一種高階連續(xù)極化調(diào)制的pdl效應(yīng)補(bǔ)償方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于無線通信技術(shù)領(lǐng)域，是一種基于預(yù)補(bǔ)償?shù)膶筎OL效應(yīng)的方法，尤其 設(shè)及一種高階連續(xù)極化調(diào)制的TOL效應(yīng)補(bǔ)償方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在無線通信系統(tǒng)中，無線信號傳播環(huán)境本身的復(fù)雜性，導(dǎo)致了無線信道特性十分 復(fù)雜。然而，復(fù)雜的無線信道特性隨之而來將產(chǎn)生復(fù)雜多變的去極化效應(yīng)，如極化模式 色散（PolarizationModeDispersion:PMD)極化相關(guān)衰減（PolarizationD巧endent Loss:PDL)效應(yīng)，將嚴(yán)重影響發(fā)射信號的極化狀態(tài)。在單載波條件下，信道去極化特性上表 現(xiàn)出來的功率衰減特性，稱之為極化相關(guān)衰減PDL。研究者發(fā)現(xiàn)，在單載波場景下的高階連 續(xù)極化調(diào)制受到TOL作用后，信號到達(dá)接收機(jī)前會發(fā)生極化狀態(tài)的旋轉(zhuǎn)和收縮或擴(kuò)散，該 樣使得高階連續(xù)極化調(diào)制MCPM的星座結(jié)構(gòu)發(fā)生失真，從而降低接收端正確接收的數(shù)據(jù)速 率，最終導(dǎo)致高階連續(xù)極化調(diào)制MCPM性能的惡化。
[0003] 在高階非連續(xù)極化調(diào)制中，研究者提出了基于預(yù)補(bǔ)償?shù)膶筎OL效應(yīng)的算法。 DongWei等人(DongWei,ChunyanFeng,CailiGuoandFangfangLiu,"Apower amplifierenergyefficientpolarizationmodulationschemebasedontheoptimal pre-compensation, "IE邸CommunicationsLetters, 2013:513-516)指出預(yù)補(bǔ)償因子e 越大，接收端信號的極化狀態(tài)的星座點(diǎn)距離越大，星座結(jié)構(gòu)失真越小，而所補(bǔ)償后的極化狀 態(tài)將會遭受更加嚴(yán)重的功率衰減，該樣使得在補(bǔ)償過程中無法同時兼顧功率衰減與星座失 真，星座失真的降低必將帶來嚴(yán)重的功率的衰減。除此之外，基于信道的變化采用自適應(yīng)的 方法選取極化調(diào)制的調(diào)制階數(shù)來有效對抗TOL效應(yīng)的影響，因而其調(diào)制階數(shù)是隨信道條件 變化的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明提供了一種基于TOL去極化信道的高階連續(xù)極化調(diào)制技術(shù)下的預(yù)補(bǔ)償方 法，目的是降低TOL效應(yīng)對MCPM的影響。
[0005] 根據(jù)高階連續(xù)極化調(diào)制連續(xù)極化狀態(tài)實(shí)現(xiàn)機(jī)理，即相位差一定的條件下，通過幅 度比即極化角的連續(xù)實(shí)現(xiàn)極化狀態(tài)連續(xù)，極化矢量是在龐加萊球上沿同一個大圓連續(xù)轉(zhuǎn) 動。由于無線信道的TOL效應(yīng)作用，MCPM的極化狀態(tài)在發(fā)送符號間隔內(nèi)將產(chǎn)生不同程度的 衰減。從降低TOL效應(yīng)對MCPM的影響出發(fā)，本發(fā)明提出了一種基于預(yù)補(bǔ)償?shù)膶筆DL效應(yīng) 的方法，即W最大化極化角的準(zhǔn)則得到最佳補(bǔ)償因子，在接收端保證較大的判決區(qū)域，從而 有效地減小TOL效應(yīng)對誤碼率的影響。
[0006] 本發(fā)明所述的一種高階連續(xù)極化調(diào)制的TOL效應(yīng)補(bǔ)償方法；在發(fā)射端通過對發(fā)射 的MCPM信號的連續(xù)極化狀態(tài)進(jìn)行預(yù)補(bǔ)償來減少信道矩陣特征值的差異程度，從而使接收 端信號的極化狀態(tài)的星座點(diǎn)距離增大，星座結(jié)構(gòu)失真減小，MCPM性能提高。
[0007] -種高階連續(xù)極化調(diào)制的TOL效應(yīng)補(bǔ)償方法，具體步驟如下：
[0008] 步驟一：對極化狀態(tài)映射單元輸出的連續(xù)極化狀態(tài)進(jìn)行補(bǔ)償；
[0009] (1)由于高階連續(xù)極化調(diào)制是通過一個大圓上的極化狀態(tài)的前后變化來承載信 息的，因此無線信道經(jīng)奇異值分解后得到的酉矩陣U和V造成連續(xù)極化狀態(tài)矢量的旋轉(zhuǎn)并 不影響接收端對高階連續(xù)極化調(diào)制信號的解調(diào)，可W忽略酉矩陣對連續(xù)極化調(diào)制信號的影 響，從而可W將接收機(jī)接收到的高階連續(xù)極化調(diào)制信號簡化為：
[0010]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種高階連續(xù)極化調(diào)制的PDL效應(yīng)補(bǔ)償方法，具體步驟如下： 步驟一：對極化狀態(tài)映射單元輸出的連續(xù)極化狀態(tài)進(jìn)行補(bǔ)償； 假設(shè)在發(fā)射端能夠完全獲得信道信息，且在每一個發(fā)送符號間隔內(nèi)信道信息保持不 變，根據(jù)發(fā)射端獲得的信道信息，對極化狀態(tài)映射單元輸出的連續(xù)極化狀態(tài)進(jìn)行補(bǔ)償； m烙培盼和,培盼剎的高階連錄極仆,i固制佶馬簡仆,為.
其中
，(〃/<)為高階連續(xù)極化調(diào)制的發(fā)射信號的連續(xù) 極化狀態(tài)；Xl(t)和&(〇分別表示發(fā)射信號連續(xù)極化狀態(tài)的兩個分量，A表示信號的幅值， γ (t)為電場極化相位描述子，tany (t)記為電場矢量的幅度比，μτα)表示持續(xù)時間為T 的單位矩形函數(shù)，！；表示符號間隔；λ JP λ 2為R = H(t)*H(t) Η的最大與最小特征值：
其中：λ> λ 2>〇 ; (2) 根據(jù)高階連續(xù)極化調(diào)制接收端極化狀態(tài)所受的無線信道PDL效應(yīng)的影響，以及發(fā) 射端獲得的信道信息，對發(fā)射機(jī)極化狀態(tài)映射單元輸出的極化狀態(tài)進(jìn)行補(bǔ)償，即對每一時 刻的連續(xù)極化狀態(tài)乘以預(yù)補(bǔ)償矩陣記為C p:
其中，ε為預(yù)補(bǔ)償因子，1彡ε彡 (3) 經(jīng)預(yù)補(bǔ)償后無線信道對高階連續(xù)極化調(diào)制的連續(xù)極化狀態(tài)的影響為：
其中，矩陣。
表示經(jīng)預(yù)補(bǔ)償后的 無線信道對高階連續(xù)極化調(diào)制信號的影響； (4) 以最大化極化角的準(zhǔn)則得到最佳預(yù)補(bǔ)償因子，具體表示為： /= max y(t) (5) 步驟二：在接收端采樣，根據(jù)采樣得到的極化狀態(tài)的極化角得到相應(yīng)的最佳預(yù)補(bǔ)償； (1) 假設(shè)接收端的采樣是在發(fā)送符號傳輸結(jié)束時刻進(jìn)行的采樣，得到： ，,=丨!^(6) (2) 計算得到相應(yīng)的最佳預(yù)補(bǔ)償ε :
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高階連續(xù)極化調(diào)制的PDL效應(yīng)補(bǔ)償方法，接收端不同采 樣時刻的極化狀態(tài)的極化角不同，以M = 2即2CPM為例，進(jìn)行說明： 當(dāng)M = 2時，發(fā)送端在每個符號結(jié)束時刻進(jìn)行采樣得到的極化狀態(tài)的極化角表示如 下：
其中，n e (〇, 1，2, "·，Μ/2); 受信道PDL效應(yīng)作用后，接收端對極化狀態(tài)采樣得到的極化角為：
對信道進(jìn)行預(yù)補(bǔ)償后，接收端的極化角是關(guān)于ε的函數(shù)：
發(fā)送端在每個符號結(jié)束時刻進(jìn)行采樣得到極化狀態(tài)的極化角，進(jìn)而計算得到判決角表 示如下：
且始終滿足Θ π /2 ; 受信道PDL效應(yīng)作用后，
對信道進(jìn)行預(yù)補(bǔ)償后，
對比極化角2γ (t)與判決角Θ ^的關(guān)系，兩者滿足： 2 θ〇= Δ2γ (t) (14) 分別將受信道PDL效應(yīng)影響后計算得到的Qtl和對信道進(jìn)行預(yù)補(bǔ)償后計算得到的Θ ^ 代入公式Π 5),最終犋SI 2CPM的誤碼鑾，
tun 式中，》(〇 = 2eos彳n = 2，Θ 1= jt/2，Θ。的大小取決于采用的調(diào)制階數(shù)，受 tan Θ 信道PDL效應(yīng)的影響，判決區(qū)域的大小不再是均等的M份，8卩π/M，而是需要根據(jù)不 同的調(diào)制階數(shù)M，在每個采樣時刻計算得到Θ ^的大小，進(jìn)而計算得到誤碼率。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種針對高階連續(xù)極化調(diào)制中PDL效應(yīng)的補(bǔ)償方法。首先，分析了PDL效應(yīng)對高階連續(xù)極化調(diào)制信號的影響。其次，提出了采用預(yù)補(bǔ)償消除PDL效應(yīng)的方法。在該方法中，由于接收端判決區(qū)域的劃分與接收到的極化狀態(tài)的極化角密切相關(guān)，為了獲得最優(yōu)的補(bǔ)償效果，設(shè)計了以最大化極化角為判決準(zhǔn)則的最優(yōu)預(yù)補(bǔ)償因子。最后，理論和仿真分析得到，該方法能夠有效提升受PDL效應(yīng)影響的高階連續(xù)極化調(diào)制的誤碼性能，進(jìn)而提升高階連續(xù)極化調(diào)制的頻譜效率。
【IPC分類】H04L27-36
【公開號】CN104836774
【申請?zhí)枴緾N201510179004
【發(fā)明人】曾志民, 李若萌, 劉芳芳, 馮春燕
【申請人】北京郵電大學(xué)
【公開日】2015年8月12日
【申請日】2015年4月16日