一种基于Golay互补序列的IQ不平衡补偿方法
【专利摘要】本发明属于无线通信【技术领域】，具体涉及受同相正交（IQ,In-phase?Quadrature）两路不平衡干扰的无线通信系统中的一种基于格雷（Golay）互补序列的IQ不平衡补偿的方法。通过构造训练序列对并发送；接收端接收到S1所述的训练序列对，并对接收到的序列分别进行循环相关处理；补偿接收信号IQ不平衡的影响等步骤，在不需要知道信道信息的条件下估计IQ不平衡的复参数，进而补偿IQ不平衡。
【专利说明】—种基于Golay互补序列的IQ不平衡补偿方法
【技术领域】
[0001]本发明属于无线通信【技术领域】,具体涉及受同相正交(IQ, In-phase Quadrature)两路不平衡干扰的无线通信系统中的一种基于格雷(Golay)互补序列的IQ不平衡补偿的方法。
【背景技术】
[0002]正交频分复用(OFDM,Orthogonal Frequency Division Multiplexing)技术由于其并行传输，使信号带宽小于信道的相干带宽而有效对抗多径，接收端均衡复杂度较低等优点被宽带通信广泛接受。单载波频域均衡(SC-FDE, Single Carrier Modulation withFrequency Domain Equalization)与OFDM—样,使通过频率选择性信道的接收数据在接收端的均衡复杂度大大降低，是有效对抗多径干扰的技术之一。与OFDM相比，它具有低峰均功率比(PAPR, Peak to Average Power Ratio)等优点。因此，OFDM和SC-FDE成为很多无线通信标准接入网的技术，如全球标准长期演进(LTE, Long Time Evolution)上行链路采样 SC-FDE，下行链路采用 OFDM ；IEEE802.15、IEEE802.16 等标准都包含了 OFDM 和 SC-FDE调制体制。
[0003]无线通信需要载波调制，模拟前端(FE，Front-End)受调制后或解调前(或两者都有)的同相正交(IQ, In-phase Quadrature)两路信号不平衡将会引起系统性能下降,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分支之间的幅度和相位的不匹配，既可以存在于发射机也可以存在于接收机。
[0004]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(L0, LocalOscillator)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-DigitalConverter)造成的影响。
[0005]现有的一些IQ不平衡的补偿方案，大致分为两种:分别为不依赖或者依赖IQ不平衡参数估计的补偿方法。例如，以干扰抵消(IC, Interference Cancellation)为基础的补偿和盲源分离(BSS，Blind Source S印aration)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，其方法描述可以参考文献: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，这种补偿方案比盲补偿运算量小，易于实现，因此应用广泛。比如，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, fastfourier 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，其方法描述可以参考文献: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不平衡补偿是必要和关键的。目前，大量的IQ不平衡补偿算法基于传统的LS等准则估计和补偿，而没充分挖掘训练序列的自相关和协相关特性，且以假设得到理想的信道状态信息(CSI，Channel StateInformation)为前提。用Golay互补序列作IQ不平衡补偿的训练序列,研究一种基于Golay互补序列的IQ不平衡补偿的方法是一项有创新性和重要实际意义且具挑战性的任务。
【发明内容】
[0007]本发明提供了一种无线通信系统中，基于Golay互补序列的IQ不平衡补偿方法，该方法首先发送连续的由Golay互补序列组成的特殊字(UW)，然后将发送的UW及其对应的接收数据做循环相关，通过对相关结果作一些特定的运算得到受IQ不平衡参数影响的复合信道，最后在复合信道中提取功率较大的有效信道并利用LS算法计算出IQ不平衡补偿系数对接收数据进行补偿。
[0008]本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:
[0009]基于Golay互补序列的IQ不平衡补偿的方法，包括以下步骤:
[0010]S1、构造训练序列对并发送，包括:
[0011]SlU构造长度为N的Golay互补序列对“a”和“b”，其中Golay互补序列是两种不同元素I和-1组成的长度相等的序列对(a，b)，序列对(a，b)具
有的性质，c(x> y)表示任意序列x和y的循`
N-1
环卷积，[口 ] T表示向量的转置运算，C(x，y)的第k (循环移位数)个元素为
JV-1
Q(^y) =e {O:1V-l},其中序列长度 N = 2M (M 是整数)，X1 和 yi 分别表
^=O
示向量X和y的第I个元素，"mod(I, N) ”是I对N的取余数运算符；
[0012]S12、令Golay互补“a”序列中的a向后循环移位N/4记为a。，其中，a。作为特殊字(Uff, Unique Word)的虚部,特殊字是为了在接收端进行同步或参数估计等,在发送端发送的具有某些特定特性的、对于接收端已知的特殊序列，其中，UW是收发双方已知且固定不变的，信号的每一帧的UW值始终相同；
[0013]S13、与S12中所述的“a”序列长度相同的Golay互补“b”序列b，b作为UW的实部;
[0014]S14、根据S12和S13所述的实部和虚部，构成IM块’ UW块为x(l) = (ac + j'b)/W，
记作UWa ；
[0015]S15、重复 S11-S14，构造另一个 UW 块x(2)=(b + Jac)/V^ ,记作 UWb ；
[0016]S16、在发送端发送时域型的训练序列(TS, Training Sequence),该训练序列由连续P个UWa紧随连续P个UWb组成；
[0017]S2、接收端接收到SI所述的训练序列对，并对接收到的序列分别进行循环相关处理，包括:
[0018]S21、接收端受IQ不平衡影响的时域接收信号表示为
【权利要求】
1.一种基于Golay互补序列的IQ不平衡补偿方法，其特征在于:其步骤如下所述: S1、构造训练序列对并发送，包括: Sl1构造长度为N的Golay互补序列对“a”和“b”，其中Golay互补序列是两种不同元素I和-1组成的长度相等的序列对(a，b)，序列对(a，b)具有
2.根据权利要求1所述的一种基于Golay互补序列的IQ不平衡补偿方法，其特征在于:S1和S3所述N = 2M且3N/8≥L，M为整数，M≥3，L是等效离散信道的长度。
3.根据权利要求1所述的一种基于Golay互补序列的IQ不平衡补偿方法，其特征在于:SI所述a。为IQ信号中的Q路信号，b为IQ信号中的I路信号。
4.根据权利要求1所述的一种基于Golay互补序列的IQ不平衡补偿方法，其特征在于:SI所述P≥3，P为整数。
【文档编号】H04L25/03GK103581078SQ201310292057
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年7月12日 优先权日:2013年7月12日
【发明者】艾赳赳, 刘静蕾, 王田, 成先涛, 岳光荣, 李少谦 申请人:电子科技大学