[发明专利]使用无偏训练序列的正交不平衡缓解

说明书

根据35U.S.C.§120要求优先权

本专利申请是于2007年3月9日提交的题为QUADRATURE MODULATION ROTATING TRAINING SEQUENCE(正交调制旋转训练序列)的专利申请No. 11/684,566的部分继续，其中其状态为待审，代理人案卷号为060395且已转让给 本申请受让人并通过援引明确纳入于此。

背景

领域

本发明一般涉及通信信道估计，尤其涉及用于在训练接收机信道估计时使用 正交调制无偏训练序列的系统和方法。

背景

图1是常规接收机前端的示意框图(现有技术)。常规的无线通信接收机包 括将辐射信号转换成传导信号的天线。在一些初始滤波之后，传导信号被放大。给 定充分的功率电平，该信号的载波频率可通过将该信号与本地振荡器信号混频(下 变频)来转换。由于收到信号是正交调制的，因此该信号在组合之前通过分开的I 和Q路径被解调。在频率转换之后，可使用模数转换器(ADC)将模拟信号转换 成数字信号以供基带处理。该处理可包括快速傅立叶变换(FFT)。

存在可能被引入接收机的多种误差，其不利地影响信道估计和对预期信号的 恢复。误差可能源自混频器、滤波器、以及诸如电容器等无源组件。这些误差如果 在I和Q路径之间导致不平衡则会恶化。为了估计信道并且由此消零这些误差中 的一些，通信系统可使用包括训练序列的消息格式，训练序列可以是重复或预定数 据码元。通过例如使用正交频分复用(OFDM)系统，可针对每一个副载波重复地 传送相同的IQ星座点。

为了在便携式的电池供电设备中节省功率，一些OFDM系统仅使用单个调制 码元来进行训练。例如，激励星座中的单个方向(例如，I路径)但不激励另一个 方向(例如，Q路径)。也可与导频频调一起使用相同类型的单向训练。注意：用 ±1码元值加扰单个调制信道(例如，I信道)并不旋转星座点，并且对正交信道不 提供激励。

在存在大带宽系统中盛行的正交路径不平衡的情况下，上述功率节省训练序 列导致有偏信道估计。有偏信道估计可在一个方向(即，I路径)上很好地对准IQ 星座，但在正交方向上提供正交不平衡。优选的是任何不平衡都在这两个信道间平 均地分布。

图2是图解接收机侧的正交不平衡的示意图(现有技术)。尽管未示出，发 射机侧不平衡是类似的。假设Q路径是参考。传入波形是cos(wt+θ)，其中θ是信 道的相位。Q路径用-sin(wt)进行了下变频。I路径用进行了下变 频。和2ε是硬件不平衡，分别为相位误差和振幅误差。低通滤波器H_I和H_Q对于每一条路径是不同的。滤波器引入附加振幅和相位畸变。然而，这些附加畸变 集中在和2ε内。注意，这两个滤波器是实际的并且以相同的方式影响+w和 -w两者。

假定这些误差较小：

右手侧的第一分量cos(wt)是经稍微定标的理想I路径。第二分量是来自Q路径的较小泄漏。在下变频传入波形之后：

在I路径中：(1+2ε)cos(θ)+2ε.sin(θ).

在Q路径中：sin(θ)。

这些误差导致对正交调制星座中码元位置的误解，其进而又导致不正确解调 的数据。

概述

无线通信接收机容易因与混频器、放大器和滤波器相关联的硬件组件中缺乏 容错而产生误差。在正交解调器中，这些误差还可导致I与Q路径之间的不平衡， 从而导致不正当地处理的数据。

训练信号还可用于校准接收机信道。然而，不激励I和Q路径两者的训练信 号并不解决两条路径之间的不平衡问题。

因此，提供了用于传送无偏通信训练序列的方法。该方法在正交调制发射机 中生成无偏训练序列。该无偏训练序列表示平均分布在复平面中的均匀累积功率。 更确切地，时域训练信息经由具有累积功率的同相(I)调制路径被发送。时域训 练信息经由其累积功率等于I调制路径功率的正交(Q)调制路径被发送。

在一方面，作为包括频率+f上的复值基准信号(p)和频率-f上的复值镜像信号 (p_m)的信号对来生成无偏训练序列。该方法使乘积(p·p_m)为空。