一種發(fā)射機(jī)幅度不平衡和相位不平衡測量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于無線通信技術(shù)領(lǐng)域，涉及測量發(fā)射機(jī)同相/正交支路幅度和相位不平 衡（IQ不平衡）的方法，既可用于采用單載波調(diào)制得正交調(diào)制信號也可用于采用多載波調(diào) 制（例如正交頻分復(fù)用-OFDM信號）的IQ不平衡測量。
【背景技術(shù)】
[0002] 采用正交調(diào)制的無線通信系統(tǒng)收發(fā)信機(jī)的I/Q增益及相位不平衡會引起信號頻 譜正負(fù)邊帶之間的相互干擾，導(dǎo)致系統(tǒng)性能下降。發(fā)射機(jī)IQ不平衡測量是矢量信號分析儀 器必須具備的基本功能之一。
[0003] 發(fā)射機(jī)IQ不平衡模型如圖1所示，I/Q兩路基帶信號與正交載波分別相乘，相加以 后形成正交調(diào)制的載波信號，理想情況下，正交載波的幅度應(yīng)該相等，相位差90度。I/Q兩 路基帶信號的平均幅度也應(yīng)該相等。由于具體實(shí)現(xiàn)電路、器件參數(shù)不理想，兩個支路的幅度 和相位存在一定的誤差。令0為相位差，單位為度，P為IQ幅度不平衡。用對數(shù)表示為

[0012] X=I+jQ( ?r表示復(fù)數(shù)共輒
[0013] 在測量端，如果接收IQ不平衡可以忽略，從發(fā)射機(jī)到接收機(jī)的信道脈沖響應(yīng)離散 表示為：c=[c(0)，c(1)，…，c(L-I)]，則接收信號可表示為y=x*c，（x*c)表示兩個矢量 的卷積。
[0015]w(n)是信道噪聲，如果信噪比足夠高（在設(shè)備測量時通?？梢詽M足），且是理想信 道響應(yīng)c= [1，0, ???0]，當(dāng)發(fā)送符號已知，有兩個以上的接收樣點(diǎn)時，則可以構(gòu)造一組方程：
[0017] 通過解方程求得u和V，進(jìn)而得到幅度和相位不平衡參數(shù)a，0。但是c很難滿足 理想條件，例如，即使被測設(shè)備和測量儀器間是理想的高斯白噪聲信道，但是信道增益不 為1，殘留的載波相位誤差會引起復(fù)數(shù)旋轉(zhuǎn)，收發(fā)濾波器間的不匹配及定時誤差會引起主徑 以外的其他位置信道響應(yīng)值不為0。信道響應(yīng)和IQ不平衡參數(shù)相互影響，還沒有有效的方 法將二者分離。以往的研究工作集中在如何在接收機(jī)中補(bǔ)償IQ不平衡及信道響應(yīng)值，可以 綜合考慮，不需要分離。但是在測量設(shè)備中需要精確測量幅度和相位的不平衡程度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0018] 本發(fā)明公開了一種發(fā)射機(jī)IQ不平衡參數(shù)測量方法，可廣泛應(yīng)用于單載波和多載 波發(fā)射機(jī)測量。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：
[0019] -種發(fā)射機(jī)幅度不平衡和相位不平衡測量方法，其特征在于，包括下列步驟：
[0020] 1)接收機(jī)對所接收的來自發(fā)射機(jī)的信號進(jìn)行下變頻變換，得到基帶信號；
[0021] 2)完成對基帶信號的頻率同步、相位同步、定時同步、幀同步，得到新的基帶信號 Signal，稱其為接收信號y ;
[0022] 3)如果Signal中包含已知的訓(xùn)練序列，找出與訓(xùn)練序列對應(yīng)的接收序列y，如果 Signal中沒有已知的數(shù)據(jù)符號，則從Signal中隨機(jī)選擇一段接收序列y，并對y做判決得 到估計(jì)的數(shù)據(jù)符號序列X ;
[0023] y=y(-L+1)，…y(-1)，y(0)，y(1)…y(N-I)，
[0024]X=X(-L+1)，…X(_1)，X(0)，X(1)…X(N-1)，其中，
[0025] 1為信道脈沖響應(yīng)的長度^為大于1的整數(shù)，7(-1^1)，"1(-1)，7(0)，7(1)~ 又(1'|-1)為接收信號7的時域采樣值序列，1(-]>1)，"1(-1)，1(0)，1(]>1(1'|-1)，為7對應(yīng) 的發(fā)送序列或發(fā)送序列的估計(jì)值，
[0026] X(-L+1)，...X(-1)，X(0)，X(1)…X(N-I)，與y(-L+1)，...y(-1)，y(0)，y(1)…y(N-I) --對應(yīng)；
[0027] 4)用已知訓(xùn)練序列X或判決得到的數(shù)據(jù)符號序列X構(gòu)造矩陣M= 其中
[0028]
[0029] X#表示X的共輒矩陣；
[0030] 5)利用最小二乘法求得包含IQ不平衡參數(shù)和信道脈沖響應(yīng)的估計(jì)矢量￡ :
[0032] Xtf表示X的共軛轉(zhuǎn)置矩陣，（?）1表示矩陣求逆，
[0033] 通過上式可求得￡為長度為2L的一維向量，可表示為J1 = /;(〇),A'⑴，/;(2i-l), /J(O)j(l) _ 1)為所求得的信道估計(jì)矢量h的每個元素；
[0034] 6)取出估計(jì)矢量￡中與主徑對應(yīng)的兩個元素及Sp#%k為主徑的位置；
[0035] 7)計(jì)算中間變量Ai、A2、A3:
[0039] 其中（?廣表示復(fù)數(shù)共輒，Re[?]表示取復(fù)數(shù)的實(shí)部，Im[?]表示取復(fù)數(shù)的虛部；
[0040] 8)計(jì)算幅度不平衡參數(shù)Ct和相位不平衡參數(shù)0 :
[0044] 信道響應(yīng)和IQ不平衡參數(shù)相互影響，還沒有有效的方法將二者分離。以往的研究 工作集中在如何在接收機(jī)中補(bǔ)償IQ不平衡及信道響應(yīng)值，可以綜合考慮，不需要分離。但 是在測量設(shè)備中需要精確測量幅度和相位的不平衡程度。本發(fā)明為精確測量幅度和相位的 不平衡程度提供了方法。
【附圖說明】
[0045] 圖1為發(fā)射機(jī)IQ不平衡模型。
[0046] 圖2為本發(fā)明發(fā)射機(jī)IQ不平衡測量方法的流程方框圖。
[0047] 圖3為本發(fā)明發(fā)射機(jī)IQ不平衡測量方法的幅度不平衡測量誤差的方差與信噪比 關(guān)系曲線。
[0048] 圖4為本發(fā)明發(fā)射機(jī)IQ不平衡測量方法的相位不平衡測量誤差的方差與信噪比 關(guān)系曲線
【具體實(shí)施方式】
[0049] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行說明。
[0050] 參見圖2,本發(fā)明的發(fā)射機(jī)IQ不平衡參數(shù)測量方法，包括：
[0051] 1)對發(fā)射機(jī)產(chǎn)生的信號進(jìn)行下變頻變換，得到基帶信號；
[0052] 2)完成對基帶信號的頻率同步、相位同步、定時同步、幀同步，得到新的基帶信號 Signal；
[0053] 3)如果Signal中包含已知的訓(xùn)練序列，找出與訓(xùn)練序列對應(yīng)的接收序列y，如果 Signal中沒有已知的數(shù)據(jù)符號，貝Ij從Signal中隨機(jī)選擇一段接收序列y，并對y做判決得 到估計(jì)的數(shù)據(jù)符號序列X;
[0054]y=y(-L+1)，…y(-1)，y(0)，y(1)…y(N-I)，
[0055]X=X(-L+1)，…X(_1)，X(0)，X(1)…X(N-1)，其中，
[0056] L為信道脈沖響應(yīng)的長度，N為大于L的整數(shù)，；y(_L+l), "1(-1), y(0),y⑴… y(N-l)為接收序列y的時域采樣值，x(-L+l), ??1(-1)，1(0)，1(]>*1(1'1-1)，為7對應(yīng)的發(fā) 送序列或發(fā)送序列的估計(jì)值，
[0057]X(-L+1)，...X(-1)，X(0)，X(1)…X(N-I)，與y(-L+1)，...y(-1)，y(0)，y(1)…y(N-I) --對應(yīng)；
[0058] 4)用已知訓(xùn)練序列X或判決得到的數(shù)據(jù)符號序列X構(gòu)造矩陣X=其中
[0059]
[0060] X#表示X的共輒矩陣；
[0061] 5)利用最小二乘法求得包含IQ不平衡參數(shù)和信道脈沖響應(yīng)的估計(jì)矢量L
[0063] f 〃表示X的共輒轉(zhuǎn)置矩陣，（?）1表示矩陣求逆，
[0064] 通過上式可求得為長度為2L的一維向量，可表示為fi= /;(0)，/;(1),/;(2尤-1)，
[0065] I,.為信道脈沖響應(yīng)與IQ不平衡參數(shù)的復(fù)合參數(shù)，同時有：
[0066] ；h =：|gG(：0) tte(l) ??? ?￡?(￡-1) VC(X)) ve(l) -- Vc(Z-I)^
[0067] 如果數(shù)據(jù)樣本足夠多，可以采用更精確的估計(jì)方法，都在本發(fā)明涵蓋范圍之內(nèi)。
[0068] 6)取出估計(jì)矢量中與主徑對應(yīng)的兩個元素以k)及S(k+L)，k為主徑的位置。
[0069] 7)計(jì)算中間變量ApA^A3:
[0073] 其中（?廣表示復(fù)數(shù)共輒，Re[ ?]表示取復(fù)數(shù)的實(shí)部，Im[ ?]表示取復(fù)數(shù)的虛部。
[0074] 如果估計(jì)得到的信道脈沖響應(yīng)中存在多個顯著值，可以分別計(jì)算上述變量然后合 并。
[0075] 8)計(jì)算幅度不平衡參數(shù)a和相位不平衡參數(shù)0 :
[0079] 以64個載波的OFDM符號為例，設(shè)1/8循環(huán)前綴長度，一個符號長度的OFDM時 域基帶信號為：X= [x(56)…x(63)x(0)x(l)*"x(63)]，信道的脈沖響應(yīng)為：C= [c(0) c(1)…c(L-I)]，一般情況下可以認(rèn)為信道脈沖響應(yīng)的長度小于或等于循環(huán)前綴的長度，例 如L= 8,則接收到的帶有IQ不平衡的信號可用矩陣表示為：
[0080]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種發(fā)射機(jī)幅度不平衡和相位不平衡測量方法，其特征在于，包括下列步驟： 1) 接收機(jī)對所接收的來自發(fā)射機(jī)的信號進(jìn)行下變頻變換，得到基帶信號； 2) 完成對基帶信號的頻率同步、相位同步、定時同步、幀同步，得到新的基帶信號 Signal，稱其為接收信號y ; 3) 如果Signal中包含已知的訓(xùn)練序列，找出與訓(xùn)練序列對應(yīng)的接收序列y，如果 Signal中沒有已知的數(shù)據(jù)符號，則從Signal中隨機(jī)選擇一段接收序列y，并對y做判決得 到估計(jì)的數(shù)據(jù)符號序列X ; y = y (-L+1)，…y (-1)，y (O)，y (1)…y (N-I)， X = x(-L+l)，…x(-l)，x(0)，x(l) ...x(N-l)，其中， L為信道脈沖響應(yīng)的長度，N為大于L的整數(shù)，y (-L+1)，…y (-1)，y (0)，y (1)…y (N-I) 為接收信號y的時域采樣值序列，x(-L+l), "1(-1), x(0), x(l)…x(N-l)，為y對應(yīng)的發(fā)送 序列或發(fā)送序列的估計(jì)值， X (-L+1)，…X (-1)，X (0)，X (1)…X (N-I)，與 y (-L+1)，…y (-1)，y (0)，y (1)…y (N-1) --對應(yīng)； 4) 用已知訓(xùn)練序列X或判決得到的數(shù)據(jù)符號序列X構(gòu)造矩陣X =其中Xi表示X的共輒矩陣； 5) 利用最小二乘法求得包含IQ不平衡參數(shù)和信道脈沖響應(yīng)的估計(jì)矢量LXii表示f的共輒轉(zhuǎn)置矩陣，（·）1表示矩陣求逆， 通過上式可求得β為長度為2L的一維向量，可表示為I =/;(0),/;(l)，/;(2i-Γ).:， 以-1)為所求得的信道估計(jì)矢量ft的每個元素； 6) 取出估計(jì)矢量β中與主徑對應(yīng)的兩個元素1_汲錢1^砵k為主徑的位置； 7) 計(jì)算中間變量ApApA3:其中（· Γ表示復(fù)數(shù)共輒，Re[ ·]表示取復(fù)數(shù)的實(shí)部，Im[ ·]表示取復(fù)數(shù)的虛部； 8) 計(jì)算幅度不平衡參數(shù)α和相位不平衡參數(shù)Θ :CN 105162533 A _權(quán)利要求書_ _2/2 頁
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種發(fā)射機(jī)幅度不平衡和相位不平衡測量方法，包括：接收機(jī)對所接收的來自發(fā)射機(jī)的信號進(jìn)行下變頻變換，得到基帶信號；完成對基帶信號的頻率同步、相位同步、定時同步、幀同步，得到新的基帶信號Signal；如果Signal中包含已知的訓(xùn)練序列，找出與訓(xùn)練序列對應(yīng)的接收序列y，如果Signal中沒有已知的數(shù)據(jù)符號，則從Signal中隨機(jī)選擇一段接收序列y，并對y做判決得到估計(jì)的數(shù)據(jù)符號序列x；用已知訓(xùn)練序列x或判決得到的數(shù)據(jù)符號序列x構(gòu)造矩陣；求得包含IQ不平衡參數(shù)和信道脈沖響應(yīng)的估計(jì)矢量；計(jì)算幅度不平衡參數(shù)α和相位不平衡參數(shù)θ。本發(fā)明為精確測量幅度和相位的不平衡程度提供了方法。
【IPC分類】H04B17/12
【公開號】CN105162533
【申請?zhí)枴緾N201510443077
【發(fā)明人】侯永宏, 郝杰, 薛琳, 李照洋, 葉秀峰, 葉熠琳, 曹玉良
【申請人】天津大學(xué)
【公開日】2015年12月16日
【申請日】2015年7月24日