[发明专利]一种基于NLS的OFDM系统IQ不平衡和信道联合估计方法

说明书

本发明公开了一种基于NLS的OFDM系统IQ不平衡和信道联合估计方法，包括如下步骤：分析OFDM传输系统中存在的IQ不平衡的情况，建立发送端和接收端都存在IQ不平衡的系统模型，接收信号由复数域中的广泛线性模型表示；针对以上收发端都存在IQ不平衡的情况，在解调器对接收到的模拟信号进行采样，并且在去除CP后导出系统接收机中接收到的离散时间基带IQ不平衡信号；为了降低OFDM传输系统对物理IQ不平衡影响的敏感性，利用导频符号得到信道系数和IQ不平衡参数，把非凸问题转化为标准线性优化问题，实现非线性最小二乘IQ不平衡的估计和补偿。本发明对于无线通信系统中由于射频收发机模拟器件非理想性造成的I路和Q路信号不平衡的估计和补偿具有重要的实际价值。

技术领域

本发明涉及OFDM系统射频收发机校正技术领域，尤其是一种基于NLS的OFDM系统IQ不平衡和信道联合估计方法。

背景技术

随着无线通信技术的迅猛发展，人们对于通信的高速率和高质量的要求日趋迫切。正交频分复用(OFDM，Orthogonal Frequency Division Multiplexing)技术已经被5G标准所采用。OFDM是多载波调制(MCM，Multi Carrier Modulation)技术的一种，可以实现串行数据的高速并行传输。OFDM系统的优势在于具有良好的抗频率选择性衰弱的能力、抗符号间干扰(ISI)能力和高效的频谱利用率，其已经成为移动通信领域的核心技术之一。OFDM系统的传输质量取决于其射频收发机的性能。直接变频收发机(零中频收发机)由于其体积小、能耗低、成本低等优势逐渐成为无线通信系统的主流发展方向。不过，直接变频收发机由于其模拟器件的非理想性，导致上变频和下变频时无法保证同相和正交支路90°的相位差，即产生IQ(In-phase and Quadrature-phase)不平衡，从而严重影响系统系能。如何弥补IQ不平衡对OFDM系统造成的性能损失是非常重要的研究方向。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种基于NLS的OFDM系统IQ不平衡和信道联合估计方法，对于无线通信系统中由于射频收发机模拟器件非理想性造成的I路和Q路信号不平衡的估计和补偿具有重要的实际价值。

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于NLS的OFDM系统IQ不平衡和信道联合估计方法，包括如下步骤：

(1)分析OFDM传输系统中存在的IQ不平衡的情况，建立发送端和接收端都存在IQ不平衡的系统模型，接收信号由复数域中的广泛线性模型表示；

(2)针对以上收发端都存在IQ不平衡的情况，在解调器对接收到的模拟信号进行采样，并且在去除CP后导出系统接收机中接收到的离散时间基带IQ不平衡信号；

(3)为了降低OFDM传输系统对物理IQ不平衡影响的敏感性，利用导频符号得到信道系数和IQ不平衡参数，把非凸问题转化为标准线性优化问题，实现非线性最小二乘IQ不平衡的估计和补偿。

优选的，步骤(1)中，假设y(t)表示下变频后接收到的连续时间基带信号，在没有接收机IQ不平衡影响的情况下，有

y(t)＝y。(t)+q(t) (1)

其中q(t)是加性高斯白噪声(AWGN)，是理想的接收基带信号，h(t)是该信号在等效基带信道的连续时间脉冲响应，x(t)是上变频之前传输的理想基带信号；

但是，接收机中本地振荡器的射频电路缺陷会导致IQ两路之间的幅度不匹配，从而不满足同相和正交之间所需的90°相移，这些对y(t)的影响合在一起，通过复数域中的广泛线性模型来表示

其中α_r和分别是接收机中IQ两路之间的幅度和相位不匹配；

如果发送过程也受到IQ不平衡的影响，可以得到