[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

摘要

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。

主权项

1.一种massive MIMO‑OFDM上行系统中基于极化调制的相位噪声消除方法，其特征在于，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/TS；TS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；基站BS端对极化调制信号进行接收和解调，具体过程如下所示：第n个子载波上的极化调制信号为其中为通过极化星座映射之后的第n个子载波上的码元，P为用户的平均发射功率；极化调制信号采用Jones矢量表示为：其中，sH[n]和sV[n]分别为水平分量和垂直分量；所述第n个子载波上的极化调制信号s[n]的幅度比ψ和相位差φHV分别如下所示：φHV＝arctan(sV[n])‑arctan(sH[n])第n个子载波上的极化调制信号s[n]的幅度比ψ和相位差φHV即表征该极化调制信号s[n]的极化状态J；极化控制单元根据幅度比ψ和相位差φHV即(ψ,φHV)并通过功分器和移相器控制sH[n]和sV[n]的相对幅度和相位，以实现对s[n]的极化状态的控制，从而实现极化调制；将完成极化状态控制的极化调制信号送至OFDM调制器并由一对正交双极化天线即水平极化天线和垂直极化天线分别发射极化调制信号的水平分量和垂直分量至信道；基站BS端对极化调制信号进行接收和解调，具体过程如下所示：极化调制信号在接收端即基站BS端经过极化匹配接收，并经过OFDM解调器解调，得到接收信号如下所示：式中，下标i,n表示第i时刻，第n个子载波；下标i,l表示第i时刻，第l个子载波；Si,n表示第i时刻，第n个子载波上的极化调制信号；Si,l表示第i时刻，第l个子载波上的极化调制信号；P为发射功率，P＝1/M；Θ_i,n表示维度为M×M的对角矩阵，Θ_i,n＝diag{θ_i,n,...,θ_i,n}；且该矩阵Θ_i,n中的每个元素θ_i,n表示N个离散相位噪声采样值的第n个频域分量，Wi,n表示M×1的高斯白噪声矩阵；Hi,n表示双极化massive MIMO‑OFDM信道。