入导频序列，建立相邻导频之间相位噪声公共部分的信号模型：

θ(aP+P)＝θ(aP)+Δθ(aP)

其中，导频密度为1/P，即当k＝aP时对应导频，这里a为整数，其余时刻对应有效数据；r(aP+P)是导频位置aP+P处的接收信号，θ(aP)和分别是导频位置aP处相位噪声的公共部分及对应的估计值，Δθ(aP)是导频位置aP+P处相位噪声公共部分相对于导频位置aP处相位噪声公共部分的变化量；x(aP+P)是导频位置aP+P处的已知的发送信号，n(aP+P)是导频位置aP+P处的加性高斯白噪声，是未知的等效响应矩阵；

S122，针对相位噪声独立部分各联合状态，估计相邻导频之间相位噪声公共部分的变化量，计算相应对数似然值；

其中，为导频位置aP+P处相对于位置aP处的第z个相位噪声公共部分变化量的初始估计值，总共得到Z个相位噪声公共部分变化量的初始估计值，Z是总体联合状态的数目；

S123，根据相位噪声公共部分变化量的大小、相位噪声独立部分各联合状态的对数似然值、以及接收信号误差大小，得到关于Δθ(aP)的Z个初始估计值对应的对数似然值：

其中，|·|²表示对各元素模的平方和，为Δθ(aP)的方差，是ψ_z对应的等效响应矩阵，代表加性高斯白噪声的功率，λ_z是每个联合相位状态下的对数似然值，是关于Δθ(aP)的第z个始估计值对应的对数似然值；

比较Z个对数似然值，选择最大的对数似然值，记标号为那么导频位置aP+P处相位噪声公共部分的最终估计值为：

通过插值得到有效数据相位噪声的公共部分；

S124，通过相位反旋，实现对相位噪声公共部分的抑制：

其中，为是插值后的任意时刻k处相位噪声公共部分的估计值，r(k)是抑制前的第k时刻接收端各通道的接收信号，r′(k)是对相位噪声公共部分抑制后的结果；

S13，针对相位噪声独立部分的各个联合相位状态，根据多通道解相关系数矩阵，分别对S12相位噪声公共部分补偿后的结果执行信号解调并计算后验对数似然值；将后验对数似然值最大的联合相位状态作为多通道相位噪声独立部分的估计结果，对应的解调结果作为最终输出；所述的步骤S13具体为：

S131，结合相位噪声独立部分各联合状态对应的多通道解相关系数矩阵W_z，以及对相位噪声公共部分抑制后的结果r′(k)，计算解相关结果为：

y_z(k)＝W_zr′(k),(1≤z≤Z)

其中，y_z(k)为第z个联合状态对应的解相关结果；

S132，对解相关结果执行判决解调，得到解调结果

S133，对于各联合状态下的解调结果计算后验对数似然值：

其中，λ_z是每个联合相位状态下的对数似然值，是ψ_z对应的等效响应矩阵，代表加性高斯白噪声的功率，Λ_z(k)是每个联合相位状态下的后验对数似然值；

S134，选择最大的后验对数似然值，记标号为那么时刻k相位噪声独立部分的估计值为最终的解调输出结构为