一種基于Golay互補(bǔ)序列的IQ不平衡補(bǔ)償方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于無(wú)線通信【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及受同相正交（IQ,In-phase?Quadrature）兩路不平衡干擾的無(wú)線通信系統(tǒng)中的一種基于格雷（Golay）互補(bǔ)序列的IQ不平衡補(bǔ)償?shù)姆椒?。通過構(gòu)造訓(xùn)練序列對(duì)并發(fā)送；接收端接收到S1所述的訓(xùn)練序列對(duì)，并對(duì)接收到的序列分別進(jìn)行循環(huán)相關(guān)處理；補(bǔ)償接收信號(hào)IQ不平衡的影響等步驟，在不需要知道信道信息的條件下估計(jì)IQ不平衡的復(fù)參數(shù)，進(jìn)而補(bǔ)償IQ不平衡。
【專利說(shuō)明】—種基于Golay互補(bǔ)序列的IQ不平衡補(bǔ)償方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于無(wú)線通信【技術(shù)領(lǐng)域】,具體涉及受同相正交(IQ, In-phase Quadrature)兩路不平衡干擾的無(wú)線通信系統(tǒng)中的一種基于格雷(Golay)互補(bǔ)序列的IQ不平衡補(bǔ)償?shù)姆椒ā?br> 【背景技術(shù)】
[0002]正交頻分復(fù)用(OFDM,Orthogonal Frequency Division Multiplexing)技術(shù)由于其并行傳輸，使信號(hào)帶寬小于信道的相干帶寬而有效對(duì)抗多徑，接收端均衡復(fù)雜度較低等優(yōu)點(diǎn)被寬帶通信廣泛接受。單載波頻域均衡(SC-FDE, Single Carrier Modulation withFrequency Domain Equalization)與OFDM—樣,使通過頻率選擇性信道的接收數(shù)據(jù)在接收端的均衡復(fù)雜度大大降低，是有效對(duì)抗多徑干擾的技術(shù)之一。與OFDM相比，它具有低峰均功率比(PAPR, Peak to Average Power Ratio)等優(yōu)點(diǎn)。因此，OFDM和SC-FDE成為很多無(wú)線通信標(biāo)準(zhǔn)接入網(wǎng)的技術(shù)，如全球標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)期演進(jìn)(LTE, Long Time Evolution)上行鏈路采樣 SC-FDE，下行鏈路采用 OFDM ；IEEE802.15、IEEE802.16 等標(biāo)準(zhǔn)都包含了 OFDM 和 SC-FDE調(diào)制體制。
[0003]無(wú)線通信需要載波調(diào)制，模擬前端(FE，F(xiàn)ront-End)受調(diào)制后或解調(diào)前(或兩者都有)的同相正交(IQ, In-phase Quadrature)兩路信號(hào)不平衡將會(huì)引起系統(tǒng)性能下降,尤其是采用低成本的直接變頻結(jié)構(gòu)或載波頻率較高的系統(tǒng)如毫米波通信系統(tǒng)。IQ不平衡是指I分支和Q分支之間的幅度和相位的不匹配，既可以存在于發(fā)射機(jī)也可以存在于接收機(jī)。
[0004]一般來(lái)說(shuō)，IQ不平衡可分為頻率無(wú)關(guān)(FI, Frequency Independent)和頻率相關(guān)(FD, Frequency Dependent)的IQ不平衡。FI的IQ不平衡是由本地振蕩器(L0, LocalOscillator)造成的。FD的IQ不平衡還包括由其他模擬器件，如模擬濾波器、放大器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC, Digital-to-Analog Converter)或模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC, Analog-to-DigitalConverter)造成的影響。
[0005]現(xiàn)有的一些IQ不平衡的補(bǔ)償方案，大致分為兩種:分別為不依賴或者依賴IQ不平衡參數(shù)估計(jì)的補(bǔ)償方法。例如，以干擾抵消(IC, Interference Cancellation)為基礎(chǔ)的補(bǔ)償和盲源分離(BSS，Blind Source S印aration)為基礎(chǔ)的補(bǔ)償，不需要任何訓(xùn)練序列，也不需要對(duì)IQ不平衡參數(shù)進(jìn)行估計(jì)，其方法描述可以參考文獻(xiàn):M.Valkama, M.Renfors, andV.Koivunen.Blind signal estimation in conjugate signal models with applicationto I/Q imbalance compensation[J].1EEE Signal Process, 2005,12 (11):733 - 736.和M.Valkama, M.Renfors, V.Koivunen.Advanced method for I/Q imbalance compensationin communication receivers[J].1EEE Transaction on Signal Processing, 2001, 49
(10):2335-2344.另一方面，由于經(jīng)過信道增益之后所發(fā)送的信號(hào)可以被檢測(cè)，IQ不平衡參數(shù)也可以通過發(fā)送訓(xùn)練符號(hào)進(jìn)行估計(jì)，這種補(bǔ)償方案比盲補(bǔ)償運(yùn)算量小，易于實(shí)現(xiàn)，因此應(yīng)用廣泛。比如，對(duì)于OFDM系統(tǒng)中的IQ不平衡的影響，通過基于估計(jì)的系統(tǒng)級(jí)算法來(lái)補(bǔ)償失真，包括最小二乘(LS, least squares)均衡，自適應(yīng)均衡,基于快速傅立葉變換(FFT, fastfourier transform)的LS以及使用自適應(yīng)信道估計(jì)和特殊的導(dǎo)頻信號(hào)的預(yù)FFT校正,來(lái)實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確、快速的估計(jì)和補(bǔ)償，其方法描述可以參考文獻(xiàn):A.Tarighat and A.H.Sayed.Jointcompensation of transmitter and receiver impairments in OFDM systems[J].1EEETrans.Wireless Communications, 2007,6(I):240 - 247.[0006]在高頻通信系統(tǒng)的射頻前端為降低成本而放寬對(duì)IQ不平衡的要求，或在現(xiàn)有技術(shù)與工藝無(wú)法避免較嚴(yán)重的IQ不平衡時(shí)，在基帶中進(jìn)行IQ不平衡補(bǔ)償是必要和關(guān)鍵的。目前，大量的IQ不平衡補(bǔ)償算法基于傳統(tǒng)的LS等準(zhǔn)則估計(jì)和補(bǔ)償，而沒充分挖掘訓(xùn)練序列的自相關(guān)和協(xié)相關(guān)特性，且以假設(shè)得到理想的信道狀態(tài)信息(CSI，Channel StateInformation)為前提。用Golay互補(bǔ)序列作IQ不平衡補(bǔ)償?shù)挠?xùn)練序列,研究一種基于Golay互補(bǔ)序列的IQ不平衡補(bǔ)償?shù)姆椒ㄊ且豁?xiàng)有創(chuàng)新性和重要實(shí)際意義且具挑戰(zhàn)性的任務(wù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明提供了一種無(wú)線通信系統(tǒng)中，基于Golay互補(bǔ)序列的IQ不平衡補(bǔ)償方法，該方法首先發(fā)送連續(xù)的由Golay互補(bǔ)序列組成的特殊字(UW)，然后將發(fā)送的UW及其對(duì)應(yīng)的接收數(shù)據(jù)做循環(huán)相關(guān)，通過對(duì)相關(guān)結(jié)果作一些特定的運(yùn)算得到受IQ不平衡參數(shù)影響的復(fù)合信道，最后在復(fù)合信道中提取功率較大的有效信道并利用LS算法計(jì)算出IQ不平衡補(bǔ)償系數(shù)對(duì)接收數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)償。
[0008]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的:
[0009]基于Golay互補(bǔ)序列的IQ不平衡補(bǔ)償?shù)姆椒ǎㄒ韵虏襟E:
[0010]S1、構(gòu)造訓(xùn)練序列對(duì)并發(fā)送，包括:
[0011]SlU構(gòu)造長(zhǎng)度為N的Golay互補(bǔ)序列對(duì)“a”和“b”，其中Golay互補(bǔ)序列是兩種不同元素I和-1組成的長(zhǎng)度相等的序列對(duì)(a，b)，序列對(duì)(a，b)具
有的性質(zhì)，c(x> y)表示任意序列x和y的循`


N-1
環(huán)卷積，[口 ] T表示向量的轉(zhuǎn)置運(yùn)算，C(x，y)的第k (循環(huán)移位數(shù))個(gè)元素為

JV-1
Q(^y) =e {O:1V-l},其中序列長(zhǎng)度 N = 2M (M 是整數(shù))，X1 和 yi 分別表

^=O
示向量X和y的第I個(gè)元素，"mod(I, N) ”是I對(duì)N的取余數(shù)運(yùn)算符；
[0012]S12、令Golay互補(bǔ)“a”序列中的a向后循環(huán)移位N/4記為a。，其中，a。作為特殊字(Uff, Unique Word)的虛部,特殊字是為了在接收端進(jìn)行同步或參數(shù)估計(jì)等,在發(fā)送端發(fā)送的具有某些特定特性的、對(duì)于接收端已知的特殊序列，其中，UW是收發(fā)雙方已知且固定不變的，信號(hào)的每一幀的UW值始終相同；
[0013]S13、與S12中所述的“a”序列長(zhǎng)度相同的Golay互補(bǔ)“b”序列b，b作為UW的實(shí)部;
[0014]S14、根據(jù)S12和S13所述的實(shí)部和虛部，構(gòu)成IM塊’ UW塊為x(l) = (ac + j'b)/W，
記作UWa ；
[0015]S15、重復(fù) S11-S14，構(gòu)造另一個(gè) UW 塊x(2)=(b + Jac)/V^ ,記作 UWb ；
[0016]S16、在發(fā)送端發(fā)送時(shí)域型的訓(xùn)練序列(TS, Training Sequence),該訓(xùn)練序列由連續(xù)P個(gè)UWa緊隨連續(xù)P個(gè)UWb組成；
[0017]S2、接收端接收到SI所述的訓(xùn)練序列對(duì)，并對(duì)接收到的序列分別進(jìn)行循環(huán)相關(guān)處理，包括:
[0018]S21、接收端受IQ不平衡影響的時(shí)域接收信號(hào)表示為
【權(quán)利要求】
1.一種基于Golay互補(bǔ)序列的IQ不平衡補(bǔ)償方法，其特征在于:其步驟如下所述: S1、構(gòu)造訓(xùn)練序列對(duì)并發(fā)送，包括: Sl1構(gòu)造長(zhǎng)度為N的Golay互補(bǔ)序列對(duì)“a”和“b”，其中Golay互補(bǔ)序列是兩種不同元素I和-1組成的長(zhǎng)度相等的序列對(duì)(a，b)，序列對(duì)(a，b)具有
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于Golay互補(bǔ)序列的IQ不平衡補(bǔ)償方法，其特征在于:S1和S3所述N = 2M且3N/8≥L，M為整數(shù)，M≥3，L是等效離散信道的長(zhǎng)度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于Golay互補(bǔ)序列的IQ不平衡補(bǔ)償方法，其特征在于:SI所述a。為IQ信號(hào)中的Q路信號(hào)，b為IQ信號(hào)中的I路信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于Golay互補(bǔ)序列的IQ不平衡補(bǔ)償方法，其特征在于:SI所述P≥3，P為整數(shù)。
【文檔編號(hào)】H04L25/03GK103581078SQ201310292057
【公開日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2013年7月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月12日
【發(fā)明者】艾赳赳, 劉靜蕾, 王田, 成先濤, 岳光榮, 李少謙 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)