[发明专利]一种发射机中IQ不平衡的补偿方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及正交频分复用发射机中的IQ不平衡的补偿方法和装置，具体地涉及使用前导序列的IQ不平衡补偿方法和装置。

背景技术

很多无线通信终端使用模拟超外差发射接收方案，通过多个混频器和IF(中频)级将RF(射频)信号下变频成基带信号或者低中频信号。

超外差体系一般是以增大射频选择滤波器的尺寸和成本来提高其性能，滤波器的性能决定了系统所能达到的中频频率，有些系统中，需要使用多中频把放大和选择性分布到多个中频，这无疑会影响产品的性能和价格，因此需要优化其结构和性能。

直接变频发射接收机对超外差体系进行优化，实现了射频信号到基带的直接转化，由于它的中频部分为零，故又叫做零中频发射接收机。零中频结构可以说是目前集成度最高的一种发射接收体系，体积小，成本低，功率消耗低，便于单片集成和实现多标准、多频段发射和接收，具有更大的自由度。诸多的优势使得直接变频收发体系成为移动通讯设备的主流方向。

然而零中频接收机对于I/Q不平衡度很敏感，用离散器件实现的I/Q调制器很难保证良好的I/Q平衡度。IQ不平衡的存在会在原有信号上施加一个镜像分量，产生镜像干扰，并造成系统的误码性能下降，同时误差矢量幅度(EVM)和误码率(BER)的指标也会有所下降，对于OFDM系统来说，IQ不平衡还会造成子载波之间的不正交。同时，新一代的无线通信系统倾向于采用高阶调制和高频载波的方法来提高数据的传输速率，而高阶调制和高频载波的引入，使得无线通信系统对于IQ不平衡更为敏感，哪怕是及其微小的IQ不平衡也可能引起整个通信系统性能的大幅度降低。目前，已经存在较多的IQ不平衡补偿方法，传统的IQ不平衡的补偿做法是将接收机估计出的IQ不平衡参数反馈到发射机端，接着执行相应的补偿，这不可避免会带来一定的系统开销和时间延时。另外，现有的大部分算法都研究的是接收机的IQ不平衡，对于发射机引入的IQ不平衡问题的研究工作几乎为空白，而实际上发射机的IQ不平衡也是很很重要的射频指标。

发明内容：

发明目的：针对现有技术中存在的问题，本发明提出一种发射机中IQ不平衡的补偿方法和装置。

技术方案：本发明提出一种发射机中IQ不平衡的补偿方法，包括IQ不平衡估计和IQ不平衡补偿，包括如下步骤：

(1)接收射频信号，对射频信号进行放大后再进行下变频操作得到基带信号，然后对得到的基带信号进行同步和频率偏移估计；

(2)得到同步和频率偏移估计值之后，根据估计到的同步和频率偏移值对基带信号进行定时和频偏补偿；

(3)完成基带信号的定时和频偏补偿后，提取出对应的长训练序列和短训练序列字段，对长训练序列和短训练序列字段做FFT变换到频域码段；再利用长训练序列和短训练序列的频域码段进行IQ不平衡和信道的联合估计，得到初步的IQ幅度不平衡因子和IQ相位不平衡因子；

(4)利用步骤(3)中得到的初步的IQ幅度不平衡因子和IQ相位不平衡因子在频域码段对长训练序列进行IQ不平衡补偿；

(5)对补偿了初步IQ幅度不平衡因子和IQ相位不平衡因子的长前导码与长前导码的模板序列在频域上做最小二乘后取相位，得到长训练序列的每个子载波对应的相位，再对估计出来的相位进行直线拟合，得到直线的斜率和截距；

(6)将步骤(5)中得到的斜率和截距对未经过IQ不平衡补偿的长训练序列和短训练序列的频域码段施以反旋转来补偿接收到的射频信号中由于相位噪声、残余频偏引起的公共相位偏差和由于定时、时钟偏差引起的增量相位偏差；

(7)对步骤(6)中补偿了频率偏移、公共相位偏差、增量相位偏差后的长训练序列和短训练序列的频域码段再进行IQ不平衡和信道的联合估计得到最终的IQ幅度不平衡因子和IQ相位不平衡因子；

(8)利用步骤(7)中得到的最终的IQ幅度不平衡因子和IQ相位不平衡因子在频域对步骤(3)中完成定时和频偏补偿的基带信号进行IQ不平衡补偿。

本发明还提出一种发射机中IQ不平衡的补偿装置，包括：

定时和频偏补偿模块，用于对射频信号进行放大后再进行下变频操作得到基带信号，然后对得到的基带信号进行同步和频率偏移估计得到同步和频率偏移估计值，并根据估计到的同步和频率偏移值对基带信号进行定时和频偏补偿；

训练序列提取模块，用于在基带信号完成定时和频偏补偿后，提取出对应的长训练序列和短训练序列字段，并对长训练序列和短训练序列字段做FFT变换到频域码段；