[发明专利]一种基于Golay互补序列的IQ不平衡补偿方法有效

专利信息
申请号: 201310292057.9 申请日: 2013-07-12
公开(公告)号: CN103581078B 公开(公告)日: 2016-11-30
发明(设计)人: 艾赳赳;刘静蕾;王田;成先涛;岳光荣;李少谦 申请(专利权)人: 电子科技大学
主分类号: H04L25/03 分类号: H04L25/03;H04L27/26
代理公司: 成都宏顺专利代理事务所(普通合伙) 51227 代理人: 李顺德;王睿
地址: 611731 四川省成*** 国省代码: 四川;51
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摘要: 发明属于无线通信技术领域,具体涉及受同相正交(IQ,In‑phase Quadrature)两路不平衡干扰的无线通信系统中的一种基于格雷(Golay)互补序列的IQ不平衡补偿的方法。通过构造训练序列对并发送;接收端接收到S1所述的训练序列对,并对接收到的序列分别进行循环相关处理;补偿接收信号IQ不平衡的影响等步骤,在不需要知道信道信息的条件下估计IQ不平衡的复参数,进而补偿IQ不平衡。
搜索关键词: 一种 基于 golay 互补 序列 iq 不平衡 补偿 方法
【主权项】:
一种基于Golay互补序列的IQ不平衡补偿方法,其特征在于:其步骤如下所述:S1、构造训练序列对并发送,包括:S11、构造长度为N的Golay互补序列对“a”和“b”,其中Golay互补序列是两种不同元素1和‑1组成的长度相等的序列对(a,b),序列对(a,b)具有的性质,C(x,y)表示任意序列x和y的循环卷积,[·]T表示向量的转置运算,C(x,y)的第k个元素为其中,k为循环移位数,序列长度N=2M且3N/8≥L,M为整数,M≥3,L是等效离散信道的长度,xl和yl分别表示向量x和y的第l个元素,“mod(l,N)”是l对N的取余数运算符;S12、令Golay互补“a”序列中的a向后循环移位N/4记为ac,其中,ac作为特殊字(UW,Unique Word)的虚部,特殊字是为了在接收端进行同步或参数估计等,在发送端发送的具有某些特定特性的、对于接收端已知的特殊序列,其中,UW是收发双方已知且固定不变的,信号的每一帧的UW值始终相同,ac为IQ信号中的Q路信号,b为IQ信号中的I路信号;S13、与S12中所述的“a”序列长度相同的Golay互补“b”序列b,b作为UW的实部;S14、根据S12和S13所述的实部和虚部,构成UW块,UW块为记作UWa;S15、重复S11‑S14,构造另一个UW块记作UWb;S16、在发送端发送时域型的训练序列(TS,Training Sequence),该训练序列由连续P个UWa紧随连续P个UWb组成;S2、接收端接收到S1所述的训练序列对,并对接收到的序列分别进行循环相关处理,包括:S21、接收端受IQ不平衡影响的时域接收信号表示为其中,向量r表示没有受IQ不平衡影响的信号,x表示没添加循环前缀(CP,Cyclic Prefix)的时域发送数据,表示向量的循环卷积,h=[h(0),h(1),...,h(L‑1)]T是长度为L的等效的离散信道,复数α=cos(Δφ)‑jεsin(Δφ),复数β=εcos(Δφ)+jsin(Δφ)是由IQ幅度和相位不平衡引起的IQ不平衡参数,[·]*表示变量或向量的共轭,表示均值为0,方差为的时域高斯白噪声(AWGN,Additive White Gaussian Noise);S22、令记y(1)为第2到P‑1之间任意一个UWa的接收信号,y(2)为第2到P‑1之间任意一个UWb的接收信号,在接收端分别用倍的UWa的实部ac和虚部b对y(1)和y(2)进行循环相关,循环相关如下:<mfenced open = "" close = ""><mtable><mtr><mtd><mrow><mi>C</mi><mrow><mo>(</mo><msqrt><mn>2</mn></msqrt><msub><mi>a</mi><mi>c</mi></msub><mo>,</mo><mi>y</mi><mo>(</mo><mn>1</mn><mo>)</mo><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mi>&alpha;</mi><mi>h</mi><mo>&CircleTimes;</mo><mi>C</mi><mrow><mo>(</mo><msub><mi>a</mi><mi>c</mi></msub><mo>,</mo><msub><mi>a</mi><mi>c</mi></msub><mo>)</mo></mrow><mo>+</mo><mi>j</mi><mi>&alpha;</mi><mi>h</mi><mo>&CircleTimes;</mo><mi>C</mi><mrow><mo>(</mo><msub><mi>a</mi><mi>c</mi></msub><mo>,</mo><mi>b</mi><mo>)</mo></mrow></mrow></mtd></mtr><mtr><mtd><mrow><mo>+</mo><msup><mi>&beta;h</mi><mo>*</mo></msup><mo>&CircleTimes;</mo><mi>C</mi><mrow><mo>(</mo><msub><mi>a</mi><mi>c</mi></msub><mo>,</mo><msub><mi>a</mi><mi>c</mi></msub><mo>)</mo></mrow><mo>-</mo><msup><mi>j&beta;h</mi><mo>*</mo></msup><mo>&CircleTimes;</mo><mi>C</mi><mrow><mo>(</mo><msub><mi>a</mi><mi>c</mi></msub><mo>,</mo><mi>b</mi><mo>)</mo></mrow><mo>+</mo><msup><mi>w</mi><mo>&prime;</mo></msup><mrow><mo>(</mo><mn>1</mn><mo>)</mo></mrow></mrow></mtd></mtr></mtable></mfenced><mfenced open = "" close = ""><mtable><mtr><mtd><mrow><mi>C</mi><mrow><mo>(</mo><msqrt><mn>2</mn></msqrt><mi>b</mi><mo>,</mo><mi>y</mi><mo>(</mo><mn>2</mn><mo>)</mo><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mi>&alpha;</mi><mi>h</mi><mo>&CircleTimes;</mo><mi>C</mi><mrow><mo>(</mo><mi>b</mi><mo>,</mo><mi>b</mi><mo>)</mo></mrow><mo>+</mo><mi>j</mi><mi>&alpha;</mi><mi>h</mi><mo>&CircleTimes;</mo><mi>C</mi><mrow><mo>(</mo><mi>b</mi><mo>,</mo><msub><mi>a</mi><mi>c</mi></msub><mo>)</mo></mrow></mrow></mtd></mtr><mtr><mtd><mrow><mo>+</mo><msup><mi>&beta;h</mi><mo>*</mo></msup><mo>&CircleTimes;</mo><mi>C</mi><mrow><mo>(</mo><mi>b</mi><mo>,</mo><mi>b</mi><mo>)</mo></mrow><mo>-</mo><msup><mi>j&beta;h</mi><mo>*</mo></msup><mo>&CircleTimes;</mo><mi>C</mi><mrow><mo>(</mo><mi>b</mi><mo>,</mo><msub><mi>a</mi><mi>c</mi></msub><mo>)</mo></mrow><mo>+</mo><msup><mi>w</mi><mo>&prime;</mo></msup><mrow><mo>(</mo><mn>2</mn><mo>)</mo></mrow></mrow></mtd></mtr></mtable></mfenced><mfenced open = "" close = 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open = "" close = ""><mtable><mtr><mtd><mrow><mi>c</mi><mrow><mo>(</mo><mn>1</mn><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mfrac><mn>1</mn><mrow><mn>4</mn><mi>N</mi></mrow></mfrac><mo>{</mo><mi>C</mi><mrow><mo>(</mo><msub><mi>a</mi><mi>c</mi></msub><mo>,</mo><mi>y</mi><mo>(</mo><mn>1</mn><mo>)</mo><mo>)</mo></mrow><mo>+</mo><mi>C</mi><mrow><mo>(</mo><mi>b</mi><mo>,</mo><mi>y</mi><mo>(</mo><mn>2</mn><mo>)</mo><mo>)</mo></mrow><mo>-</mo><mi>j</mi><mo>&lsqb;</mo><mi>C</mi><mrow><mo>(</mo><mi>b</mi><mo>,</mo><mi>y</mi><mo>(</mo><mn>1</mn><mo>)</mo><mo>)</mo></mrow><mo>+</mo><mi>C</mi><mrow><mo>(</mo><msub><mi>a</mi><mi>c</mi></msub><mo>,</mo><mi>y</mi><mo>(</mo><mn>2</mn><mo>)</mo><mo>)</mo></mrow><mo>&rsqb;</mo><mo>}</mo></mrow></mtd></mtr><mtr><mtd><mrow><mo>=</mo><mi>&alpha;</mi><mi>h</mi><mo>+</mo><msub><mover><mi>w</mi><mo>~</mo></mover><mn>1</mn></msub></mrow></mtd></mtr></mtable></mfenced>得到c(1)和c(2);S4、根据S3得到的c(1)和c(2)得出参数λ(λ=β/α*表示IQ不平衡复参数的比值),包括:S41、因为α接近于1,β接近于0,选择c(1)来提取受IQ不平衡影响的有效信道,遍历向量c(1)所有元素,从中选取模的平方值最大的元素,把它记为:其中,模又叫功率;S42、选出功率最大的元素cmax(1)之后,比较向量c(1)中的每个元素的功率与cmax(1)功率的一半的大小:如果c(1)中元素的功率比cmax(1)功率的一半大,则选中该元素当作一条有效复合信道,同时,从c(2)中选出相同位置的元素,把c(1)和c(2)选中的元素重新组合成新的向量此过程可记为:<mrow><mo>(</mo><mover><mi>c</mi><mo>~</mo></mover><mo>(</mo><mn>1</mn><mo>)</mo><mo>,</mo><mover><mi>c</mi><mo>~</mo></mover><mo>(</mo><mn>2</mn><mo>)</mo><mo>)</mo><mo>=</mo><mo>{</mo><mo>(</mo><msub><mi>c</mi><mi>k</mi></msub><mo>(</mo><mn>1</mn><mo>)</mo><mo>,</mo><msub><mi>c</mi><mi>k</mi></msub><mo>(</mo><mn>2</mn><mo>)</mo><mo>)</mo><mo>|</mo><mo>&ForAll;</mo><mi>k</mi><mo>&Element;</mo><mo>{</mo><mn>0</mn><mo>:</mo><mi>N</mi><mo>-</mo><mn>1</mn><mo>}</mo><mo>:</mo><msup><mrow><mo>|</mo><msub><mi>c</mi><mi>k</mi></msub><mrow><mo>(</mo><mn>1</mn><mo>)</mo></mrow><mo>|</mo></mrow><mn>2</mn></msup><mo>&gt;</mo><mn>0.5</mn><msub><mi>c</mi><mrow><mi>m</mi><mi>a</mi><mi>x</mi></mrow></msub><mo>(</mo><mn>1</mn><mo>)</mo><mo>}</mo><mo>;</mo></mrow>S43、令为新向量的长度,λ=β/α*表示IQ不平衡复参数的比值,利用LS算法最小化代价函数:得到参数λ的估计值为:<mrow><mover><mi>&lambda;</mi><mo>^</mo></mover><mo>=</mo><mfrac><mi>&beta;</mi><msup><mi>&alpha;</mi><mo>*</mo></msup></mfrac><mo>=</mo><mfrac><mrow><munderover><mo>&Sigma;</mo><mrow><mi>k</mi><mo>=</mo><mn>0</mn></mrow><mrow><mover><mi>L</mi><mo>~</mo></mover><mo>-</mo><mn>1</mn></mrow></munderover><msub><mover><mi>c</mi><mo>~</mo></mover><mi>k</mi></msub><mrow><mo>(</mo><mn>2</mn><mo>)</mo></mrow><msub><mover><mi>c</mi><mo>~</mo></mover><mi>k</mi></msub><mrow><mo>(</mo><mn>1</mn><mo>)</mo></mrow></mrow><mrow><munderover><mo>&Sigma;</mo><mrow><mi>k</mi><mo>=</mo><mn>0</mn></mrow><mrow><mover><mi>L</mi><mo>~</mo></mover><mo>-</mo><mn>1</mn></mrow></munderover><msup><mrow><mo>|</mo><msub><mover><mi>c</mi><mo>~</mo></mover><mi>k</mi></msub><mrow><mo>(</mo><mn>1</mn><mo>)</mo></mrow><mo>|</mo></mrow><mn>2</mn></msup></mrow></mfrac><mo>;</mo></mrow>S5、根据S4得到的参数λ的估计值,补偿接收信号IQ不平衡的影响:由估计的参数λ和接收信号共轭可以补偿IQ不平衡为:yc=y‑λy*=[(|α|2‑|β|2)/α*]r=γr,其中,
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