一种考虑多普勒效应与IQ不平衡的多径信道估计方法与流程

技术特征：

1.一种考虑多普勒效应与IQ不平衡的多径信道估计方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1.设多径信道发送端的输入信号为s_m，接收端对接收到的信号去除循环前缀后的输出信号为r_m，则输入信号和输出信号之间的关系表示为：

r_m＝(u_tu_rU_h+v_t*v_rU_h*)s_m+(v_tu_rU_h+u_t*v_rU_h*)s_m*+w_m (1)

由于U_h＝F^H*G*F，式(1)进一步表示为：

r_m＝(u_tu_rF^H×G×F+v_t*v_rF^H×G×F*)s_m+(v_tu_rF^H×G×F+u_t*v_rF^H×G×F*)s_m*+w_m (2)

其中，*表示数值或矩阵的共轭，H表示矩阵的共轭转置；u_t、v_t表示发送端发送的过程中加入的I/Q不平衡参数，u_r、v_r表示接收端接收的过程中加入的I/Q不平衡参数，U_h表示表示信道的冲击响应h(n)组成的N×N循环矩阵；F为DFT矩阵，G为包含三对角线的矩阵；w_m为传输过程中引入的高斯白噪声；

S2.将矩阵G进行拆解：

其中

S3.将F^H×B₁×F、F^H×B₂×F近似为单位阵，则式(2)可进一步表示为：

r_m＝[k₁(U_h1+U_h+U_h2)+k₂(U_h1+U_h+U_h2)*]p+[k₃(U_h1+U_h+U_h2)+k₄(U_h1+U_h+U_h2)*]p*+w_m

其中，k₁＝u_tu_r，k₂＝v_t*v_r，k₃＝v_tu_r，k₄＝u_t*v_r，U_h1＝F^H×H₁×F，U_h＝F^H×G₀×F，U_h2＝F^H×H₂×F；

由于U_h1、U_h、U_h2均为循环矩阵，则存在U_h×p＝P×h，其中p表示r_m，h表示信道参数[h(0),...,h(L-1)]，L表示多径信道的长度；P表示序文向量p＝[p₀,p₁,...,p_N]^T，N为序文向量的长度，则r_m可进一步表示为：

r_m＝P(k₁h₁+k₂h₁*)+P*(k₃h₁*+k₄h₁*)+P(k₁h+k₂h*)+P*(k₃h+k₄h*)+P(k₁h₂+k₂h₂*)+P*(k₃h₂+k₄h₂*)+w_m

S4.构造矩阵Pre＝[P P*P P*P P*]，设c＝[c₁^T c₂^T c₃^T c₄^T c₅^T c₆^T]^T，其中

c₁＝k₁h₁+k₂h₁*；c₂＝k₃h₁+k₄h₁*；c₃＝k₁h+k₂h*；c₄＝k₃h+k₄h*；c₅＝k₁h₂+k₂h₂*；

c₆＝k₃h₂+k₄h₂*；

则r_m可表示为：r_m＝Pre×c+w_m，由基于交替最小二乘法可得：

c＝(Pre^H×Pre)^-1×Pre^H×r_m；

S5.定义K＝[k₁,k₂,k₃,k₄]^T,设令c＝H×K+w_m，根据基于交替最小二乘法可得K的估计值：K_ls＝(H^H×H)^-1×H^H×c；

S6.将c₁＝k₁h₁+k₂h₁*的实部和虚部分离出来：

Re(c₁)＝[Re(k₁)+Re(k₂)]×Re(h₁)+[Im(k₁)-Im(k₂)]×Im(h₁)；

Im(c₁)＝[Im(k1)+Im(k2)]×Re(h₁)+[Re(k₁)+Re(k₂)]×Im(h₁)；

同理可得c₂、c₃、c₄、c₅、c₆的表达式，则矩阵C可表示为：

C＝[Re(c₁)^T Im(c₁)^T Re(c₂)^T Im(c₂)^T Re(c₃)^T Im(c₃)^T Re(c₄)^T Im(c₄)^T Re(c₅)^T Im(c₅)^T Re(c₆)^T Im(c₆)^T]^T；

S7.令H_Ls＝[Re(h₁)Im(h₁)Re(h)Im(h)Re(h₂)Im(h₂)]^T；

将步骤S5获得的K_ls经过实虚部分离后得到K_LS表示如下：

$\left[\begin{array}{cccccc}\mathrm{Re}\left(k_1\right)+\mathrm{Re}\left(k_2\right)& \mathrm{Im}\left(k_1\right)-\mathrm{Im}\left(k_2\right)& 0& 0& 0& 0\\ \mathrm{Im}\left(k_1\right)+\mathrm{Im}\left(k_2\right)& \mathrm{Re}\left(k_1\right)-\mathrm{Re}\left(k_2\right)& 0& 0& 0& 0\\ \mathrm{Re}\left(k_3\right)+\mathrm{Re}\left(k_4\right)& \mathrm{Im}\left(k_3\right)-\mathrm{Im}\left(k_4\right)& 0& 0& 0& 0\\ \mathrm{Im}\left(k_3\right)+\mathrm{Im}\left(k_4\right)& \mathrm{Re}\left(k_3\right)-\mathrm{Re}\left(k_4\right)& 0& 0& 0& 0\\ 0& 0& \mathrm{Re}\left(k_1\right)+\mathrm{Re}\left(k_2\right)& \mathrm{Im}\left(k_1\right)-\mathrm{Im}\left(k_2\right)& 0& 0\\ 0& 0& \mathrm{Im}\left(k_1\right)+\mathrm{Im}\left(k_2\right)& \mathrm{Re}\left(k_1\right)-\mathrm{Re}\left(k_2\right)& 0& 0\\ 0& 0& \mathrm{Re}\left(k_3\right)+\mathrm{Re}\left(k_4\right)& \mathrm{Im}\left(k_3\right)-\mathrm{Im}\left(k_4\right)& 0& 0\\ 0& 0& \mathrm{Im}\left(k_3\right)+\mathrm{Im}\left(k_4\right)& \mathrm{Re}\left(k_3\right)-\mathrm{Re}\left(k_4\right)& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0& \mathrm{Re}\left(k_1\right)+\mathrm{Re}\left(k_2\right)& \mathrm{Im}\left(k_1\right)-\mathrm{Im}\left(k_2\right)\\ 0& 0& 0& 0& \mathrm{Im}\left(k_1\right)+\mathrm{Im}\left(k_2\right)& \mathrm{Re}\left(k_1\right)-\mathrm{Re}\left(k_2\right)\\ 0& 0& 0& 0& \mathrm{Re}\left(k_3\right)+\mathrm{Re}\left(k_4\right)& \mathrm{Im}\left(k_3\right)-\mathrm{Im}\left(k_4\right)\\ 0& 0& 0& 0& \mathrm{Im}\left(k_3\right)+\mathrm{Im}\left(k_4\right)& \mathrm{Re}\left(k_3\right)-\mathrm{Re}\left(k_4\right)\end{array}\right]$

S8.则表达式c＝H×K+W_m可表达为C＝H_Ls×K_Ls+w_m，根据基于交替最小二乘法可得：H_Ls＝(K_Ls^T×K_Ls)^-1×K_Ls^T×C；

S9.根据求解得到的H_Ls实现对信道参数h₁、h、h₂的估计。

2.根据权利要求1所述的考虑多普勒效应与IQ不平衡的多径信道估计方法，其特征在于：在估计得到信道参数h₁、h、h₂后，根据信道参数h₁、h、h₂对信号进行相应的补偿。

3.根据权利要求1所述的考虑多普勒效应与IQ不平衡的多径信道估计方法，其特征在于：所述u_t＝cosθ_t+jα_tsinθ_t，v_t＝α_tcosθ_t+jsinθ_t。

4.根据权利要求3所述的考虑多普勒效应与IQ不平衡的多径信道估计方法，其特征在于：所述u_r＝cosθ_r-jα_rsinθ_r，v_r＝α_rcosθ_r+jsinθ_r。