一种TDD-OFDM直接变频系统中终端已知发射机IQI和非线性参数的预均衡补偿方法技术方案

本发明专利技术公开了一种TDD

【技术实现步骤摘要】
一种TDD
‑
OFDM直接变频系统中终端已知发射机IQI和非线性参数的预均衡补偿方法


[0001]本专利技术属于无线通信
，涉及一种TDD
‑
OFDM(Time Division Duplexing
‑
Orthogonal Frequency Division Multiplexing，时分双工
‑
正交频分复用)直接变频系统中终端已知发射机IQI(In
‑
phase Quadrature Imbalance，同相正交不平衡)和非线性参数的预均衡补偿方法。

技术介绍

[0002]在无线设备中，由于发射机射频前端电路中非线性元器件的影响，使设备发出的信号发生扭曲和失真；此外，元器件和工厂生产的差异，导致这些失真具有个体差异性，这些特征具有长期稳定性和唯一性，主要包括IQI和前端功放的非线性效应。如果在通信系统中不对这些特征进行补偿，会降低通信系统的传输性能。
[0003]传统的OFDM信号的发射机补偿方法主要是针对单独的IQI或是单独的非线性效应，通常采用线性(最小二乘，最小均方误差，自适应均衡)或非线性(极大似然)算法等，且在接收端处理均衡补偿。但是，上述现有技术存在以下不足之处：没有同时考虑IQI、前端功放的非线性效应和多径系数，并且没有对应TDD系统的预均衡方法，缺少在此情况下的分布式处理方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种TDD
‑
OFDM直接变频系统中终端已知发射机IQI和非线性的预均衡补偿方法，能够在TDD
‑
OFDM系统中终端已知其发射机IQI和非线性参数的情况下，通过预均衡补偿运算，使接收端避免解调即可直接得到真实的发送数据序列，从而有效降低基站解调负担。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案。
[0006]一种TDD
‑
OFDM直接变频系统中终端已知发射机IQI和非线性参数的预均衡补偿方法，采用两个核心算法：用于估计信道的基于滑动窗最小二乘的信道状态信息跟踪算法、者于来预均衡补偿发射数据的预均衡补偿算法；
[0007]在所述的TDD
‑
OFDM直接变频系统中，令d
B
(n)表示基站发给终端的基带训练序列，终端收到的信号为
[0008][0009]式(1)中，h(n)是多径信道系数，w
dwon_r
(n)是加性高斯白噪声；和是终端接收机IQI系数，且g表示终端接收机的幅度偏差，θ
′
表示终端接收机的相位偏差；将终端接收信号和它的共轭相加得到
[0010][0011]由于傅里叶变换的共轭对称性DFT{x
*
(n)}＝X
*
(N
‑
k)，其中，DFT表示离散傅里叶变换，可以用FFT计算；对式(2)两边DFT并使用共轭对称性得到
[0012][0013]其中D
B
(k)、H(k)、W
down_r
(k)和Y
down_r
(k)分别表示d
B
(n)、h(n)、w
dwon_r
(n)和y
down_r
(n)的离散傅里叶变换，Re{
·
}表示取实部；从式(3)可以看出当发送P(P≥2)个不同的序列，可以获得个独立的线性方程，每个方程可以估计2个信道频域变量；考虑到无线信道的时变性，要求P个训练序列长度不能大于信道相干时间长度T
c
[0014][0015]其中T+T
cp
表示一个OFDM符号长度，T是本身OFDM符号时间长度，T
cp
是循环前缀的时间长度；f
m
是多普勒频移；为更好地跟踪性能，在信道相干时间内，可以循环发送P个连续但不同的训练序列，利用滑动窗最小二乘算法估计信道系数；引入符号周期索引i，把式(3)重写成矩阵形式得到
[0016][0017]式(5)中
[0018][0019][0020][0021][0022][0023]其中，和表示的第1和第2列；x mod y表示x除于y取余；Im{
·
}表示取虚部；
[0024]得到第i个符号周期的信道频域系数
[0025][0026]因为互换矩阵的行或列不改变其奇异值，所以是一个固定值；
[0027]令：
[0028]这样
[0029][0030]A
k
(i)表示A
k
的第i行；为了避免大的估计误差，需要A
k
的条件数比较小；
[0031]所述的方法包括以下步骤：
[0032]步骤一、基站循环发送P个不同的训练序列给终端；
[0033]步骤二、在终端利用基于滑动窗最小二乘的信道状态信息跟踪算法来跟踪估计信道状态信息
[0034]步骤三、当满足通过直接在终端进行预均衡补偿，利用预均衡补偿算法，可以获得一个修改后的数据序列并发送给基站；δ是一个阈值，表示相邻符号周期内信道的相关性大小。
[0035]具体地，在步骤二中，所述的在终端利用基于滑动窗最小二乘的信道状态信息跟踪算法来跟踪估计信道状态信息其过程包括：
[0036]初始化：i＝P
‑
1，给定训练序列d
B
(n)，输入直接下变频后的基带y
down_r,i
(t)
[0037]将经过模数转换器的基带信号y
down_r,i
(n)去除CP(Cyclic Prefix，循环前缀)，再串并变换，计算
[0038]离线计算和
[0039]For i≥P
[0040]计算
[0041]更新
[0042]i＝i+1；
[0043]End
[0044]由于是个定值，可以离线计算，不必参与迭代过程；且迭代过程只需更新Υ
k
，计算量很小，所以整个基于滑动窗最小二乘的信道状态信息跟踪算法具有很高的效率；此外，在相干时间T
c
内具有一定的信道跟踪能力。
[0045]具体地，在所述步骤三中，如果终端发射一个长度为N的基带数据序列d＝[d(0),d(1),d(2)...d(N
‑
1)]T
给基站，经过发射机IQI和射频前端功放的非线性作用，接收端收到的基带信号是
[0046]r＝(Sb)*h+n
ꢀꢀ
(9)
[0047]其中[S]i,m
＝|s(i)|
2(m
‑
1)
，s(i)＝ud(i)+vd
*
(i)；b＝[b0,...,b
M
‑1]T
是终端发射机非线性系数，n是加性噪声向量，h是多本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种TDD
‑
OFDM直接变频系统中终端已知发射机IQI和非线性参数的预均衡补偿方法，其特征在于，采用两个核心算法：用于估计信道的基于滑动窗最小二乘的信道状态信息跟踪算法、者于来预均衡补偿发射数据的预均衡补偿算法；在所述的TDD
‑
OFDM直接变频系统中，令d
B
(n)表示基站发给终端的基带训练序列，终端收到的信号为式(1)中，h(n)是多径信道系数，w
dwon_r
(n)是加性高斯白噪声；和是终端接收机IQI系数，且g表示终端接收机的幅度偏差，θ
′
表示终端接收机的相位偏差；将终端接收信号和它的共轭相加得到由于傅里叶变换的共轭对称性DFT{x
*
(n)}＝X
*
(N
‑
k)，其中，DFT表示离散傅里叶变换，可以用FFT计算；对式(2)两边DFT并使用共轭对称性得到其中D
B
(k)、H(k)、W
down_r
(k)和Y
down_r
(k)分别表示d
B
(n)、h(n)、w
dwon_r
(n)和y
down_r
(n)的离散傅里叶变换，Re{
·
}表示取实部；从式(3)可以看出当发送P(P≥2)个不同的序列，可以获得个独立的线性方程，每个方程可以估计2个信道频域变量；考虑到无线信道的时变性，要求P个训练序列长度不能大于信道相干时间长度T
c
其中T+T
cp
表示一个OFDM符号长度，T是本身OFDM符号时间长度，T
cp
是循环前缀的时间长度；f
m
是多普勒频移；为更好地跟踪性能，在信道相干时间内，可以循环发送P个连续但不同的训练序列，利用滑动窗最小二乘算法估计信道系数；引入符号周期索引i，把式(3)重写成矩阵形式得到式(5)中
其中，和表示的第1和第2列；x mod y表示x除于y取余；Im{
·
}表示取虚部；得到第i个符号周期的信道频域系数因为互换矩阵的行或列不改变其奇异值，所以是一个固定值；令：这样A
k
(i)表示A
k
的第i行；为了避免大的估计误差，需要A
k
的条件数比较小；所述的方法包括以下步骤：步骤一、基站循环发送P个不同的训练序列给终端；步骤二、在终端利用基于滑动窗最小二乘的信道状态信息跟踪算法来跟踪估计信道状态信息步骤三、当满足通过直接在终端进行预均衡补偿，利用预均衡补偿算法，可以获得一个修改后的数据序列并发送给基站；δ是一个阈值，表示相邻符号周期内信道的相关性大小。2.根据权利要求1所述的一种TDD
‑
OFDM直接变频系统中终端已知发射机IQI和非线性参数的预均衡补偿方法，其特征在于，在步骤二中，所述的在终端利用基于滑动窗最小二乘
的信道状态信息跟踪算法来跟踪估计信道状态信息其过程包括：初始化：i＝P
‑
1，给定训练序列d
B
(n)，输入直接下变频后的基带y
down_r,i
(t)将经过模数转换器的基带信号y
down_r,i
(n)去除CP循环前缀，再串并变换，计算离线计算和For i≥P计算更新i＝i+1；End由于是个定值，可以离线计算，不必参与迭代过程；且迭代过程只需更新Υ
k
，计算量很小，所以整个基于滑动窗最小二乘的信道状态信息跟踪算法具有很高的效率；此外，在相干时间T
c
内具有一定的信道跟踪能力。3.根据权利要求1所述的一种TDD
‑
OFDM直接变频系统中终端已知发射机IQI和非线性参数的预均衡补偿方法，其特征在于，在所述步骤三中，如果终端发射一个长度为N的基带数据序列d＝[d(0),d(1),d(2)...d(N
‑
1)]
T
给基站，经过发射机IQI和射频前端功放的非线性作用，接收端收到的基带信号是r＝(Sb)*h+n
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(9)。4.根据权利要求3所述的一种TDD
‑
OFDM直接变频系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄毅，范家熠，田会峰，刘乾，秦瑞霞，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：