[发明专利]OFDM通信系统中IQ延时差的环路调整方法及其实现装置

说明书

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种OFDM通信系统中IQ延时差的环路调整方法及其实现装置。

背景技术

正交频分复用(Orthogonal frequency division multiplexing，OFDM)是现代通信系统广泛采用的调制技术，其频谱利用率较高，抗多径干扰能力较强。然而，OFDM系统性能受模拟前端不理想的影响较大。

在正交变频接收机中，信号经过混频器下变频得到同相(In-phase，I)信号分量和正交(Quadrature-phase，Q)信号分量。两路信号分别经过低通滤波器、模数转换器(Analog to Digital Converter，ADC)之后得到基带采样信号。由于模拟器件的非理想性，两路信号在模拟链路上的传输延时不一致。IQ延时差是指两路信号在模拟链路上传输的延时差。IQ信号延时差产生的因素有：IQ两路滤波器群延时不一致、IQ信号线长度不一致、ADC采样时刻不一致。IQ延时差由器件特性决定，在短时间内基本是不变的。当不存在载波频偏时，IQ延时差会带来镜像频率干扰；当存在载波频偏时，干扰信号扩散到镜像频率周围的多个子载波上。由IQ延时差导致的干扰信号强度与子载波频率有关，随着子载波频率的增加而增大。在一般通信系统中，IQ延时差远小于采样速率，影响较小，可以忽略。而随着速率的提升，由IQ延时差导致的镜像干扰逐渐增大。在低信噪比系统中，IQ延时差的影响不显著，而在工作于高信噪比的高阶调制系统中，IQ延时差会造成严重的系统信噪比损失。因此，需要一种有效的方法从根本上解决高速OFDM通信系统中IQ延时差的问题。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种OFDM通信系统中的同相-正交IQ(In-phase Quadrature-phase)延时差的环路调整方法和实现装置。本发明结构简单，计算复杂度低，并有效地改善了系统性能。

本发明提供的技术方案是：

一种OFDM通信系统中IQ延时差的环路调整方法，所述环路调整方法中，每次环路调整需利用接收到的OFDM通信系统中的L个OFDM符号，每个OFDM符号的子载波数量为N。所述环路调整方法采用闭环的方式，首先通过IQ延时差的估计方法计算得到残余延时差并根据环路调整状态信息记录上一次环路调整的残余延时差，flag是延时差累加标志)以及调整步进α得到实际延时差的估计值最后通过延时差补偿方法对IQ延时差进行补偿；

其中，IQ延时差的估计方法包括如下步骤：

1)计算得到单个OFDM符号的误差信号加权总功率，再将多个符号功率累加得到检测量P；

检测量P的计算方法包括如下步骤(参照图1)：

1.1)对于第l(l＝0,...,L-1)个OFDM符号第k(k＝-N/2,...,N/2-1)个子载波，时域基带信号经过FFT运算得到频率信号Y^l(k)，根据信道估计结果和硬判决结果得到有效信号估计值利用Y^l(k)和计算误差信号e^l(k)：

(式1)

式1中，Y^l(k)为频率接收信号；为有效信号估计值。

1.2)计算第l个OFDM符号第k个子载波上的误差信号功率

(式2)

1.3)将所有子载波误差信号功率加权得到单个符号的加权总功率P_l：

(式3)

其中，表示第l个符号第k个子载波的误差信号功率的加权系数；

1.4)将L个符号的加权总功率进行累加得到检测量P：

(式4)

2)通过检测量P初步计算出延时差τ。

延时差τ为：

(式5)

式5中，τ表示IQ两路的延时差；P为检测量；a是检测量P与延时差平方τ²的比例因子。

其中，a的取值为：

(式6)

式6中，表示第l个符号第k个子载波的误差信号功率的加权系数；L表示累加符号数；N为子载波数量；表示第l个符号第k个子载波的信道估计值；表示子载波发送信号X(k)的方差；f_d表示频偏值；k_max＝Round(-k-2f_d)，Round(-k-2f_d)表示最接近-k-2f_d的整数。