一种OFDM系统中信道及IQI参数的估计方法技术方案

本发明专利技术公开了一种OFDM系统中信道及IQI参数的估计方法，包括：在发送端，将发送的每帧数据的第一个OFDM符号作为前导序列；在接收端，根据每一帧接收到的前导序列，得到k∈Pe∪No的子载波上信道的初始估计值；利用线性插值或LIMMSE插值得到每一帧中除第0个和第N/2个子载波外的其他子载波上信道的估计值；根据信道的估计值以及接收到的前导序列分别得到k∈Pe、k∈No的子载波上发送端IQI、接收端IQI参数的初始估计值；利用线性插值得到对应于所有子载波的发送端IQI、接收端IQI参数的估计值；利用信道、发送端IQI、接收端IQI参数的估计值，通过迭代得到三种参数的最终估计值；进行IQI的校正和符号检测。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于通信信号处理
，尤其涉及一种OFDM系统中信道及IQI参数的估计方法。
技术介绍
OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)即正交频分复用技术，是多载波调制(Mult1-Carrier Modulation，MCM)的一种。该技术是HPA联盟工业规范的基础，它采用一种不连续的多音调技术，将被称为载波的不同频率中的大量信号合并成单一的信号，从而完成信号传送。由于这种技术具有在杂波干扰下传送信号的能力，因此常常会被利用在容易受外界干扰或者抵抗外界干扰能力较差的传输介质中。OFDM的主要思想是:将信道分成若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到每个子信道上进行传输。正交信号可以通过在接收端采用相关技术分开，这样可以减少子信道之间的相互干扰。每个子信道上的信号带宽小于信道的相关带宽，因此每个子信道上的符号可以看成平坦性衰落，从而消除符号键的干扰。而且由于每个子信道的带宽仅仅是原信道带宽的一小部分，信道均衡变得相对容易。同相正交不平衡(In-phase Quadrature Imbalance, IQI)是由IQ调制和解调器引起的，同时存在于发送机(Transmitter, TX)和接收机(Receiver, RX)中，包括与频率相关(Frequency Dependent,FD)以及与频率无关(Frequency Independent,FI)的同相正交不平衡。同相正交不平衡破坏了 I (同相)路和Q (正交)路信号之间的正交性，降低了接收信号的质量。当载波频率很高和/或带宽很宽时，同相正交不平衡对系统性能的影响是不可忽视的。目前的研究中，大都是将信道、发送端IQI和接收端IQI三者联合起来估计，而某些能将这三者分开进行估计的方法只考虑了与频率无关的IQI。对于能够将发送端IQI和接收端IQI分开的校正方法中，却需要添加辅助电路，并且所述的发送端IQI和接收端IQI属于不同的通信链路(下行链路TX和上行链路RX，或上行链路TX和下行链路RX)。现有的对IQI估计和校正的方法可分为三类:一是自适应方法，这种方法需要大量的训练符号和迭代运算以获得均衡器系数；二是复合模型方法，将信道因子和IQI因子结合在一起，并利用特殊的双导频符号进行校正，这种方法需要大量的频率资源且不适用于时变信道；三是时域盲补偿方法，这种方法假设IQI的影响集中在其中一路，不适用于实际的系统，且实时性很差。
技术实现思路
本专利技术提供了一种OFDM系统中信道及IQI参数的估计方法，以克服发送端和接收端同相正交不平衡(IQI)对通信系统性能产生的影响。一种OFDM系统中信道及IQI参数的估计方法，包括:(I)在发送端，将发送的每帧数据的第一个OFDM符号作为前导序列，其结构如下:导频在k e Pe U N。的子载波上传输，k e Po U Ne的子载波上传输的信号为空；其中，系统的子载波数目为N，k表示第k个子载波；Pe和P。分别表示前N/2个子载波中k为偶数和奇数的子载波的集合，Ne和N。分别表示后N/2个子载波中k为偶数和奇数的子载波的集合，第O和第N/2个子载波没有使用；(2)在接收端，根据每一帧接收到的前导序列，得到k e Pe U N。的子载波对应的信道的初始估计值，记为 Ζ,，其中m表示第m巾贞，m的取值范围为I到M ;(3)利用线性插值或线性最小均方误差插值得到每一帧中除第O个和第N/2个子载波外的其他子载波对应的信道的初始估计值，记为 Ζ ;(4)对于k e Pe的子载波，根据步骤(3)得到的信道的估计值以及接收到的前导序列分别计算得到发送端IQ1、接收端IQI参数的初始估计值，分别记为￡) &和[pJ(5)对于k e N。的子载波，根据步骤(3)得到的信道的估计值以及接收到的前导序列分别计算得到发送端IQ1、接收端IQI参数的初始估计值，分别记为v和^1} v ; (6)根据步骤(4)和(5)中得到的IQI参数的初始估计值，利用线性插值得到对应于除第O和第N/2个子载波外的其他子载波的发送端IQ1、接收端IQI参数的初始估计值，分别记为欸和I，(7)利用步骤(3)得到的信道的初始估计值、步骤(6)得到的发送端IQ1、接收端IQI参数的初始估计值，通过迭代的方法得到三种参数的最终估计值；(8)利用步骤(7)的结果进行IQI的校正和符号检测。步骤(2)中，信道估计的方法为:在接收端，第m帧的第k个子载波上的信道的初始估计值等于第m帧的第k个子载波上接收到的前导序列的值Rtni，其中k e Pe U N。。步骤(4)中，对于k e Pe的子载波，IQI参数的估计方法为:(a)利用步骤(3)中得到的信道的初始估计值构成信道矩阵矩阵的大小为MX2，将k e Pe的子载波对应的信道的初始估计值^,的共轭作为矩阵的第一列，将其共轭子载波N-k对应的信道的初始估计值作为矩阵的第二列；(b)对于k e Pe的子载波，利用每一帧中其共轭子载波N-k上接收到的前导序列RN-k；m构成大小为MX I的接收矩阵RN_k Pe ；(C)求解信道矩阵的伪逆，并将其值与接收矩阵RN_k,相乘，得到k e Pe时，发送端IQ1、接收端IQI参数的初始估计值:，和￡!>。步骤(5)中，对于k e N。的子载波，IQI参数的估计方法为:(a)利用步骤(3)中得到的信道的初始估计值构成信道矩阵,，矩阵的大小为MX2，将k e N。的子载波对应的信道的初始估计值作为矩阵的第二列，将其共轭子载波N-k对应的信道的初始估计值的共轭作为矩阵的第一列；(b)对于k e N。的子载波，利用每一帧中其共轭子载波N-k上接收到的前导序列RN-k；m构成大小为MX I的接收矩阵RN_k—No ；(c)求解信道矩阵的共轭矩阵的伪逆，并将其值与接收矩阵RN_k Ν。相乘，得到k e N。时，发送端IQ1、接收端IQI参数的初始估计值:%和￡ Λ。步骤(7)中，所述迭代的步骤为:(a)首先令迭代次数i = I ;(b)利用上一次迭代得到的发送端IQ1、接收端IQI参数的初始估计值和接收到的前导序列，计算得到每一帧中k e Pe U N。的子载波对应的第i次迭代的信道的估计值；(c)利用线性插值或线性最小均方误差插值得到每一帧中除第O个和第N/2个子载波外的其他子载波上对应的第i次迭代的信道的估计值，记为.λ.κ.τη 梦(d)重复步骤(4)和(5)得到k e Pe U N。时，第i次迭代发送端IQ1、接收端IQI参数的估计值，再利用线性插值得到除第O个和第N/2个子载波外的其他子载波上发送端IQ1、接收端IQI参数第i次迭代的估计值，分别记为髮〗和ξ ； (e)迭代次数i加1，判断是否达到最大迭代次数，若达到，则进入步骤(f)，否则返回步骤(b)；(f)得到信道、发送端IQ1、接收端IQI参数的最终估计值C^和f，其中I表示最大迭代次数，k = 1，2，…，N/2-1, N/2+1,…，N-1。步骤(8)中，可选用发送端预失真和接收端校正法进行IQI校正和符号检测，包括:将步骤(7)得到的发送端IQI参数的最终估计值反馈给发送端，在发送端对原始输入信号进行预失真处理；在接本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种OFDM系统中信道及IQI参数的估计方法，其特征在于，包括：（1）在发送端，将发送的每帧数据的第一个OFDM符号作为前导序列，其结构如下：导频在k∈Pe∪No的子载波上传输，k∈Po∪Ne的子载波上传输的信号为空；其中，系统的子载波数目为N，k表示第k个子载波；Pe和Po分别表示前N/2个子载波中k为偶数和奇数的子载波的集合，Ne和No分别表示后N/2个子载波中k为偶数和奇数的子载波的集合，第0和第N/2个子载波没有使用；（2）在接收端，根据每一帧接收到的前导序列，得到k∈Pe∪No的子载波对应的信道的初始估计值，记为其中m表示第m帧，m的取值范围为1到M；（3）利用线性插值或线性最小均方误差插值得到每一帧中除第0个和第N/2个子载波外的其他子载波对应的信道的初始估计值，记为（4）对于k∈Pe的子载波，根据步骤（3）得到的信道的估计值以及接收到的前导序列分别计算得到发送端IQI、接收端IQI参数的初始估计值，分别记为和（5）对于k∈No的子载波，根据步骤（3）得到的信道的估计值以及接收到的前导序列分别计算得到发送端IQI、接收端IQI参数的初始估计值，分别记为和（6）根据步骤（4）和（5）中得到的IQI参数的初始估计值，利用线性插值得到对应于除第0和第N/2个子载波外的其他子载波的发送端IQI、接收端IQI参数的初始估计值，分别记为和（7）利用步骤（3）得到的信道的初始估计值、步骤（6）得到的发送端IQI、接收端IQI参数的初始估计值，通过迭代的方法得到三种参数的最终估计值；（8）利用步骤（7）的结果进行IQI的校正和符号检测。FDA00002948389500011.jpg,FDA00002948389500012.jpg,FDA00002948389500013.jpg,FDA00002948389500014.jpg,FDA00002948389500015.jpg,FDA00002948389500016.jpg,FDA00002948389500017.jpg,FDA00002948389500018.jpg...

【技术特征摘要】
1.一种OFDM系统中信道及IQI参数的估计方法，其特征在于，包括: (1)在发送端，将发送的每帧数据的第一个OFDM符号作为前导序列，其结构如下:导频在k e Pe U N。的子载波上传输，k e Po U Ne的子载波上传输的信号为空；其中，系统的子载波数目为N，k表示第k个子载波；Pe和P。分别表示前N/2个子载波中k为偶数和奇数的子载波的集合，Ne和N。分别表示后N/2个子载波中k为偶数和奇数的子载波的集合，第O和第N/2个子载波没有使用； (2)在接收端，根据每一帧接收到的前导序列，得到ke Pe U N。的子载波对应的信道的初始估计值，记为其中m表示第m帧，m的取值范围为I到M; (3)利用线性插值或线性最小均方误差插值得到每一帧中除第O个和第N/2个子载波外的其他子载波对应的信道的初始估计值，记为‘:,； (4)对于ke匕的子载波，根据步骤(3)得到的信道的估计值以及接收到的前导序列分别计算得到发送端IQ1、接收端IQI参数的初始估计值，分别记为^ &和<；pe; (5)对于ke N。的子载波，根据步骤(3)得到的信道的估计值以及接收到的前导序列分别计算得到发送端IQ1、接收端IQI参数的初始估计值，分别记为 (6)根据步骤(4)和(5)中得到的IQI参数的初始估计值，利用线性插值得到对应于除第O和第N/2个子载 波外的其他子载波的发送端IQ1、接收端IQI参数的初始估计值，分别记为4 和欸； (7)利用步骤(3)得到的信道的初始估计值、步骤(6)得到的发送端IQ1、接收端IQI参数的初始估计值，通过迭代的方法得到三种参数的最终估计值； (8)利用步骤(7)的结果进行IQI的校正和符号检测。2.如权利要求1所述的估计方法，其特征在于，步骤(2)中，信道估计的方法为: 在接收端，第m帧的第k个子载波上的信道的初始估计值等于第m帧的第k个子载波上接收到的前导序列的值Rtni，其中k e Pe U N。。3.如权利要求1所述的估计方法，其特征在于，步骤(4)中，对于ke Pe的子载波，IQI参数的估计方法为: (a)利用步骤(3)中得到的信道的初始估计值#:构成信道矩阵,矩阵的大小为MX 2，将k e Pe的子载波对应的信道的初始估计值 的共轭作为矩阵的第一列，将其共轭子载波N-k对应的信道的初始估计值作为矩阵的第二列； (b)对于ke Pe的子载波，利用每一帧中其共轭子载波N-k上接收到的前导序列RN_tD1构成大小为MX I的接收矩阵RN_k ； (c)求解信道矩阵的伪逆，并将其值与接收矩阵RN_k—相乘，得到ke匕时，发送端IQ1、接收端IQI参数的初始估计值p和p。^ },k_Pe ^r.k_Pe4.如权利要求1所述的估计方法，其特征在于，步骤(5)中，对于ke N0的子载波，IQI参数的估计方法为:(a)利用步骤(3)中得到的信道的初始估计值丑:构成信道矩阵，矩阵的大小为ΜΧ2，将k e N0的子载波对应的信道的初始估计值作为矩阵的第二列，将其共轭子载波N-k对应的信道的初始估计值的共轭作为矩阵的第一列； (b)对于ke N。的子载波，利用每一帧中其共轭子载波N-k上接收到的前导序列RN_tD1构成大小为MX I的接收矩阵RN_k N。； (c)求解信道矩阵的共辄矩阵的伪逆，并将其值与接收矩阵RN-k_No相乘，得到k e N。时，发送端IQ1、接收端IQI参数的初始估计值: < 和< v。 U^ 1.k_SrorΛ -No5.如权利要求1所述的估计方法，其特征在于，步骤(7)中，所述迭代的步骤为: Ca)首先令迭代次数i = 1 ; (b)利用上一次迭代得到的发送端IQ1、接收端IQI参数的初始估计值和接收到的前导序列，计算得到每一帧中k e Pe U N。的子载波对应的第i次迭代的信道的估计值； (c)利用线性插值或线性最小均方误差插值得到每一帧中除第O个和第N/2个子载波外的其他子载波上对应的第i次迭代的信道的估计值，记为Htm ； (d)重复步骤(4)和(5)得到ke Pe U N。时，第i次迭代发送端IQ1、接收端IQI参数的估计...

【专利技术属性】
技术研发人员：李亚波，范琳琳，赵民建，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：