[发明专利]一种MIMO系统中共参考多通道相位噪声抑制方法

说明书

本发明公开了一种MIMO系统中共参考多通道相位噪声抑制方法，该方法包括：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状态；在发送信号中按预设周期插入导频序列，在接收端基于导频得到相位噪声的公共部分并进行补偿；针对相位噪声独立部分的各个联合状态，分别执行信号解调，通过后验对数似然值比较选择最佳结果输出。通过以上方法，可以显著提升MIMO系统共参考多通道相位噪声的抑制性能，从而为通过MIMO提升系统容量提供支撑。

技术领域

本发明涉及无线通信和信号处理领域，尤其涉及一种MIMO系统中共参考多通道相位噪声抑制方法。

背景技术

多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output，MIMO)技术通过在通信系统的发送端和接收端配置多根天线，结合空间复用实现多个数据链路并行传输，从而成倍提升系统的容量，被视作为第五/第六代移动通信(5G/6G)的核心技术之一，在无线接入网、无线承载网等多个领域都得到大量关注和实际应用。然而，随着通信频点逐步迈向毫米波、太赫兹等高频段，在上下变频过程中本振非理想特性导致的相位噪声十分显著，会大大降低MIMO系统的性能，因此需要设计方法对相位噪声进行抑制，才能发挥出通过MIMO提升系统容量的理论优势。

目前，针对MIMO系统的相位噪声抑制，主要考虑各通道之间为独立本振或共本振两种情况。对于独立本振情况，发送端和接收端各通道间的相位噪声互不相关，现有方法将其影响看作信道响应系数的实时相位变化，通过周期性插入导频，利用导频估计信道响应并根据信道系数的相位变化得到导频位置处的相位噪声，再结合插值拟合技术得到有效数据部分的相位噪声，然后在信号解调过程中进行多通道相位噪声抑制。然而，这种方法将相位噪声的自由度进行了扩展，考虑发送端和接收端的天线数分别为N_t和N_r，相位噪声自由度本身为N_t+N_r，而在以上方法下变为N_tN_r，难以保证较好的相位噪声估计和抑制性能；此外，这种方法需周期性地执行信道估计，导频开销大，对有效数据的吞吐率产生了明显影响。对于共本振情况，发送端和接收端各通道的相位噪声相同，相位噪声抑制可以采用类似于单输入单输出(Single-Input Single-Output，SISO)系统中的相关方法。不过，共本振结构需要对本振信号进行功率分配，对于高频段通信实现结构复杂，损耗大，成本高。

考虑性能和成本因素，MIMO系统中相对经济的生成本振信号的方式是在一个公共的参考低频本振源的激励下，对各个通道分别通过锁相环倍频到相应频点。这种情况下，只需将低频的参考信号进行功率分配，相关技术比较成熟，性能和成本都能得到较好保证。共参考架构下，MIMO各通道相位噪声可划分为两个部分，即来源于参考信号的公共部分和各通道倍频过程中额外产生的独立部分。现有技术方案缺乏针对共参考情况下MIMO系统的相位噪声抑制方法，采用传统针对独立本振和共本振情况下的方法虽然可以获得一定抑制能力，但存在性能较差的问题。基于以上问题，本发明设计一种MIMO系统中共参考多通道相位噪声抑制方法，以提高MIMO系统的通信性能，进而充分发挥通过空间复用提升传输容量的理论优势。

发明内容

本发明的目的在于提供一种MIMO系统中共参考多通道相位噪声抑制方法，以提高在 MIMO多通道共参考情况下的相位噪声抑制性能，支撑系统传输容量的提升。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

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；

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位置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；