一种OFDM系统中同相/正交不平衡的估计方法及其模块技术方案

本发明专利技术公开了一种OFDM系统中同相/正交不平衡的估计方法及其模块。该估计方法包括以下步骤：S1：对接收到的时域信号进行频偏补偿；S2：去除循环前缀后，将两个时间上邻近的不同导频符号变换到频域；S3：按照系统带宽抽取导频符号占用的子载波；S4：对于两个导频符号，得到每个子载波上的两个导频信号的接收信号；S5：去除IQ不平衡参数和信道的耦合，求取IQ不平衡估计值。本发明专利技术不仅应用面广，对于接收机处理的时序要求低；而且符合大部分实际应用场景需求，算法简单，计算量小。

【技术实现步骤摘要】
一种OFDM系统中同相/正交不平衡的估计方法及其模块
本专利技术涉及一种在OFDM(正交频分复用)系统中，对同相/正交(In-phase/Quadrature-phase，简称为IQ)不平衡进行估计的方法及其模块，属于无线通信

技术介绍
在常见的OFDM通信系统(如802.11a/g/n/ac系列和LTE等)中，为了提升频谱利用效率，普遍采用了高阶调制或者MIMO技术。这些复杂的传输方案要求接收机能够获取相对较高的信噪比(SNR)。而收发机受限于生产成本，可能需要采用较为低价的器件，其非理想的IQ不平衡特性会导致接收端的信噪比下降，严重影响接收性能。为了提升接收性能，有必要准确地估计IQ不平衡以便对接收端进行补偿。对于基于OFDM技术的宽带通信系统而言，本身已经将整个频带划分成了多个子载波，因此常见的IQ不平衡估计方法往往采用在频域进行操作计算。例如针对OFDM系统中的IQ不平衡估计，美国博通公司在美国专利申请“IQimbalanceestimationusingbroadcastsignals”(公开号为US2015103960A1)中基于对称导频结构，提出了利用关于DC对称的成对导频子载波来获取统计量，然后将此统计量提供给信道估计模块求取信道估计，最后将信道估计的结果送至IQ不平衡估计模块用于消除IQ不平衡和信道信息的耦合，获取IQ不平衡参数估计值。要求导频信号的设计是关于DC对称的，这对于系统导频信号设计的限制较大。例如，在UMTSLTE的某些通信标准中，由于导频未设置在对称频率上，则此方法不适用。并且，该专利申请需要先完成导频信道估计，然后才能估计IQ不平衡，因此对具体实现的时序有要求。再有，该专利申请在信道估计中假设相邻子载波信道平坦，这个假设对于较小的子载波间隔，例如LTE系统(子载波间隔为15kHz)更为合理；而对于有较大子载波间隔的OFDM系统，例如802.11a/g/n/ac系统(子载波间隔为312.5kHz)而言，则该假设未必成立。为了去除IQ不平衡估计算法对于对称导频结构的依赖，爱立信公司在公告号为CN102057644B的中国专利技术专利“用于估计IQ不平衡的方法和布置”中，提出采用数据符号来替代部分导频符号，即构成关于DC对称的导频/数据子载波对，用以估计IQ不平衡，其主体思路跟上述博通公司的专利申请相似，需要将所使用到的数据符号进行信道估计和解调，然后视为已知符号(等效于导频)。这种方法有如下不足之处：需要先完成数据符号解调，然后才能估计IQ不平衡，因此对具体实现的时序有要求，且复杂度较高；数据符号上的信道估计一般由导频上的信道估计插值产生，本身含有IQ不平衡和插值误差，导致IQ不平衡估计的精确度不如直接使用对称导频信号；数据符号解调如果发生错误，则会直接导致IQ不平衡估计出错。爱立信公司在公告号为CN102668483B的另一件中国专利技术专利“用于非对称导频符号的IQ不平衡估计”中，提出基于IQ不平衡为静态参数的假设，在接收OFDM信号的初期向下混频时加入额外的频率偏移，使得基带信号中获得对称导频子载波(此时频谱发生偏移，不再以DC为中心)。然后采用基于对称导频的IQ不平衡估计算法，最后还需要补偿额外的频率偏移。获取IQ不平衡估计值之后，采用正常下混频进行接收，不再进行IQ不平衡估计。该方法有如下不足之处：需要在接收OFDM信号的初期采用不同的下混频方法，且下混频中额外添加的频率偏移依赖于具体导频设计，实现复杂度高；假设IQ不平衡为静态值，无法实现IQ不平衡的实时估计；实际环境中IQ不平衡还受到温度，电压等时变因素影响，因此该方法的实用性值得商榷。
技术实现思路
本专利技术所要解决的首要技术问题在于提供一种OFDM系统中同相/正交不平衡的估计方法。本专利技术所要解决的另一技术问题在于提供一种OFDM系统中同相/正交不平衡的估计模块。为实现上述专利技术目的，本专利技术采用下述的技术方案：一种OFDM系统中同相/正交不平衡的估计方法，包括以下步骤：S1：对接收到的时域信号进行频偏补偿；S2：去除循环前缀后，将两个时间上邻近的不同导频符号变换到频域；S3：按照系统带宽抽取所述导频符号占用的子载波；S4：对于所述两个导频符号，得到每个子载波上的所述两个导频信号的接收信号；S5：去除IQ不平衡参数和信道的耦合，求取IQ不平衡估计值。其中较优地，步骤S5中去除IQ不平衡参数和信道的耦合，是在一个所述子载波上求取IQ不平衡参数的比值其中较优地，在所述子载波中的至少两个子载波上分别求得以所述至少两个子载波上的的平均值来求取IQ不平衡估计值。其中较优地，在所述子载波中的每个子载波上分别求得以所述每个子载波上的的平均值来求取IQ不平衡估计值。其中较优地，还包括以下步骤：所述两个时间上邻近的不同导频符号，是指两个前导码符号STF和LTF。其中较优地，所述两个时间上邻近的不同导频符号，是指同一载波上的两个前导码符号STF和LTF。一种OFDM系统中同相/正交不平衡的估计模块，包括：频偏补偿单元：用于对接收到的时域信号进行频偏补偿；去除循环前缀单元：用于去除循环前缀；频域变换单元：用于将两个时间上邻近的不同导频符号变换到频域；子载波提取单元：用于按照系统带宽抽取所述导频符号占用的子载波；以及ν/μ计算单元：用于对所述两个导频符号，得到每个子载波上的所述两个导频信号的接收信号，然后去除IQ不平衡参数和信道的耦合，求取IQ不平衡估计值。其中较优地，所述估计模块还包括ν/μ平均单元，用于对ν/μ在子载波上取平均。与现有技术相比较，本专利技术所提供的同相/正交不平衡的估计方法及其模块具有如下优点：1.避免常规方法中对于对称导频结构的依赖，而是使用两个时间上邻近的不同导频符号，应用面更广。2.无需依赖信道估计和数据解调，对于接收机处理的时序要求低。3.对于有频率选择性信道的场景适用，符合大部分实际应用场景需求。4.算法简单，计算量小，易于实现。附图说明图1为本专利技术所提供的OFDM系统中IQ不平衡估计方法的流程框图；图2为IQ不平衡参数α估计的仿真结果；图3为IQ不平衡参数θ估计的仿真结果；图4为本专利技术所提供的OFDM系统中IQ不平衡估计模块的结构框图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术的
技术实现思路
进行详细具体的说明。本专利技术假设OFDM系统中存在时间上邻近的两个不同导频，这两个导频信号在同一个子载波上的信道是平坦的。该假设在常见的OFDM通信系统中是普遍成立的。例如，(1)802.11a/g/n/ac系统中的STF/LTF，时间上相隔8us，用于局域网环境，时间相关度很高；(2)LTE系统中PUSCH上的两列DMRS信号，含不同的循环移位，时间上相隔0.5ms，用于小于120km/h时速的常见场景时，时间相关度较高。下面以802.11a/g/n/ac系统中的IQ不平衡估计过程为例来阐述本专利技术所提供的OFDM系统中同相/正交不平衡的估计方法。在802.11a/g/n/ac系统中，利用前导码中的2个STF(shorttrainingfield，短训练序列)和2个LTF(1ongtrainingfield，长训练序列)来估计IQ不平衡，处理框图如图1所示。在本专利技术所提供的IQ不平衡评估方法中，假设α为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种OFDM系统中同相/正交不平衡的估计方法，其特征在于包括以下步骤：S1：对接收到的时域信号进行频偏补偿；S2：去除循环前缀后，将两个时间上邻近的不同导频符号变换到频域；S3：按照系统带宽抽取所述导频符号占用的子载波；S4：对于所述两个导频符号，得到每个子载波上的所述两个导频信号的接收信号；S5：去除IQ不平衡参数和信道的耦合，求取IQ不平衡估计值。

【技术特征摘要】
1.一种OFDM系统中同相/正交不平衡的估计方法，其特征在于包括以下步骤：S1：对接收到的时域信号进行频偏补偿；S2：去除循环前缀后，将两个时间上邻近的不同导频符号变换到频域；S3：按照系统带宽抽取所述导频符号占用的子载波；S4：对于所述两个导频符号，得到每个子载波上的所述两个导频信号的接收信号；S5：去除IQ不平衡参数和信道的耦合，求取IQ不平衡估计值。2.如权利要求1所述的OFDM系统中同相/正交不平衡的估计方法，其特征在于：步骤S5中去除IQ不平衡参数和信道的耦合，是在一个所述子载波上求取IQ不平衡参数的比值3.如权利要求2所述的OFDM系统中同相/正交不平衡的估计方法，其特征在于还包括以下步骤：在所述子载波中的至少两个子载波上分别求得以所述至少两个子载波上的的平均值来求取IQ不平衡估计值。4.如权利要求2所述的OFDM系统中同相/正交不平衡的估计方法，其特征在于还包括以下步骤：在所述子载波中的每个子载波上分别求得以所述每个子载波上的的平均值来求取IQ不平衡估计值。5.如权利要求2或3所述的OFDM系统中同相/正交不平衡的估计方法，其特征在于：所述两个时间上邻近的不同导频符号是指两个前导码符号STF和LTF。6.如权利要求5所述的OFDM系统中...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹伟，康凯，钱骅，杨旸，胡宏林，
申请(专利权)人：上海无线通信研究中心，
类型：发明
国别省市：上海,31