[发明专利]一种频率相关IQ不平衡与信道的联合估计与补偿方法

说明书

本发明属于无线通信技术领域，特别涉及无线通信系统中一种联合信道估计与频率相关IQ(In‑phase Quadrature，IQ)不平衡补偿的方法。本发通过发送训练序列，经过信道并引入接收端频率相关IQ不平衡，得到接收信号及其频域表达式；初始化参数α_R、β_R、h_I和h_Q；得到信道h[n]在频域上的响应H_k和信道h[n]的共轭h^*[n]在频域上的响应得到β_R、α_R、h_I＝[h_I1,h_I2,h_I3]和h_Q＝[h_Q1,h_Q2,h_Q3]的估计值；恢复出原始发送信号这些步骤来实现。本发明同时得到分离开的IQ不平衡的参数和估计信道，用估计到的IQ不平衡参数作为固定参数进行统一补偿，无需再对IQ不平衡参数进行重复的参数估计，相对于以往的IQ不平衡补偿方法大多将IQ不平衡与信道作为一个整体考虑，降低了系统计算的开销。同时，本发明的整体算法主要涉及线性运算，复杂度低。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，特别涉及无线通信系统中一种联合信道估计与频率相关IQ(In-phase Quadrature，IQ)不平衡补偿的方法。

背景技术

无线通信通常需要载波调制，鉴于实际中模拟器件的非理想性，模拟前端(FE，front-end)的同相与正交(IQ,In-phase Quadrature)两路信号在调制解调的过程中会产生信号的不平衡，即IQ两路本振信号的幅度不再相同，相位差也不等于(IQ不平衡)，从而导致系统性能下降，这在载波频率较高的系统(如毫米波通信系统)中更为严重，尤其是在当高频通信系统采用高阶调制或者射频前端为了降低成本而采用低成本的直接变频结构的情况下。一般来说，也有一些模拟域的技术可用来降低IQ不平衡的影响，如布线技术、使用不同的电路拓扑结构等等，但是这些技术往往会增加设备尺寸、功耗和成本，而且不能有效地消除IQ不平衡。相比之下，在数字域通过数字信号处理对IQ不平衡进行估计和补偿不需要像模拟域一样做各种权衡或折中，有着巨大优势。因此，在数字基带中进行IQ不平衡补偿是必要和关键的。

造成IQ不平衡的原因分为两种:一种是与频率独立的IQ不平衡(frequency-independent I/Q mismatch)，这种不平衡是由于混频器产生的本振信号不准确引起，混频器中本振信号相位差不为90°或者幅度不同导致IQ两路信号不能发生正交的解调，这种不平衡的效果与信号中各个频率分量相互独立。另一种IQ不平衡与频率相关，即IQ不平衡的效果根据信号中的频率成分的不同而不同，这种不平衡产生的主要是源于IQ两路中电路器件频响特性的差距，例如两支路中的滤波器频率响应的不同，放大器、数模转换器(DAC，Digital-to-Analog Converter)或模数转换器(ADC，Analog-to-Digital Converter)输出的不同等，这些都会造成I\Q两路发生与频率相关的不匹配的情况。