一种分析OFDM信号计算和补偿载波间干扰的方法及系统技术方案

一种分析OFDM信号计算和补偿载波间干扰的方法及系统，包括：依据ZF准则进行信道均衡，获取接收信号频域估计结果，根据ML原则进行星座图解调，构建符号内噪声模型，CPE估计和补偿，ICI估计和补偿；上述分析OFDM信号计算和补偿载波间干扰的方法及系统，CPE估计和补偿与ICI估计和补偿两个模块可分别用开关打开和关闭，在DUT进行射频新能测试的时候，可通过CPE估计和补偿与ICI估计和补偿的打开关闭达到评估相位噪声对性能影响的方式，从而到达辅助芯片设计。利用符号解调前后的差异估计此卷积特性，并依照卷积特性进行补偿，当消除了ICI之后，信号的EVM会变得更小，符号的子载波星座图更接近与理想调制状态。更接近与理想调制状态。更接近与理想调制状态。

【技术实现步骤摘要】
一种分析OFDM信号计算和补偿载波间干扰的方法及系统


[0001]本专利技术涉及无线系统的信号分析和测试技术，特别涉及一种分析OFDM信号计算和补偿载波间干扰的方法及系统。

技术介绍

[0002]IEEE802.11系列(a/g/n/ac/ax/be)标准使用正交频分复用(OFDM：Orthogonal Frequency Division Multiplexing)作为调制技术，其优势在于通过频分复用实现高速串行数据的并行传输提升传输能力，多路正交子信道有效的对抗频率选择性衰落、干扰，以及支持多用户接入。与优点相比较，其缺点也比较明显，OFDM对子载波的正交性有严格的要求，当正交性被破坏后，则会引入载波间干扰(ICI:inter
‑
carrier interference)，多个子载波输出相位一致时，叠加信号瞬时功率会远超平均功率，导致较大的峰均比(PARA：peak
‑
to
‑
average ratio)，对放大器功率回退要求比较高。
[0003]综测仪是一种用来分析待测物(DUT：Device Under Test)矢量信号射频性能的设备，是一种精度很高的测试设备。DUT信号的功率，频谱，频率偏移等指标使用常规手段就可以分析出，但是对由晶振和频率合成器的非理想因素引起的相位噪声是很难评估的，而且相位噪声对信号质量的影响有公共相位噪声和载波间干扰两大类，哪一类影响占主要作用也是未知的。因而要求综测仪具备分析公共相位噪声和载波间干扰的影响，以及抑制它们影响的能力。
[0004]现有的相位噪声方案是基于循环前缀的线性内插算法，使用OFDM信号循环前缀与信号部分的重复性，用线性拟合的方式重建相位噪声，完成相应的补偿。但是循环前缀主要是用来消除OFDM符号间干扰，又容易受到多径时延的影响，因而用于估计和补偿相位噪声，某些场景下会起到反作用。

技术实现思路

[0005]基于此，有必要提供一种分析OFDM信号计算和补偿载波间干扰的方法。
[0006]同时，提供一种分析OFDM信号计算和补偿载波间干扰的系统。
[0007]一种分析OFDM信号计算和补偿载波间干扰的方法，包括：
[0008]获取频域估计：依据ZF准则完成信道均衡，获取接收信号频域估计结果，基于频域接收模型Y(k)＝H(k)*X(k)+W(k)，其中Y(k)是接收符号的频域表示，H(k)是信道响应，X(k)是发送符号的频域表示，W(k)是噪声干扰表示，获取X(k)的估计信道响应使用训练序列进行估计，估计结果用H(k)表示，接收符号的信道响应H(k)，忽略噪声项做X(k)的估计其中l
p
∈1,
…
,K，K为子载波总数，得到
[0009]星座图调解：根据ML原则进行星座图解调，根据星座点位置和调制方式，在调制方式对应的星座图上，利用格雷映射的特点，基于最大似然原则求得理想的星座点Z(k)，目标函数为其中p∈S,S是与调制方
式相关的位置集合；
[0010]构建模型：构建符号内噪声模型，当前符号内忽略白噪声的相位噪声模型为
[0011][0012]令那么
[0013]J(0)为J(r
‑
k)在r
‑
k时的表示，是相位噪声对时域信号影响的数学方式，Z(k)H(k)J(0)为公共相位误差CPE，为载波间干扰ICI，为求卷积运算符号；
[0014]CPE估计和补偿：CPE为公共相位噪声，对每个子载波的影响相同，由模型关系
[0015]和均衡关系化简后考虑相位部分，则有在星座图调解的结果下，当前公共相位为补偿方式为
[0016]ICI估计和补偿：考虑OFDM系统的子载波前后u个子载波影响，补偿CPE部分后，ICI模型简化为考虑2u+1个子载波的卷积模型，展开后为联立所有子载波，则有
[0017][0018]简写为X
CPE
＝Z*J，其中l
p
∈u,
…
,K
‑
u，K为子载波总数，
[0019]求解J的目标函数为
[0020]即J＝(Z
*
*Z)
‑1ZX
CPE
，
[0021]然后进行相位噪声补偿，补偿方式为
[0022][0023]其中k∈u,
…
,K
‑
u。
[0024]在优选实施例中，所述ICI估计和补偿中，u＝3。
[0025]在优选实施例中，所述星座图调解步骤中，当调制方式为QPSK时，S＝[
±1±
j]，当调制方式为16QAM时，S＝[
±1±
j,
±3±
3j,
±3±
j,
±1±
3j]，j为虚数单位。
[0026]在优选实施例中，所述ICI估计和补偿步骤中，对于子载波[1,
…
,u
‑
1,K
‑
u+1,
…
,K]，u小于Wi
‑
Fi系统保护子载波数，不进行处理。
[0027]在优选实施例中，若信号帧里有多个符号，每个符号都遍历获取频域估计、星座图调解、构建模型、CPE估计和补偿、ICI估计和补偿步骤。
[0028]在优选的实施例中，还包括：验证分析：载波间干扰补偿基于公共相位补偿的输出的前提下进行，使用综测仪分析DUT信号，对比不开启补偿、开启公共相位补偿开启载波间干扰补偿不同模式下的星座图形状和分析到的EVM结果。
[0029]在优选实施例中，所述验证分析步骤包括：分别启动或关闭CPE估计和补偿、ICI估计和补偿以评估哪类相位噪声对DUT影响更大，或同时启动CPE估计和补偿与ICI估计和补偿评估补偿相位噪声后DTU性能达到的效果。
[0030]一种分析OFDM信号计算和补偿载波间干扰的系统，包括：
[0031]获取频域估计模块：依据ZF准则完成信道均衡，获取接收信号频域估计结果，基于频域接收模型Y(k)＝H(k)*X(k)+W(k)，其中Y(k)是接收符号的频域表示，H(k)是信道响应，X(k)是发送符号的频域表示，W(k)是噪声干扰表示，获取X(k)的估计信道响应使用训练序列进行估计，估计结果用H(k)表示，接收符号的信道响应H(k)，忽略噪声项做X(k)的估计其中l
p
∈1,
…
,K，K为子载波总数，得到
[0032]星座图调解模块：根据ML原则进行星座图解调，根据星座点位置和调制方式，在调制方式对应的星座图上，利用格雷映射的特点，基于最大似然原则求得理想的星座点Z(k)，目标函数为其中p∈S,S是与调制方式相关的位置集合；
[0033]构建模型模块：构建符号内噪声模型，当前符号内忽略白噪声的相位噪声模型为
[0034][0035]令
[0036]那么...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种分析OFDM信号计算和补偿载波间干扰的方法，其特征在于，包括：获取频域估计：依据ZF准则完成信道均衡，获取接收信号频域估计结果，基于频域接收模型Y(k)＝H(k)*X(k)+W(k)，其中Y(k)是接收符号的频域表示，H(k)是信道响应，X(k)是发送符号的频域表示，W(k)是噪声干扰表示，获取X(k)的估计信道响应使用训练序列进行估计，估计结果用H(k)表示，接收符号的信道响应采用H(k)表示，忽略噪声项做X(k)的估计其中l
p
∈1,
…
,K，K为子载波总数，得到星座图调解：根据ML原则进行星座图解调，根据星座点位置和调制方式，在调制方式对应的星座图上，利用格雷映射的特点，基于最大似然原则求得理想的星座点Z(k)，目标函数为标函数为其中p∈S,S是与调制方式相关的位置集合；构建模型：构建符号内噪声模型，当前符号内忽略白噪声的相位噪声模型为令那么J(0)为J(r
‑
k)在r
‑
k时的表示，为相位噪声对时域信号影响的数学方式，Z(k)H(k)J(0)为公共相位误差CPE，为载波间干扰ICI，为求卷积运算符号；CPE估计和补偿：CPE是公共相位噪声，对每个子载波的影响相同，由模型关系和均衡关系化简后考虑相位部分，则有在星座图调解的结果下，当前公共相位为补偿方式为ICI估计和补偿：考虑OFDM系统的子载波前后u个子载波影响，补偿CPE部分后，ICI模型简化为考虑2u+1个子载波的卷积模型，展开后为联立所有子载波，则有简写为X
CPE
＝Z*J，其中l
p
∈u,
…
,K
‑
u，K为子载波总数，求解J的目标函数为
即J＝(Z
*
*Z)
‑1ZX
CPE
，然后进行相位噪声补偿，补偿方式为其中k∈u,
…
,K
‑
u。2.根据权利要求1所述的分析OFDM信号计算和补偿载波间干扰的方法，其特征在于，所述星座图调解步骤中，当调制方式为QPSK时，S＝[
±1±
j]，当调制方式为16QAM时，S＝[
±1±
j,
±3±
3j,
±3±
j,
±1±
3j]，j为虚数单位。3.根据权利要求1所述的分析OFDM信号计算和补偿载波间干扰的方法，其特征在于，所述ICI估计和补偿步骤中，u＝3。4.根据权利要求1所述的分析OFDM信号计算和补偿载波间干扰的方法，其特征在于，所述ICI估计和补偿步骤中，对于子载波[1,
…
,u
‑
1,K
‑
u+1,
…
,K]，u小于Wi
‑
Fi系统保护子载波数，不进行处理。5.根据权利要求1所述的分析OFDM信号计算和补偿载波间干扰的方法，其特征在于，若信号帧里有多个符号，每个符号都遍历获取频域估计、星座图调解、构建模型、CPE估计和补偿、ICI估计和补偿...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋芜，
申请(专利权)人：深圳市极致汇仪科技有限公司，
类型：发明
国别省市：