[发明专利]一种降低无线信道PMD效应影响的OFDM自适应极化调制方法

摘要

本发明公开了一种降低无线信道PMD效应影响的OFDM自适应极化调制方法,针对多载波通信场景下基于极化调制的OFDM系统受到无线信道PMD效应的影响而使得性能下降的问题，本发明首先给出了采用自适应极化调制的OFDM系统模型以及基本原理；其次，给出了PMD效应对基于极化调制的OFDM系统性能的影响，并提出了基于子载波分块的自适应极化调制机制发送端根据接收端发回的有关当前信道质量情况的反馈信息来计算出每一个子载波块的平均信噪比并与信噪比门限值对比，进一步选定每一个子载波块采用最优阶极化调制来传输数据。本发明能有效降低PMD效应对基于极化调制的OFDM系统中误码性能的影响。

主权项

一种降低无线信道极化模式扩散(PMD)效应影响的OFDM自适应极化调制方法，包括以下几个步骤：步骤一：在OFDM系统中对原始数据发射信息进行极化调制、解调；具体流程为：(1)对原始数据发射信息IT进行串并变换，并假设其中一个数据块有N个字符，表示为[x[0],x[1]，...，x[N‑1]]T；(2)对每个子载波上的数字序列采用极化调制器实现极化调制，完成数字序列到Mj阶极化状态星座的一一映射，Mj∈{2,4,8,16,32,64}，从而将N个数字序列转换为对应的极化状态序列；(3)对于其中的第k路子载波，经过极化调制器后的输出信号为式中，XH(k)为X(k)的第k路水平极化分量，XV(k)为X(k)的第k路垂直极化分量，将极化信号的水平分量和垂直分量分别送入上下两个支路，经OFDM调制器后得到OFDM信号，其中OFDM调制器完成了IFFT，加循环前缀等操作，变为模拟连续信号x(t)后经一对正交双极化天线发射，极化信号的两个分量会在信道中耦合为一路具有特定极化状态的极化信号；在此基础上采用信道估计器获得关于信道的状态信息，并反馈至发射端；(4)采用了与发射端相同的一对正交双极化天线，经天线接收的接收端极化信号经OFDM解调器处理后，得到接收端极化基带信号式中：YH(k)为Y(k)的第k路水平极化分量，YV(k)为Y(k)的第k路垂直极化分量，再由极化解调处理后，最后得到接收信息；步骤二：PMD效应对基于极化调制的OFDM系统性能的影响分析；假设发射极化状态为其中(δi,φi)称为极化相位描述子；经过附加PMD效应的无线信道后，在载波fn上相应的接收极化状态为：其中：载波fn上正交双极化天线之间的无线信道表征为RH和RV分别为发射信号到达水平极化接收天线和垂直极化接收天线经历的传播路径数，和为相应每一传播路径的时延，为在第r径上Y极化发射天线与X极化接收天线之间的信道复增益值；则相应的接收极化状态为：其中，和为到达水平极化接收天线的每一传播路径所经历的信道增益和时延，和为到达垂直极化接收天线的每一传播路径所经历的信道增益和时延；可以发现，当所有传播路径的时延都相等时，接收极化状态与频率fn无关，即不同频率的载波上具有相同的接收极化状态；否则，接收极化状态则为关于fn的函数，在不同的载波上将呈现出不同的接收极化状态，即呈现PMD效应；步骤三：基于子载波分块的自适应极化调制方法；具体为：(1)首先假设一共有NT个子载波，并且所有子载波分为NB组，即连续分组，初始化：计算各个子载波对应的信噪比SNRi，i＝1,2,…,NT，并根据每个子载波的频率附加不同程度的PMD效应；(2)设置信噪比门限，仿真得到加性高斯白噪声(AWGN)信道下每一种调制方式的误码率(BER)曲线，并将每种调制方式在目标BER下的门限值保存下来，记为然后计算各个子载波块的平均信噪比：SNRmean(j),j＝1,2,...,NB                 (7)(3)设置初始调制深度Rtarget，设置要分配的比特总数RT；(4)根据信噪比门限和各组SNRi确定相应的调制方式，得到：从中选择使ΔRi最小的Ri，Ri∈{1,2,3,4,5,6}，则初始分配了各个子载波上的比特数Ri，然后更新：(5)若Rsum≠RT，则调整Ri，直到Rsum＝RT； 调整方法为：若Rsum＞RT，找到最小的ΔRi且ΔRi>0，调整Ri＝Ri‑1                                    (11)若Rsum＜RT，找到最大的ΔRi且ΔRi<0，调整Ri＝Ri+1                                    (14)。