一种IQ不平衡估计方法与流程

本发明属于测量，具体涉及一种iq不平衡估计方法。

背景技术：

1、随着ar、vr、4k/8k视频等应用的发展，对网络传输速率、传输时延提出了更高的要求。为了应对这些新的挑战，ieee802.11be制定了全面的协议标准，从网络吞吐、频谱效率、干扰抑制和传输时延等多个维度对当前协议标准进行优化提升。和4g、5g相同的是，wifi 7也采用ofdm技术，理想情况下，发射端的同相支路(i路)和正交支路(q路)之间能量相等且相位正交。当信道环境非理想时，这种平衡关系则被破坏，即产生了iq(in-phasequadrature，同相正交)不平衡(iq imbalance)。iq不平衡包括幅度不平衡(amplitudeimbalance)和相位不平衡(phase imbalance)，对信号解调有着较大的影响，对于wifi 7的高阶调制，该影响则更为明显。改善接收机的解调性能，高效且准确地计算出iq不平衡对于研究人员来说可能充满挑战性。

2、目前，可以采用自适应补偿的方法，但需要借助大量的训练序列和复杂的迭代运算，去获得均衡器系数，逐步消除iq不平衡产生的影响。还可以借助信道估计后lstf值，通过计算信道估计后的lstf和理想lstf的相位差，来获取iq不平衡的测量值，但该方法仅适用于信道环境比较好的情形下，信道环境越差，计算出的值与实际值差距越大。还可以采用频域的方法进行iq不平衡的估计与补偿，需对接收信号进行硬判决，同样也仅适用于信道环境较好情形下，若信道环境较差可能造成接收信号的误判，影响iq不平衡的计算值。此外，还可以采用时域补偿的方法，利用信道估计的结果计算iq不平衡值，但该方法计算量较大，不适用终端测试环境。

3、这些测量方法的复杂度较高、计算精度低且易受信道环境影响。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明提出了一种iq不平衡估计方法，设计合理，克服了现有技术的不足，具有良好的效果。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种iq不平衡估计方法，包括如下步骤：

4、步骤1：采用变采样函数，将原始iq数据变换到协议规定的采样率；

5、步骤2：按照ieee 802.11be协议标准，生成理想lstf序列和lltf序列；

6、步骤3：利用理想lstf序列和变采样后的数据进行相关运算，找出相关峰值，获取到ppdu起始位置；

7、步骤4：将理想发送的lstf序列和同步后的接收lstf序列进行前后项联合，建立方程组，通过求解方程组的形式，计算幅度不平衡和相位不平衡；

8、步骤5：经过步骤4的运算后，将补偿幅度不平衡后的接收lltf序列和理想lltf序列进行联合，再次计算相位不平衡值；利用左右偏移同步点的方式，寻找出最小的相位不平衡值，并将该值作为最终的相位不平衡值输出。

9、优选地，步骤1中，具体包括如下步骤：

10、步骤s11：读取实际接收的信号波形文件，输入对应的采样率；

11、步骤s12：利用上采样或下采样，将实际接收信号的采样率变换到协议指定的理想信号的采样率上，保证理想发送的lstf/lltf和实际接收的lstf/lltf的采样率一致。

12、优选地，步骤2中，具体包括如下步骤：

13、步骤s21：参考802.11be协议标准，定义长度为64的lstf和lltf基序列，分别对两基序列进行ifft运算，获得16个元素一重复的长度64的序列，即包含4个重复序列；

14、步骤s22：对生成的lstf重复序列进行拼接，生成含10个重复码元的序列，该序列即为最终的lstf序列；

15、步骤s23：将步骤21生成的lltf重复序列的尾端复制到首端，形成保护间隔gi，再进行重复拼接，即生成最终的lltf序列。

16、优选地，步骤3中，具体包括如下步骤：

17、步骤s31：由于lstf序列中含有多个重复的序列，即使在信道环境差的情况下，序列之间的相关性仍然比一般序列要高，因此，将理想lstf序列作为滑动窗，沿接收序列滑动，对窗口内的数据进行卷积相关计算；

18、步骤s32：遍历完接收序列后，得到相关性结果，相关峰值位置为接收序列的lstf位置，即为同步起始位置。

19、优选地，步骤4中，具体包括如下步骤：

20、步骤s41：将理想发送的lstf序列和同步后的接收lstf序列进行前后项联合，建立方程组，通过求解方程组的形式来计算相位不平衡和幅度不平衡的估计值，首先建立基于lstf计算iq不平衡模型；

21、令α、β为相位不平衡和幅度不平衡的复因子，αi、βi为复因子虚部，αq、βq为复因子虚部，lstfide为理想信号，lstfidei为理想lstf的实部，lstfideq为理想lstf的虚部，lstfrec为接收信号，lstfreci为接收lstf的实部，lstfrecq为接收lstf的虚部，j表示该项为虚部，非理想信道环境下，存在幅度不平衡和相位不平衡时，接收信号前后项可以表示为：

22、lstfrec(k)＝α·(lstfidei(k)+j·lstfideq(k))+β·(lstfidei(k)-j·lstfideq(k))(1)；

23、lstfrec(k+1)＝α·(lstfidei(k+1)+j·lstfideq(k+1))+β·(lstfidei(k+1)-j·lstfideq(k+1))

24、(2)；

25、联合公式(1)和公式(2)，解方程组可得β，首先求得当前接收lstf和后项理想lstf的相关值β1i、β1q：

26、β1i(k)＝lstfidei(k+1)·lstfreci(k)-lstfideq(k+1)·lstfrecq(k)        (3)；

27、β1q(k)＝lstfideq(k+1)·lstfreci(k)+lstfidei(k+1)·lstfrecq(k)        (4)；

28、求得后项接收lstf和当前项理想lstf的相关值β2i、β2q：

29、β2i(k)＝lstfidei(k)·lstfreci(k+1)-lstfideq(k)·lstfrecq(k+1)        (5)；

30、β2q(k)＝lstfideq(k)·lstfreci(k+1)+lstfidei(k)·lstfrecq(k+1)        (6)；

31、求得后项理想lstf和当前项理想lstf的相关值β3i、β3q：

32、β3i(k)＝lstfidei(k+1)·(-lstfidei(k))-lstfideq(k+1)·(-lstfideq(k))   (7)；

33、β3q(k)＝-lstfideq(k+1)·lstfidei(k)+lstfidei(k+1)·(-lstfideq(k))     (8)；

34、求得当前项理想lstf和后续项理想lstf的相关值β4i、β4q：

35、β4i(k)＝lstfidei(k)·(-lstfidei(k+1))-lstfideq(k)·(-lstfideq(k+1))   (9)；

36、β4q(k)＝-lstfideq(k)·lstfidei(k+1)+lstfidei(k)·(-lstfideq(k+1))    (10)；

37、最后求得βi、βq：

38、β5i(k)＝β1i(k)-β2i(k)                               (11)；

39、β5q(k)＝β1q(k)-β2q(k)                              (12)；

40、β6i(k)＝β3i(k)-β4i(k)                               (13)；

41、β6q(k)＝β3q(k)-β4q(k)                              (14)；

42、

43、

44、同时，联合公式(1)、公式(2)及β，解方程组可得α，首先求得βi、βq和理想lstf的相关值α1i、α1q：

45、α1i(k)＝βi(k)·lstfidei(k)-βq(k)·lstfideq(k)            (17)；

46、α1q(k)＝βi(k)·lstfideq(k)+βq(k)·lstfidei(k)               (18)；

47、α2i(k)＝lstfreci(k)-α1i(k)                               (19)；

48、α2q(k)＝lstfreci(k)-α1q(k)                              (20)；

49、最后求得αi、αq：

50、

51、

52、步骤s42：根据建立的模型估计相位不平衡和幅度不平衡；

53、令lstf序列长度为n，依次将接收lstf和理想lstf的前后项进行联合求解，共有n-1组αi、αq和βi、βq，将这n-1组结果实部和虚部分别累加求得平均值avgαi、avgαq、avgβi、avgβq：

54、

55、

56、根据计算的avgαi、avgαq、avgβi、avgβq，分别求得复因子α、β影响下的相位不平衡值θα、θβ及幅度不平衡εα、εβ，联立εα和εβ求得最终幅度不平衡值ε：

57、θα＝acos(avgαi)·180/pi,εα＝avgαq/sin(θα/2)                 (25)；

58、θβ＝-asin(avgβq)·180/pi,εβ＝avgβi/cos(θβ/2)                 (26)；

59、ε＝(εα+εβ)/2                               (27)。

60、优选地，步骤5中，具体包括如下步骤：

61、步骤51：将消除幅度不平衡后的接收lltf序列和理想lltf序列进行联合，计算相位不平衡值θ；

62、

63、

64、θ＝-asin(avgβq)·180/π                             (30)；

65、步骤52：利用左右遍历同步点的方式，寻找出最小的θ值，将该值作为最后相位不平衡值。

66、本发明所带来的有益技术效果：

67、本发明方法利用时域lstf和lltf联合估计iq不平衡，训练序列较短，计算复杂度较低，在满足测量精度的同时，还提升了测量速度，能够满足终端设备和精密仪器的测试需求。