[发明专利]频率相关的IQ不平衡估计

说明书

技术领域

本发明一般涉及无线通信系统接收器，并且具体地涉及用于估计接收的无线通信信号中的频率相关的IQ不平衡的系统和方法。

背景技术

现代无线通信系统通过将数据调制到射频（RF）载波上来跨空中接口发射数字数据（包括数字化的话音信号）。接收器接收和处理RF信号以恢复数据。除了数据以外，接收的信号还包括必须被量化（或被估计）并被消除的损伤，例如干扰和噪声。这些损伤不但由于跨空中接口的传输而产生（例如，多径干扰、来自其它信号的干扰、来自信道的噪声），而且产生于处理接收的信号的RF和模拟接收器电路中。感兴趣的RF和模拟电路损伤（此后被称为RF损伤）包括相位噪声、载波频率偏置以及特别是IQ不平衡。

为了帮助接收器评估信道条件以消除信道引起的干扰，已知的是：发射已知的参考信号，已知的参考信号也称为导频。在正交频分复用（OFDM）系统中，定义了两种类型的导频结构，如图1所示。所谓的块状导频排列包括在特定的周期内插入OFDM符号的每个子载波中的导频音。因此，块状导频是频率连续而时间分隔的。在慢衰落信道下，块状导频是有用的，以及信道的估计可以基于例如最小二乘（LS）或最小均方误差（MMSE）算法。

所谓的梳状导频信号包括均匀地插入每个OFDM符号的某些子载波中的导频音，这些子载波（在时间和频率上）相互隔开。引入梳状导频排列来满足即使在一个OFDM块中也使显著的变化均衡的需求。需要（在时间和频率上）内插以估计数据子载波的信道条件。

IQ不平衡是接收的信号的同相位（I）和正交（Q）相位分量中的增益和/或相位差异。IQ不平衡是频率相关的，尤其是对于宽带宽信道。频率相关的IQ不平衡主要源自零中频（zero-IF）接收器中的模拟信道选择滤波器。这种滤波器的传递函数由多个极点和零点定义。对于具有高Q值的那些极点和零点，对分量值不匹配的灵敏度是非常突出的。

针对WLAN，特别是IEEE 802.11a，已经对RF损伤估计和补偿进行了研究。因为这些解决方案依赖于无线协议的特性，所以它们通常是有局限性的。例如，WLAN的多径衰落信道被假设在帧内是相当静态的；这种假设对于很多其它的系统是不成立的。此外，为了RF损伤估计的目的，发射被称为前导的块状导频信号。如果在帧内多径衰落保持不变，则有可能利用先前估计的信道系数，从而易于进行RF损伤估计。而且，如果在数据传输期间块状导频信号可用，则更容易满足所要求的估计精度而无需依靠判决反馈估计。最后，现有技术的大部分仅处理频率无关的IQ不平衡，而且仅集中于损伤参数的子集，例如，IQ不平衡、载波频率偏置和信道系数（不包括相位噪声）。

在G. Xing、M. Shen和H. Liu发表的论文中提出了使用数字基带FIR滤波器的频率相关的IQ不平衡估计，论文名称为“用于直接转换接收器的频率偏置和I/Q不平衡补偿（Frequency offset and I/Q imbalance compensation for direct-conversion receivers）”，发表于IEEE Trans. on Wireless Commun.，第4卷，第 673-680页，2005年3月，该论文的公开通过引用其全文结合于本文。然而，这种解决方案旨在用于WLAN，因此对于例如LTE、先进的LTE以及诸如此类的其它系统的适用性有限，在这些其它系统中，信道随时间快速变化，并且在数据传输期间RF损伤估计依靠梳状导频信号。更重要的是，Xing等人提出的解决方案没有考虑相位噪声。如果连同频率相关的IQ不平衡来考虑相位噪声，则得到的信号模型比Xing等人提出的信号模型要复杂很多。

发明内容

根据本文公开的和要求保护的一个或多个实施例，在每子带（或每子带对）的基础上对包括频率相关的IQ不平衡的RF损伤参数进行估计。在一个实施例中，接收例如同步信道（SCH）上的块状导频信号，并根据块状导频信号对IQ不平衡和载波频率偏置进行估计。可以接收仅在覆盖SCH的带宽的一个或若干子带中的块状导频信号，这取决于这些子带的大小。然后接收所有子带上的数据和梳状导频信号。基于IQ不平衡和载波频率偏置估计来为第一子带估计相位噪声和信道系数。然后基于梳状导频信号、先前估计的载波频率偏置估计以及基于根据之前的子带（或对）的相位噪声和IQ不平衡估计，在每子带（或每子带对）的基础上依次地估计IQ不平衡。这可以包括基于判决反馈的迭代估计。在一个实施例中，RF损伤估计以接收的信号带宽的中心频率处的第一子带开始，并且在每子带（或每子带对）的基础上依次地向外继续进行至更高/更低的频率。