一種分布式IQ不平衡估計與抑制方法技術

本發明專利技術公開了一種分布式IQ不平衡估計與抑制方法。本方法為：對接收到的OFDM系統信號進行解調，輸出頻域的訓練信號S(k)和數據信號Y(k)；其中對于訓練信號S(k)，去除訓練信號S(k)中的調制信息，得到由IQ不平衡造成的干擾項J(k)；然后對該訓練信號S(k)所在幀中每一子載波，估計由發端和收端引起的IQ不平衡參數A(k)和B(k)；然后根據A(k)、B(k)對系統的IQ不平衡參數進行更新；對于頻域信號Y(k)進行信道均衡得到信號X然后對進行IQ不平衡的糾正。本發明專利技術適用范圍廣，可以估計和抑制發端或收端射頻電路中與頻點相關或不相關的IQ不平衡，同時能有效抵抗頻偏的影響且運算復雜度低。

【技術實現步驟摘要】
一種分布式IQ不平衡估計與抑制方法
本專利技術屬于數字通信領域，具體涉及一種用于OFDM(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing，正交頻分復用)通信系統中的IQ(同相正交支路)不平衡估計與抑制方法。
技術介紹
隨著數字通信系統的帶寬不斷增加，零中頻的射頻收發方案得到越來越多的應用。然而，IQ(同相正交支路)不平衡是零中頻方案的一個重要的問題，嚴重影響通信系統的性能。在發端的上變頻或收端的下變頻過程中，造成IQ不平衡的因素主要有兩個：第一，上下變頻過程中兩路晶振不完全正交，該因素造成與頻點無關的IQ不平衡；第二，實部(I路)和虛部(Q路)兩路信號所通過的放大器、濾波器等模擬器件不完全一致，該因素造成與頻點相關的IQ不平衡。在零中頻系統，尤其是還采用了OFDM和高階星座調制的系統中，IQ不平衡問題得到越來越多的研究。IQ不平衡會造成OFDM鏡像子載波之間的相互干擾，影響星座解調過程的正確性。然而，已有的IQ不平衡估計與抑制方法存在很多的局限性，例如：大多數算法僅僅研究了發端或收端的單端IQ不平衡問題；大多數算法僅僅研究了與頻點無關的IQ不平衡問題；大多數算法沒有考慮到載波頻率偏差對IQ不平衡估計與抑制的影響；大多數算法的運算復雜度很大，不利于硬件實現。
技術實現思路
本專利技術的目的在于避免上述已有方法的局限性，提出一種OFDM系統中的分布式IQ不平衡估計與抑制方法。本專利技術適用范圍廣，可以估計和抑制發端或收端射頻電路中與頻點相關或不相關的IQ不平衡，同時，能夠有效抵抗頻偏的影響且運算復雜度低。本專利技術的技術方案包括如下步驟：a)對接收到的第l幀中的訓練信號進行OFDM解調得到頻域信號S(k)，其中k為OFDM子載波編號，N為子載波總數；去除S(k)中的調制信息得到由IQ不平衡造成的干擾項J(k)，J(k)＝S(k)-S0(k)H(k)，其中H(k)為第l幀第k個子載波上的信道響應，S0(k)為第l幀第k個子載波上的調制信息；b)對每一個子載波，估計由發端和收端引起的IQ不平衡參數，即A(k)和B(k)，其中m＝round(2fΔ)，即2倍相對頻偏fΔ的四舍五入；c)根據第l幀估計到的IQ不平衡參數A(k)和B(k)，對系統IQ不平衡參數和進行更新，其中δ為大于0小于1的常數；d)對接收到的第l幀中的數據信號進行OFDM解調得到頻域信號Y(k)，并對其進行信道均衡得到信號對進行IQ不平衡的糾正得到送入后續模塊，完成信號的解調，其中符號‘*’代表對變量取共軛操作；e)接收機不斷接收到更多的幀，第l+1幀，第l+2幀，…，并重復以上4步。所述步驟a)和d)中,接收到的第l幀中包括訓練信號和數據信號兩個部分。但本專利技術不限于這種幀結構，例如，在某些通信系統中，訓練信號和數據信號為兩個獨立的幀，本專利技術同樣可以適用于這種幀結構。所述步驟a)中，調制信息S0(k)可以通過判決反饋得到，也可以是收發兩端均已知的信息；信道響應H(k)可以通過各種信道估計算法得到。所述步驟b)中，相對頻偏fΔ可以通過各種頻偏估計算法得到。所述步驟c)中的更新方法為指數加權滑動平均，其中δ為常數，δ越大，IQ不平衡的估計速度越快；δ越小，IQ不平衡的估計精度越高。在本步驟中，可以采用其他的更新方法，如算術平均，其中l為變量，代表接收到了l個包含訓練符號的幀。上述方法給出了同時解決收端和發端的IQ不平衡估計與抑制方法；上述方法經過簡單修改，既可以適用于收端的IQ不平衡估計與抑制，也適用于發端的IQ不平衡估計與抑制；比如步驟b)中只估計A(k)或B(k)，進行迭代更新后，進行步驟d)中對進行糾正時減去相應的項或本專利技術的有益效果在于：1、本專利技術充分利用了IQ不平衡的時變緩慢特性，通過多幀分布式估計，可以得到更高的IQ不平衡估計精度，從而提高IQ不平衡的抑制效果。2、本專利技術在頻域對發端和收端的IQ不平衡參數進行了估計，可以適應于與頻點相關或與頻點不相關的IQ不平衡場景，同時本專利技術考慮了頻偏對IQ不平衡估計與抑制的影響，更加符合實際的應用場景。3、本專利技術的實現復雜度低，僅有少量的乘除法操作，利用硬件實現。附圖說明圖1兩種適用于本專利技術的幀結構示例；(a)一個幀包括訓練信號和數據信號兩部分的場景；(b)訓練信號與數據信號位于不同幀內的場景；圖2本專利技術的算法流程圖；圖3本專利技術的性能仿真圖。具體實施方式以下結合附圖詳細說明本專利技術所述的分布式IQ不平衡估計與抑制方法，但不構成對本專利技術的限制。圖1給出了本專利技術適用的兩種幀結構場景示例，在場景(a)中，一個幀包括訓練信號和數據信號兩部分；在場景(b)中，存在兩種幀，分別包含訓練信號或數據信號。圖2為本專利技術的算法流程。結合圖2，本專利技術的IQ不平衡估計與抑制方法的實現流程為：接收到的信號首先進行OFDM解調，即進行FFT操作；根據不同的幀結構，輸出頻域的訓練信號S(k)和數據信號Y(k)，分別用于IQ不平衡的估計以及數據信息的傳送。訓練信號S(k)用于IQ不平衡參數的估計，首先從S(k)去除調制信息，得到由IQ不平衡引起的干擾項J(k)；然后根據干擾項J(k)計算發端和收端的IQ不平衡參數，完成該幀的IQ不平衡估計；最后該幀估計到IQ不平衡估計結果對系統中存儲最終的IQ不平衡參數和進行更新。數據信號Y(k)在解調過程需要進行IQ不平衡的抑制，首先對Y(k)進行均衡；然后由均衡后的數據和系統中存儲的IQ不平衡參數計算出IQ不平衡的干擾大小；最后從均衡數據中減去干擾大小，完成IQ不平衡的抑制并送入后續的解調模塊。圖3為本專利技術的性能仿真圖，該仿真采用4096QAM，可以看到系統存在IQ不平衡時，系統將無法工作(圖中方形標記實線)，誤碼率很高，采用本專利技術提出的IQ不平衡估計與抑制算法之后，性能得到明顯改善(圖中圓形標記實線)，與IQ不平衡不存在的情況相比(圖中無標記實線)，本專利技術糾正后僅僅有1dB的性能損失。以上所述的具體實施方式，對本專利技術的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本專利技術的具體實施方式而已，并不用于限定本專利技術的保護范圍，凡在本專利技術的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本專利技術的保護范圍之內。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種分布式IQ不平衡估計方法，其特征在于，對接收到的OFDM信號進行解調，輸出頻域的訓練信號S(k)，k為OFDM子載波編號，N為子載波總數；然后去除訓練信號S(k)中的調制信息，得到由IQ不平衡造成的干擾項J(k)；然后對該訓練信號S(k)所在幀中每一子載波，估計由發端引起的IQ不平衡參數A(k)和由收端引起的IQ不平衡參數B(k)，其中，H(k)為訓練信號S(k)所在幀中第k個子載波上的信道響應，S0(k)為訓練信號S(k)所在幀中第k個子載波上的調制信息，m＝round(2fΔ)，即2倍相對頻偏fΔ的四舍五入；然后根據IQ不平衡參數A(k)對系統的IQ不平衡參數進行更新、根據IQ不平衡參數B(k)對系統的IQ不平衡參數進行更新。

【技術特征摘要】
1.一種分布式IQ不平衡估計方法，其特征在于，對接收到的OFDM信號進行解調，輸出頻域的訓練信號S(k)，k為OFDM子載波編號，N為子載波總數；然后去除訓練信號S(k)中的調制信息，得到由IQ不平衡造成的干擾項J(k)；然后對該訓練信號S(k)所在幀中每一子載波，估計由發端引起的IQ不平衡參數A(k)和由收端引起的IQ不平衡參數B(k)，其中，H(k)為訓練信號S(k)所在幀中第k個子載波上的信道響應，S0(k)為訓練信號S(k)所在幀中第k個子載波上的調制信息，m＝round(2fΔ)，即2倍相對頻偏fΔ的四舍五入；然后根據IQ不平衡參數A(k)對系統的IQ不平衡參數進行更新、根據IQ不平衡參數B(k)對系統的IQ不平衡參數進行更新；其中，根據公式對OFDM系統的IQ不平衡參數進行更新；根據公式對OFDM系統的IQ不平衡參數進行更新；δ為大于0小于1的常數。2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述干擾項J(k)＝S(k)-S0(k)H(k)。3.一種分布式IQ不平衡估計與抑制方法，其特征在于，對接收到的OFDM系統信號進行解調，輸出頻域的訓練信號S(k)和數據信號Y(k)；k為OFDM子載波編號...

【專利技術屬性】
技術研發人員：趙輝，張誠，李斗，趙玉萍，李紅濱，
申請(專利權)人：北京大學，北京三梯通網絡技術有限公司，北京瀚諾科技有限公司，
類型：發明
國別省市：北京;11