Blind frequency-dependent IQ imbalance compensation for wideband wireless communication systems

• Project/Area Number: 18K11264
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 60060:Information network-related
• Research Institution: Tottori University
• Principal Investigator: NAKAGAWA Tadao 鳥取大学, 工学研究科, 教授 (50530804)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 笹岡 直人 鳥取大学, 工学研究科, 准教授 (80432607)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2020)
• Budget Amount: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000); Fiscal Year 2020: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000); Fiscal Year 2019: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000); Fiscal Year 2018: ¥260,000 (Direct Cost: ¥200,000、Indirect Cost: ¥60,000)
• Keywords: 直交誤差 / IQインバランス / シングルキャリア / ブラインド推定 / ブラインド補償 / 周波数オフセット / フィードフォワード型位相補償 / 直交変復器

Outline of Final Research Achievements

As the frequency bandwidth in wireless communications are wide, impairments of analog circuits of transceivers including IQ imbalance become exacerbated and have frequency-dependent. In this research, we propose a blind compensation technique for frequency-dependent IQ imbalance in the presence of carrier frequency offset of single carrier systems by using an iterative decision-directed algorithm, in which the decision is performed in the time domain and the IQ imbalance estimation is performed in the frequency domain. In the proposed configuration, phase offset is compensated by the feedforward method which is modified to adapt to the IQ imbalance compensation. Simulation results show that our proposed method operates properly and effectively.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

高速な通信をするためには、信号をより広い周波数範囲にわたって送らなくてはならない。しかし中央付近の周波数帯では良くても端のほうでは特性が劣化するという周波数依存性を有する不完全性を持つようになる。このような不完全性の推定は送受信機で既知の信号を用いるよりも受信データから直接補償できるブラインド推定・補償のほうが高速化の観点からは望ましい。しかしながら低消費電力化が可能なシングルキャリア信号は、ブラインド推定・補償が困難であった。本研究において、シングルキャリア信号に対して周波数依存性を持つ不完全性をブラインド推定・補償する新規技術を初めて提案し、その効果をシミュレーションによって実証した。

Research Products

• [Journal Article] Blind frequency-dependent in-phase/quadrature imbalance compensation with constant norm algorithm and cascaded structure (2021)
  • Author(s): Sasaoka Naoto、Inata Hiroki、Nakagawa Tadao、Hamabe Ryoto、Itoh Yoshio
  • Journal Title: IEICE Communications Express Volume: 10 Issue: 5 Pages: 237-242
  • DOI: 10.1587/comex.2021XBL0021
  • NAID: 130008033463
  • ISSN: 2187-0136
  • Year and Date: 2021-05-01
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 広帯域シングルキャリア通信における周波数オフセット存在下の各種周波数依存性IQインバランスに対するブラインド補償 (2020)
  • Author(s): 森秀樹, 中川匡夫, 笹岡直人, 李斗煥
  • Journal Title: 電子情報通信学会技術研究報告 Volume: 120 Pages: 19-24
• [Journal Article] 広帯域シングルキャリアの各種周波数依存性IQインバランスに対するブラインド補償 (2019)
  • Author(s): 森秀樹, 中川匡夫, 笹岡直人, 李斗煥
  • Journal Title: 電子情報通信学会技術研究報告 Volume: 119 Pages: 7-11
• [Journal Article] 広帯域シングルキャリアの周波数依存性IQインバランスに対するブラインド補償 (2019)
  • Author(s): 森秀樹, 中川匡夫, 笹岡直人, 李斗煥, 加保貴奈
  • Journal Title: 電子情報通信学会技術研究報告 Volume: vol. 118, no. 386 Pages: 25-29
• [Journal Article] 広帯域OFDMシステムにおけるIQインバランス補償に関する一検討 (2019)
  • Author(s): 稲田広輝, 笹岡直人, 中川匡夫, 伊藤良生
  • Journal Title: 電子情報通信学会技術研究報告 Volume: vol. 118, no. 473 Pages: 49-52
• [Presentation] 広帯域シングルキャリアにおける周波数依存性IQバランスに対するブラインド補償法 (2019)
  • Author(s): 森秀樹, 中川匡夫, 笹岡直人, 李斗煥
  • Organizer: 2019年度電気・情報関連学会中国支部連合大会
• [Presentation] 広帯域シングルキャリアにおける周波数依存性IQインバランスのブラインド補償方法 (2019)
  • Author(s): 森秀樹, 中川匡夫, 笹岡直人, 李斗煥, 加保貴奈
  • Organizer: 2019年電子情報通信学会総合大会