[发明专利]一种联合信道估计与IQ不平衡补偿的方法

说明书

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，特别涉及受同相正交（IQ,In-phase Quadrature）两路不平衡干扰的无线通信系统中的一种联合信道估计与IQ不平衡补偿的方法。

背景技术

当前，很多无线通信标准如全球标准长期演进（LTE，long term evolution）、IEEE802.15、IEEE802.16等为了降低接收端均衡复杂度普遍采用单载波频域均衡（SC-FDE，single carrier modulation with frequency domain equalization）技术和正交频分复用（OFDM，orthogonal frequency division multiplexing）技术。

无线通信需要载波调制，模拟前端（FE，front-end）的同相正交的两路信号在受调制后或解调前（或两者都有）会有信号不平衡产生，引起系统性能下降，尤其是采用低成本的直接变频结构或载波频率较高的系统如毫米波通信系统。IQ不平衡是指I分支和Q分支之间的相位和增益的不匹配，既可以存在于发射机也可以存在于接收机。

一般来说，IQ不平衡可分为频率无关（FI，frequency independent）和频率相关（FD，frequency dependent）的IQ不平衡。FI的IQ不平衡是由本地振荡器（LO，local oscillator）造成的。FD的IQ不平衡还包括由其他模拟器件，如模拟滤波器、放大器、数模转换器（DAC，Digital-to-Analog Converter）或模数转换器（ADC，Analog-to-Digital Converter）造成的影响。

现有的一些IQ不平衡的补偿方案，大致分为两种：分别为不依赖IQ不平衡参数估计的补偿方法和依赖IQ不平衡参数估计的补偿方法。例如，以干扰抵消（IC，interference cancellation）为基础的补偿和以盲源分离（BSS，blind source separation）为基础的补偿，不需要任何训练序列，也不需要对IQ不平衡参数进行估计。但是这些方法需要发送大量的数据进行分析运算以获得稳定的统计特性。又例如，对于OFDM系统中的IQ不平衡的影响，通过基于估计的系统级算法来补偿失真，包括最小二乘（LS，least squares）均衡，自适应均衡，基于快速傅立叶变换（FFT，fast fourier transform）的LS以及使用自适应信道估计和特殊的导频信号的预FFT校正，来实现准确、快速的估计和补偿，这是由于经过信道增益之后所发送的信号可以被检测，IQ不平衡参数也可以通过发送训练符号进行估计。该方案将IQ不平衡与信道作为一个整体来进行分析和估计，且只考虑了IQ不平衡的影响和补偿，没有获得理想的信道状态信息。

在高频通信系统的射频前端为降低成本而放宽对IQ不平衡的要求，或在现有技术与工艺无法避免较严重的IQ不平衡时，在基带中进行IQ不平衡补偿是必要的。因此研究一种通用的联合信道估计与IQ不平衡补偿的方法是一项具有重要实际意义和挑战性的任务。

发明内容

本发明提供一种在无线通信系统中，联合信道估计与IQ不平衡补偿的方法。该方法不仅考虑发送端的IQ不平衡，同时也考虑了接收端的IQ不平衡。

本发明所采用的技术方案是：联合信道估计与IQ不平衡补偿的方法，具体步骤如下

S1、对IQ不平衡参数的范围进行约束：令发射机IQ幅度不平衡ε_T和接收机IQ幅度不平衡ε_R的取值约束到0:dB和0:范围内，其中和是步长，和分别是ε_T和ε_R取值范围的上界。令发射机IQ相位不平衡Δφ_T和接收机IQ相位不平衡Δφ_R的取值约束到0:和0:范围内，其中和为步长，和分别为Δφ_T和Δφ_R取值范围的上界；

S2、根据S1所确定的范围，构造目标函数F，包括：