针对初始相位偏移的IQ不平衡估计和补偿方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种针对初始相位偏移的IQ不平衡估计和补偿方法及装置，所述针对初始相位偏移的IQ不平衡估计和补偿方法包括以下步骤：步骤S1，对接收信号进行同步检测得到帧起始位置；步骤S2，根据接收信号的时域相位和本地信号的时域相位估计接收信号的初始相位，然后对接收信号进行初始相位补偿；步骤S3，利用补偿初始相位后的接收信号进行IQ不平衡估计和补偿。本发明专利技术消除了接收机本振时间误差和信号传输时间带来的初始相位偏移的影响，提高了IQ不平衡估计的准确度，在补偿IQ不平衡量之后，最终提升了接收信号的性能。

【技术实现步骤摘要】
基于初始相位补偿的IQ不平衡估计和补偿方法及装置
本专利技术涉及OFDM无线系统的IQ不平衡估计和补偿，尤其涉及基于初始相位补偿的IQ不平衡估计和补偿方法，并涉及采用了该基于初始相位补偿的IQ不平衡估计和补偿方法的装置。
技术介绍
IEEE802.11标准的WLAN使用直接变频发射/接收机，直接变频发射/接收机不经过中频，直接将信号从基带变频到射频/射频变频到基带。理想直接变频发射/接收机在变频I路和Q路信号具有完全正交同幅度的性质。但实际上，由于器件的原因，直接变频发射/接收机难以达到理想状态，会产生I、Q路幅度和相位的偏差，从而引起解调性能恶化，即所谓的IQ不平衡问题。要使直接变频发射/接收机得到应用，就必须对其进行补偿，消除IQ不平衡对系统的影响。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是需要提供一种基于初始相位补偿的IQ不平衡估计和补偿方法，达到准确估计出IQ不平衡误差和进行正确的IQ不平衡补偿，并提高接收端的解调性能的目的，且涉及采用了该基于初始相位补偿的IQ不平衡估计和补偿方法的装置。对此，本专利技术提供一种基于初始相位补偿的IQ不平衡估计和补偿方法，包括以下步骤：步骤S1，对接收信号进行同步检测得到帧起始位置；步骤S2，根据接收信号的时域相位和本地信号的时域相位估计接收信号的初始相位，然后对接收信号进行初始相位补偿；步骤S3，对补偿初始相位后的接收信号进行IQ不平衡估计和补偿。本专利技术的进一步改进在于，所述步骤S2中，包括以下子步骤：步骤S201，对接收信号完成同步检测后，定位到接收信号的长训序列，然后用接收信号长训序列的时域信号相位与本地信号长训序列的时域信号相位按逐个采样点进行差值运算，最后求取这些相位差值的平均值作为接收信号的初始相位；步骤S202，估计到接收信号的初始相位后，对接收信号的长训序列进行初始相位补偿。本专利技术的进一步改进在于，所述步骤S3中包括以下子步骤：步骤S301，利用补偿初始相位后的接收信号的能量特征或时域特性进行IQ不平衡估计；步骤S302，在IQ不平衡估计后，对接收信号进行IQ不平衡补偿。本专利技术的进一步改进在于，所述步骤S201中，通过公式求取所述接收信号的初始相位其中，NLTS表示长训序列的时域采样点数，Ψx(t)_LTS表示本地信号长训序列的时域信号采样时刻t的相位，表示接收信号长训序列的时域信号采样时刻t的相位。本专利技术的进一步改进在于，所述步骤S202中，估计到接收信号的初始相位后，通过公式对接收信号的长训序列进行补偿。本专利技术的进一步改进在于，所述步骤S301中，IQ不平衡估计包括对IQ幅度不平衡估计和对IQ相位不平衡估计，其中，若利用补偿初始相位后的接收信号的能量特征进行IQ不平衡估计，则通过公式估计接收信号的IQ幅度不平衡，其中，E(·)为求和，为接收信号长训序列的I路能量，为接收信号长训序列的Q路能量；通过公式估计接收信号的IQ相位不平衡，其中arcsin为求反正弦，为接收信号长训序列的I路和Q路乘积之和。本专利技术的进一步改进在于，所述步骤S301中，若利用补偿初始相位后的接收信号的时域特征进行IQ不平衡估计，则先求IQ不平衡相关表达式，公式为其中，x(t)_LTS为本地信号长训序列采样时刻t的复信号，x*(t)_LTS为本地信号长训序列采样时刻t的复信号共轭，为接收信号长训序列采样时刻t的复信号；然后根据IQ不平衡相关表达式μr和vr估计IQ幅度不平衡αr和IQ相位不平衡θr，公式为其中，η＝-μr/vr*，Gain＝(-b±sqrt(b2-4))/2，vr*为的vr共轭，real(η)为η的实部，imag(η)为η的虚部，arctan为求反正切。本专利技术的进一步改进在于，所述步骤S302中，通过公式对接收信号进行IQ不平衡补偿，其中，μr′和vr′分别为IQ幅度不平衡αr和相位不平衡θr按公式构成的复数。本专利技术的进一步改进在于，所述步骤S1中，采用接收信号的短训序列与本地信号的短训序列进行滑动相关运算，通过相似程度获得接收信号短训序列的起始点，进而推导出接收信号帧的起始位置，这个过程为粗同步过程；根据粗同步过程得到的帧起始位置，获取接收信号长训序列大概位置，然后通过本地信号长训序列与接收信号长训序列进行滑动相关运算，通过相似程度获得接收信号的长训序列的起始点，进而修正接收信号帧的起始位置，这个过程为精同步过程。本专利技术还提供一种基于初始相位补偿的IQ不平衡估计和补偿装置，采用了如上所述的初始相位补偿的IQ不平衡估计和补偿方法，并包括：同步模块，利用接收信号和本地信号的短训序列和长训序列的信号自相关性，检测出接收信号的帧头位置，然后确定接收信号中各个数据域的位置；初始相位估计和补偿模块，利用长训序列时域特性，通过本地信号长训序列和接收信号长训序列的相位差，估计出初始相位，然后将这个初始相位补偿到接收信号长训序列上；IQ不平衡估计和补偿模块，利用补偿初始相位后的长训序列的能量特性或时域特性，估计接收信号的IQ幅度不平衡和IQ相位不平衡，并对整个接收信号进行IQ不平衡补偿；信道估计和解析模块，对完成IQ不平衡补偿后的接收信号，使用长训序列做信道估计，对接收数据域进行均衡运算和解析。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：选择长训序列进行初始相位估计和IQ不平衡估计，实现了接收信号初始相位的估计和补偿方法，补偿初始相位后的长训序列，具有IQ两路信号能量相等、相位正交的能量特性，且初始相位补偿后的接收信号在每个时域采样点具有相同的IQ不平衡时域特性。利用其能量特性或时域特性，实现IQ不平衡估计，在估计IQ不平衡估计后，对接收信号进行IQ不平衡补偿。本专利技术基于初始相位补偿的IQ不平衡估计和补偿非常准确，能够有效提高接收端的解调性能。综上，本专利技术消除了接收机本振时间误差和信号传输时间带来的初始相位偏移的影响，提高了IQ不平衡估计的准确度，在补偿IQ不平衡量之后，最终提升了接收信号的性能。附图说明图1是本专利技术一种实施例的工作流程示意图。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术的较优的实施例作进一步的详细说明。首先，对一些术语进行解释，WLAN为WirelessLocalAreaNetwork线局域网，OFDM为OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing正交频分复用，STS为shorttrainingsymbol短训练序列符号，简称短训序列符号；LTS为longtrainingsymbol长训练序列符号，简称长训序列符号；BPSK为BinaryPhaseShiftKeying二相移键控符号调制，QPSK为QuaternaryPhaseShiftKeying四相移键控符号调制。本例考虑理想的WLAN模型，假设基带复信号为x(t)＝xI(t)+i*xQ(t)，直接变频发射机I、Q路本振信号为aI(t)＝cos(wct),aQ(t)＝sin(wct)，其中t为时间，i为复数虚部，wc为射频使用的载频频率的角频率。则发射射频信号为其中x*(t)是x(t)的共轭，从发射端到接收端的信道响应记为h(t)，信道噪声为高斯噪声n(t)，则直接变频接收机接收到的射频信号可表示为其中t为时间，表示卷积运算。直接变频接收机I路和Q路本振信号为bI(t)＝cos(本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于初始相位补偿的IQ不平衡估计和补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1，对接收信号进行同步检测得到帧起始位置；步骤S2，根据接收信号的时域相位和本地信号的时域相位估计接收信号的初始相位，然后对接收信号进行初始相位补偿；步骤S3，对补偿初始相位后的接收信号进行IQ不平衡估计和补偿。

【技术特征摘要】
1.一种基于初始相位补偿的IQ不平衡估计和补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1，对接收信号进行同步检测得到帧起始位置；步骤S2，根据接收信号的时域相位和本地信号的时域相位估计接收信号的初始相位，然后对接收信号进行初始相位补偿；步骤S3，对补偿初始相位后的接收信号进行IQ不平衡估计和补偿。2.根据权利要求1所述的基于初始相位补偿的IQ不平衡估计和补偿方法，其特征在于，所述步骤S2中，包括以下子步骤：步骤S201，对接收信号完成同步检测后，定位到接收信号的长训序列，然后用接收信号长训序列的时域信号相位与本地信号长训序列的时域信号相位按逐个采样点进行差值运算，最后求取这些相位差值的平均值作为接收信号的初始相位；步骤S202，估计到接收信号的初始相位后，对接收信号的长训序列进行初始相位补偿。3.根据权利要求2所述的基于初始相位补偿的IQ不平衡估计和补偿方法，其特征在于，所述步骤S3中包括以下子步骤：步骤S301，利用补偿初始相位后的接收信号的能量特征或时域特性进行IQ不平衡估计；步骤S302，在IQ不平衡估计后，对接收信号进行IQ不平衡补偿。4.根据权利要求3所述的基于初始相位补偿的IQ不平衡估计和补偿方法，其特征在于，所述步骤S201中，通过公式求取所述接收信号的初始相位其中，NLTS表示长训序列的时域采样点数，Ψx(t)_LTS表示本地信号长训序列的时域信号采样时刻t的相位，表示接收信号长训序列的时域信号采样时刻t的相位。5.根据权利要求4所述的基于初始相位补偿的IQ不平衡估计和补偿方法，其特征在于，所述步骤S202中，估计到接收信号的初始相位后，通过公式对接收信号的长训序列进行补偿。6.根据权利要求5所述的基于初始相位补偿的IQ不平衡估计和补偿方法，其特征在于，所述步骤S301中，IQ不平衡估计包括对IQ幅度不平衡估计和对IQ相位不平衡估计，其中，若利用补偿初始相位后的接收信号的能量特征进行IQ不平衡估计，则通过公式估计接收信号的IQ幅度不平衡，其中，E(·)为求和，为接收信号长训序列的I路能量，为接收信号长训序列的Q路能量；通过公式估计收信号的IQ相位不平衡，其中arcsin为求反正弦，为接收信号长训序列的I路和Q路乘积之和。7.根据权利要求5所述的基于初始相位补偿的IQ不平衡估计和补偿方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴帅，蒋芜，
申请(专利权)人：深圳市极致汇仪科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44