[發(fā)明專利]一種IQ不平衡失真的數(shù)字預(yù)失真校正裝置和方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510027992.1
• 申請(qǐng)日: 2015-01-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104580060B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-09-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 唐宏;李玉妍;李兆玉;黃銳;田燕;夏小夏;粟根花;余瑤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶郵電大學(xué)
• 主分類號(hào): H04L27/38
• 分類號(hào): H04L27/38;H04L25/06;H04L25/49
• 代理公司: 重慶華科專利事務(wù)所 50123
• 代理人: 康海燕

本發(fā)明提出一種基于數(shù)字預(yù)失真系統(tǒng)中的IQ不平衡校正技術(shù)，屬于無(wú)線通信領(lǐng)域。正交調(diào)制后的信號(hào)分兩路進(jìn)入數(shù)字預(yù)失真系統(tǒng)，首先進(jìn)行信道估計(jì)獲得相應(yīng)的估計(jì)參數(shù)并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行初始化；然后據(jù)輸入的同相信號(hào)和正交信號(hào)計(jì)算同相信號(hào)和正交信號(hào)的直流偏移因子并進(jìn)行直流補(bǔ)償；根據(jù)輸入的同相信號(hào)和正交信號(hào)計(jì)算同相信號(hào)和正交信號(hào)的增益不平衡因子和相位不平衡因子；根據(jù)鏡像校正模型代入相應(yīng)的參數(shù)進(jìn)行鏡像校正；最后更新補(bǔ)償后的增益和相位因子完成IQ不平衡校正過(guò)程。采用本發(fā)明的方法可以降低系統(tǒng)硬件復(fù)雜度和成本，同時(shí)還提高了誤差估計(jì)和補(bǔ)償?shù)木取?/p>

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無(wú)線通信領(lǐng)域，特別涉及多載波無(wú)線通信系統(tǒng)中的同相(I)和正交相(Q)不平衡校正(IQ不平衡校正)裝置和方法。

背景技術(shù)

無(wú)線通信系統(tǒng)及相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)正在不斷使用更加復(fù)雜的調(diào)制技術(shù)(例如64QAM和OFDM(正交頻分復(fù)用))來(lái)增加通信信道的吞吐量。這些更復(fù)雜的調(diào)制技術(shù)增加了對(duì)于低成本的直接轉(zhuǎn)換接收器和發(fā)射器的同相(I)和正交相(Q)路徑之間的不平衡性。基帶同相和正交相IQ信號(hào)經(jīng)過(guò)正交調(diào)制后輸出兩路信號(hào)的增益通常存在著一定差異，該差異就造成了增益不平衡失真，I和Q信道之間的增益不平衡是由混頻器、濾波器和數(shù)模轉(zhuǎn)換器(ADC)以及信道之間的不一致性導(dǎo)致的。正交調(diào)制器中有一個(gè)載波信號(hào)分離器，用于將本振信號(hào)分離成兩路相位相差90度的載波信號(hào)，而實(shí)際硬件電路中要達(dá)到完全精確的90度幾乎是不可能的，總會(huì)存在一個(gè)相位誤差，當(dāng)同相和正交相信道的本地振蕩器信號(hào)之間的相位差不是精確的90度時(shí)會(huì)發(fā)生相位不平衡，該相位不平衡產(chǎn)生的誤差就是相位不平衡失真。

考慮正交調(diào)制本振的非線性失真，當(dāng)輸入信號(hào)的同相分量I(t)和正交分量Q(t)分別表示為：I(t)＝Gcos(ωt+φ)+D (1)

Q(t)＝sinωt (2)

其中，G表示增益，ω為信號(hào)角頻率，t為時(shí)間，φ為信號(hào)相位，D為直流分量。當(dāng)調(diào)制器的幅度誤差ε和相位誤差θ，則經(jīng)過(guò)正交調(diào)制后輸出的信號(hào)為：

從這個(gè)式子可以看出經(jīng)過(guò)正交調(diào)制后的信號(hào)包含了3個(gè)部分，一個(gè)是在有用頻率ω_ct+ωt上的信號(hào)，一種是由于本振引起的鏡像干擾頻率ω_ct-ωt上的信號(hào)，第三個(gè)是本振頻率上ω_ct的信號(hào)。對(duì)我們來(lái)說(shuō)有用信號(hào)只有ω_ct+ωt上的信號(hào)，而其他信號(hào)都是干擾信號(hào)。從表達(dá)式中也可看出直流偏移D過(guò)大對(duì)輸入信號(hào)來(lái)說(shuō)也就增加了本振的振幅，這樣可能引起本振泄露，所以我們通常會(huì)說(shuō)直流偏移過(guò)大會(huì)引起本振泄露。當(dāng)原始信號(hào)經(jīng)過(guò)調(diào)制后會(huì)引起IQ增益，相位不平衡和直流偏移等非線性失真，我們就需要在數(shù)字域上對(duì)上述的不平衡進(jìn)行補(bǔ)償。

IQ不平衡失真主要包括上述增益不平衡、相位不平衡和直流偏移三個(gè)部分。其中，鏡像信號(hào)就是由增益和相位不平衡引起的。鏡像會(huì)導(dǎo)致發(fā)射雜散指標(biāo)不能達(dá)標(biāo)，如果鏡像和有用信號(hào)互相混疊，還會(huì)惡化有用信號(hào)的矢量幅度誤差EVM，另一方面鏡像頻率和有用信號(hào)落在彼此帶內(nèi)，使得射頻鏈路濾波器無(wú)法抑制鏡像。另外正交調(diào)制后的信號(hào)還存在著載波泄露，本振信號(hào)會(huì)泄露到射頻輸出端，從而造成直流偏移誤差。這些IQ不平衡失真會(huì)使原信號(hào)產(chǎn)生失真分量，且使通信系統(tǒng)的誤碼率增大。

最初采用補(bǔ)償IQ不平衡的方法是手工方式進(jìn)行調(diào)節(jié)，但是這樣的方法費(fèi)時(shí)且不能進(jìn)行自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償。之后提出了復(fù)合模型方法，將信道因子和IQ不平衡因子結(jié)合在一起，并利用特殊的雙導(dǎo)頻符號(hào)進(jìn)行校正，這種方法需要大量的頻率資源且不適合于時(shí)變信道。接著，人們又提出時(shí)域盲補(bǔ)償方法，但這種方法假設(shè)IQ不平衡的影響集中在其中一路，不適用于實(shí)際的系統(tǒng)且實(shí)時(shí)性很差。隨后，人們提出了自適應(yīng)的IQ不平衡補(bǔ)償方法，這種方法需要大量的訓(xùn)練符號(hào)和迭代運(yùn)算以獲得均衡器系數(shù)，且需要附加反饋電路完成實(shí)時(shí)檢測(cè)IQ不平衡的變化情況，實(shí)現(xiàn)IQ不平衡的自適應(yīng)補(bǔ)償。然而，附加反饋電路大大提高了硬件開(kāi)銷和系統(tǒng)復(fù)雜度。

發(fā)明內(nèi)容