專利名稱：一種估計(jì)信噪比的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)字通信技術(shù)，特別是指一種估計(jì)信噪比的方法及裝置。
背景技術(shù)：
數(shù)字通信系統(tǒng)包括發(fā)射端、接收端以及信道，圖1為數(shù)字通信系統(tǒng)的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)框圖，其中，發(fā)射端包括信源、編碼、星座圖映射，接收端包括星座圖解映射、譯碼、信宿。發(fā)射端將信源產(chǎn)生的比特流進(jìn)行編碼、星座圖映射后發(fā)射；發(fā)射端發(fā)射的信號(hào)經(jīng)過信道傳輸至接收端；接收端將所接收到的信號(hào)進(jìn)行星座圖解映射、譯碼后傳給信宿。其中，編碼通常采用糾錯(cuò)碼編碼，相應(yīng)的譯碼采用糾錯(cuò)碼譯碼。星座圖映射可以通過四相相移鍵控調(diào)制(QPSK)、正交振幅調(diào)制(QAM)等調(diào)制方式將比特流映射成星座點(diǎn)。對(duì)比特流進(jìn)行所述調(diào)制后得到的發(fā)射信號(hào)星座點(diǎn)稱為調(diào)制信號(hào)星座點(diǎn)，調(diào)制信號(hào)星座點(diǎn)x由兩個(gè)信號(hào)分量構(gòu)成，分別是同相分量xR和正交分量xI，由同相分量xR和正交分量xI表示調(diào)制信號(hào)星座點(diǎn)x為x＝xR+jxI；調(diào)制信號(hào)星座點(diǎn)經(jīng)過信道到達(dá)接收端的接收信號(hào)星座點(diǎn)稱為解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)，同樣的，解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)也由同相分量和正交分量構(gòu)成。信道可以為高斯白噪聲信道(AWGN)、瑞利信道(Rayleigh)等信道。
在數(shù)字通信系統(tǒng)中，信噪比(SNR)是與信道有關(guān)的一個(gè)參數(shù)，在例如糾錯(cuò)碼譯碼或星座圖解映射過程中，需要利用SNR獲得更優(yōu)的譯碼性能或更準(zhǔn)確的符號(hào)解映射性能。而SNR隨著周圍環(huán)境和發(fā)射機(jī)的功率變化而變化，因此需要對(duì)SNR進(jìn)行估計(jì)，得到較準(zhǔn)確的SNR的估計(jì)值，提高整個(gè)系統(tǒng)的性能。
現(xiàn)階段，SNR的估計(jì)方法有多項(xiàng)式擬合估計(jì)方法，訓(xùn)練序列估計(jì)方法，還有盲估計(jì)方法。其中，盲估計(jì)方法直接利用接收端收到的信號(hào)估計(jì)SNR，盲估計(jì)方法的優(yōu)點(diǎn)是應(yīng)用范圍廣，易于優(yōu)化算法和不需要任何輔助措施，但是通過盲估計(jì)得到的SNR的估計(jì)值與實(shí)際值相比不夠準(zhǔn)確，因此，需要提出估計(jì)誤差較少的SNR估計(jì)方法。
現(xiàn)有技術(shù)中，通過盲估計(jì)的方法估計(jì)SNR的方法如圖2所示，包括以下幾個(gè)步驟步驟201接收端利用接收到的所有的解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)計(jì)算噪聲功率σ2，噪聲功率σ2為所有解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)與其最近的調(diào)制信號(hào)星座點(diǎn)之間距離之差平方的均值。
步驟202接收端利用所有解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)計(jì)算發(fā)射信號(hào)功率Ps，發(fā)射信號(hào)功率Ps的計(jì)算方法是利用所有解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)計(jì)算接收信號(hào)功率后，計(jì)算所述接收信號(hào)功率與噪聲功率σ2之差得到發(fā)射信號(hào)功率Ps；或者，如果在發(fā)射端對(duì)發(fā)射信號(hào)功率歸一化為1，則直接得到發(fā)射信號(hào)功率Ps＝1。
其中，所述的接收信號(hào)功率是每一個(gè)解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)的同相分量和正交分量平方之和的均值，發(fā)射信號(hào)功率是每一個(gè)調(diào)制信號(hào)星座點(diǎn)的同相分量和正交分量平方之和的均值。
步驟203計(jì)算發(fā)射信號(hào)功率Ps與噪聲功率σ2之比得到SNR的估計(jì)值，即SNR＝Ps/σ2。
以上所述的估計(jì)SNR過程中，計(jì)算噪聲功率時(shí)需要準(zhǔn)確地確定解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)是由哪一個(gè)調(diào)制信號(hào)星座點(diǎn)發(fā)送的，這樣才能夠得到正確的噪聲功率。在現(xiàn)有技術(shù)中認(rèn)為所有的解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)是分別由最近的調(diào)制信號(hào)星座點(diǎn)發(fā)送的，并利用所有解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)根據(jù)所述最近原則計(jì)算噪聲功率，但是所得到的噪聲功率存在較大誤差，其原因在于由于信道的影響，解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)容易交疊在一起，難以判斷解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)對(duì)應(yīng)的調(diào)制信號(hào)星座點(diǎn)，因此針對(duì)所有的解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)以最近原則計(jì)算得到的噪聲功率必然存在較大的誤差，從而SNR的估計(jì)值與實(shí)際值相差較大。下面結(jié)合發(fā)送端的調(diào)制信號(hào)星座圖和接收端的解調(diào)信號(hào)星座圖，進(jìn)一步詳細(xì)說明按照現(xiàn)有技術(shù)得到的SNR估計(jì)值存在較大估計(jì)誤差的原因。
圖3為在發(fā)射端對(duì)發(fā)射信號(hào)進(jìn)行QPSK調(diào)制得到的QPSK調(diào)制信號(hào)星座圖，其中，星座點(diǎn)功率已歸一化為1。圖4為具有圖3所示QPSK調(diào)制信號(hào)星座圖的發(fā)射信號(hào)經(jīng)過AWGN信道后，在接收端得到的接收信號(hào)的QPSK解調(diào)信號(hào)星座圖。從圖4中可以看到，經(jīng)過AWGN信道后得到的QPSK解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)由于高斯白噪聲的影響，QPSK解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)絕大部分都偏離了QPSK調(diào)制信號(hào)星座點(diǎn)。圖5為具有圖3所示的QPSK調(diào)制信號(hào)星座點(diǎn)經(jīng)過Rayleigh信道到達(dá)接收端后，在接收端對(duì)所接收到的信號(hào)進(jìn)行信道估計(jì)和均衡后得到的QPSK解調(diào)信號(hào)星座圖。從圖5中可以看到，由于Rayleigh信道中存在多徑延遲、相位偏移和衰落等影響，因此雖然通過信道估計(jì)和均衡去除信道的影響，但是解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)仍然偏離調(diào)制信號(hào)星座點(diǎn)，而且，有些解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)偏離調(diào)制信號(hào)星座點(diǎn)的幅度很大。
圖6為在發(fā)送端對(duì)發(fā)射信號(hào)進(jìn)行16進(jìn)制正交振幅調(diào)制(16QAM)得到的16QAM調(diào)制信號(hào)星座圖，其中，星座點(diǎn)功率已歸一化為1。圖7為具有圖6所示16QAM調(diào)制信號(hào)星座圖的發(fā)射信號(hào)經(jīng)過AWGN信道后，在接收端得到的接收信號(hào)的16QAM解調(diào)信號(hào)星座圖。從圖7中可以看到，經(jīng)過AWGN信道后得到的16QAM解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)由于噪聲的影響，16QAM解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)絕大部分都偏離了16QAM調(diào)制信號(hào)星座點(diǎn)。
從圖4、圖5和圖7中容易看出，解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)分布在調(diào)制信號(hào)星座點(diǎn)的周圍，甚至分布在離調(diào)制信號(hào)星座點(diǎn)更遠(yuǎn)的位置，而且解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)較容易交疊在一起，難以判斷解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)是由哪個(gè)調(diào)制信號(hào)星座點(diǎn)發(fā)送的。例如，針對(duì)圖4所示的接近兩個(gè)坐標(biāo)軸附近的解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)，針對(duì)圖7所示的接近兩個(gè)坐標(biāo)軸附近的解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)和調(diào)制信號(hào)星座點(diǎn)中間位置的解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)，針對(duì)圖5所示的接近兩個(gè)坐標(biāo)軸附近的解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)以及遠(yuǎn)離調(diào)制信號(hào)星座點(diǎn)的解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)，都不能保證正確確定解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)與調(diào)制信號(hào)星座點(diǎn)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，從而會(huì)造成噪聲功率的計(jì)算誤差，進(jìn)一步造成SNR估計(jì)值與實(shí)際值之間的估計(jì)誤差較大。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種估計(jì)SNR的方法，減少SNR的估計(jì)值和實(shí)際值之間的誤差。
本發(fā)明的另一主要目的在于提供一種估計(jì)SNR的裝置，減少SNR的估計(jì)值和實(shí)際值之間的誤差。
為了達(dá)到上述第一個(gè)目的，本發(fā)明提供一種估計(jì)信噪比的方法，該方法包括a.在解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)中選擇信號(hào)分量絕對(duì)值大于調(diào)制信號(hào)邊緣星座點(diǎn)信號(hào)分量絕對(duì)值最大值的解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)，利用所選擇的解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)計(jì)算噪聲功率；b.計(jì)算發(fā)射信號(hào)功率；c.計(jì)算發(fā)射信號(hào)功率與噪聲功率之比，得到信噪比的估計(jì)值。
所述信號(hào)分量為同相分量和正交分量；步驟a所述的在解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)中選擇解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)為在解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)中選擇同相分量絕對(duì)值大于調(diào)制信號(hào)邊緣星座點(diǎn)同相分量絕對(duì)值最大值的解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)，選擇正交分量絕對(duì)值大于調(diào)制信號(hào)邊緣星座點(diǎn)正交分量絕對(duì)值最大值的解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)。
所述利用所選擇的解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)計(jì)算噪聲功率為在所選擇的解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)中選擇同相分量絕對(duì)值大于調(diào)制信號(hào)邊緣星座點(diǎn)同相分量絕對(duì)值最大值的同相分量，選擇正交分量絕對(duì)值大于調(diào)制信號(hào)邊緣星座點(diǎn)正交分量絕對(duì)值最大值的正交分量，并利用所選擇的同相分量和正交分量計(jì)算噪聲功率。
步驟a所述在所選擇的解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)中選擇同相分量和正交分量的步驟包括對(duì)所選擇的解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)的同相分量和正交分量分別取絕對(duì)值，得到正解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)，判斷所得到的正解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)的同相分量是否大于調(diào)制信號(hào)邊緣星座點(diǎn)同相分量絕對(duì)值最大值，如果是，則選擇所述同相分量；判斷所得到的正解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)的正交分量是否大于調(diào)制信號(hào)邊緣星座點(diǎn)正交分量絕對(duì)值最大值，如果是，則選擇所述正交變量。
步驟a所述利用所選擇的同相分量和正交分量計(jì)算噪聲功率為所選擇的同相分量和正交分量與調(diào)制信號(hào)邊緣星座點(diǎn)同相分量或正交分量絕對(duì)值最大值的差值平方的均值的兩倍。
步驟a所述利用所選擇的同相分量和正交分量計(jì)算噪聲功率為所選擇的同相分量和正交分量與調(diào)制信號(hào)邊緣星座點(diǎn)同相分量或正交分量絕對(duì)值最大值差值平方乘以所選擇的同相分量和正交分量偏離調(diào)制信號(hào)邊緣星座點(diǎn)同相分量或正交分量的概率因子的均值的兩倍。
所述概率因子為以噪聲功率的初始值為方差、以所選擇的同相分量和正交分量絕對(duì)值與調(diào)制信號(hào)邊緣星座點(diǎn)同相分量或正交分量絕對(duì)值最大值之間的距離為隨機(jī)變量的正態(tài)分布的概率因子。
步驟a所述得到噪聲功率后進(jìn)一步包括判斷所得到的噪聲功率與所述概率因子中的噪聲功率的初始值的差值是否小于設(shè)置的差值門限，如果是，則利用所得到的噪聲功率計(jì)算信噪比；否則，將本次所得到的噪聲功率作為概率因子的方差，重新計(jì)算噪聲功率。
步驟b所述計(jì)算發(fā)射信號(hào)功率為利用所有解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)計(jì)算接收信號(hào)功率，然后減去步驟a所得到的噪聲功率得到發(fā)射信號(hào)功率；或者，當(dāng)發(fā)射信號(hào)的調(diào)制信號(hào)星座點(diǎn)功率歸一化為1，則發(fā)射信號(hào)功率為1。
所述解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)為調(diào)制信號(hào)星座點(diǎn)通過加性高斯白噪聲AWGN信道得到的星座點(diǎn)；或者，所述解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)為對(duì)調(diào)制信號(hào)星座點(diǎn)通過瑞利Rayleigh信道得到的星座點(diǎn)進(jìn)行均衡得到的星座點(diǎn)。
所述調(diào)制信號(hào)星座點(diǎn)為利用具有正方形對(duì)稱性星座圖的調(diào)制方式，進(jìn)行星座圖映射得到的星座點(diǎn)。
為了達(dá)到上述第二個(gè)目的，本發(fā)明提供一種估計(jì)信噪比的裝置，該裝置包括星座圖解映射單元、星座點(diǎn)選擇單元、噪聲功率計(jì)算單元、發(fā)射信號(hào)功率計(jì)算單元以及信噪比計(jì)算單元；其中，星座圖解映射單元用于對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行星座圖解映射，得到解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)；星座點(diǎn)選擇單元用于從星座點(diǎn)解映射單元所得到的解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)中選擇信號(hào)分量絕對(duì)值大于調(diào)制信號(hào)邊緣星座點(diǎn)信號(hào)分量絕對(duì)值最大值的解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)；噪聲功率計(jì)算單元用于利用星座點(diǎn)選擇單元所選擇的解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)計(jì)算噪聲功率；發(fā)射信號(hào)功率計(jì)算單元用于計(jì)算發(fā)射信號(hào)功率；信噪比計(jì)算單元用于根據(jù)噪聲功率計(jì)算單元所得到的噪聲功率和發(fā)射信號(hào)功率計(jì)算單元所得到的發(fā)射信號(hào)功率，計(jì)算發(fā)射信號(hào)功率與噪聲功率之比得到信噪比的估計(jì)值。
所述發(fā)射信號(hào)功率計(jì)算單元為具有利用星座圖解映射單元所得到的解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)計(jì)算接收信號(hào)功率，從噪聲功率計(jì)算單元中獲取噪聲信號(hào)功率，并計(jì)算接收信號(hào)功率與噪聲功率之差得到發(fā)射信號(hào)功率功能的單元。
根據(jù)本發(fā)明提供的方法，估計(jì)SNR時(shí)只利用了在解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)中信號(hào)分量絕對(duì)值大于調(diào)制信號(hào)邊緣星座點(diǎn)信號(hào)分量絕對(duì)值最大值的部分解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)，避免了相鄰星座點(diǎn)帶來的噪聲功率的誤差，從而提高了估計(jì)SNR的準(zhǔn)確性。而且，本發(fā)明還對(duì)每一個(gè)信號(hào)分量的噪聲功率乘以概率因子，對(duì)幅度變化大的噪聲功率乘以較小的概率因子，避免由于信道影響帶來的解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)幅度變化大而導(dǎo)致的噪聲功率誤差，從而進(jìn)一步提高了估計(jì)SNR的準(zhǔn)確性。還有，本發(fā)明通過不斷迭代的方法使噪聲功率逐漸趨于穩(wěn)定，使噪聲功率接近實(shí)際的噪聲功率，從而又進(jìn)一步提高了估計(jì)SNR的準(zhǔn)確性。


圖1所示為現(xiàn)有技術(shù)中數(shù)字通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；圖2所示為現(xiàn)有技術(shù)中估計(jì)SNR的流程圖；圖3所示為現(xiàn)有技術(shù)中QPSK調(diào)制信號(hào)星座圖；圖4所示為現(xiàn)有技術(shù)中經(jīng)過AWGN信道后得到的QPSK解調(diào)信號(hào)星座圖；圖5所示為現(xiàn)有技術(shù)中經(jīng)過Rayleigh信道后通過信道估計(jì)和均衡得到的QPSK解調(diào)信號(hào)星座圖；圖6所示為現(xiàn)有技術(shù)中16QAM調(diào)制信號(hào)星座圖；圖7所示為現(xiàn)有技術(shù)中經(jīng)過AWGN信道后得到的16QAM解調(diào)信號(hào)星座圖；圖8所示為本發(fā)明中估計(jì)SNR的流程圖；圖9所示為本發(fā)明實(shí)施例一中計(jì)算噪聲功率時(shí)利用星座點(diǎn)的示意圖；圖10所示為本發(fā)明實(shí)施例一中估計(jì)SNR的流程圖；圖11所示為本發(fā)明實(shí)施例二中計(jì)算噪聲功率時(shí)利用星座點(diǎn)的示意圖；圖12所示為本發(fā)明實(shí)施例二中計(jì)算噪聲功率時(shí)利用星座點(diǎn)的示意圖；圖13所示為本發(fā)明實(shí)施例二中估計(jì)SNR的流程圖；圖14所示為本發(fā)明實(shí)施例三中估計(jì)SNR的流程圖；圖15所示為本發(fā)明實(shí)施例四中估計(jì)SNR的流程圖；圖16所示為本發(fā)明中實(shí)現(xiàn)信噪比估計(jì)的結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施例方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面舉具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
現(xiàn)有技術(shù)中的SNR估計(jì)方法存在較大估計(jì)誤差的原因在于，計(jì)算噪聲功率時(shí)采用所有的解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)，而有些解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)無法準(zhǔn)確地確定對(duì)應(yīng)的調(diào)制信號(hào)星座點(diǎn)，從而導(dǎo)致估計(jì)誤差較大。本發(fā)明在估計(jì)SNR過程中，去掉這些對(duì)估計(jì)誤差影響較大的解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)，只利用解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)中部分解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)計(jì)算噪聲功率，從而減少估計(jì)誤差，提高估計(jì)準(zhǔn)確度。
本發(fā)明提出的SNR估計(jì)方法如圖8所示，包括以下幾個(gè)步驟步驟801接收端在解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)中選擇信號(hào)分量絕對(duì)值大于所有調(diào)制信號(hào)邊緣星座點(diǎn)信號(hào)分量的絕對(duì)值中最大值的部分解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)，并利用所選擇的部分解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)計(jì)算噪聲功率σ2。
其中，所述的調(diào)制信號(hào)邊緣星座點(diǎn)為在星座圖分布中最外側(cè)的星座點(diǎn)，如圖3所示QPSK調(diào)制信號(hào)星座圖中所有的星座點(diǎn)都為調(diào)制信號(hào)邊緣星座點(diǎn)，如圖6所示16QAM調(diào)制信號(hào)星座圖中歸一化星座點(diǎn)的同相分量或正交分量的絕對(duì)值為 的星座點(diǎn)為調(diào)制信號(hào)邊緣星座點(diǎn)。
步驟802計(jì)算發(fā)射信號(hào)功率Ps。這里，計(jì)算發(fā)射信號(hào)功率的方法與現(xiàn)有技術(shù)中所述的步驟202一致。
其中，如果通過接收信號(hào)功率減噪聲功率的方法計(jì)算發(fā)射信號(hào)功率，則由于通過步驟801得到的噪聲功率誤差較小，因此，所得到的發(fā)射信號(hào)功率誤差也較小。
步驟803計(jì)算SNR的估計(jì)值，即SNR＝Ps/σ2。這里，計(jì)算SNR的方法與現(xiàn)有技術(shù)中所述的步驟203一致。
下面結(jié)合具體實(shí)施例，詳細(xì)描述信噪比估計(jì)方法。以下實(shí)施例中以發(fā)射信號(hào)功率歸一化為1為例，給出調(diào)制信號(hào)星座點(diǎn)和解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)的星座圖。
實(shí)施例一AWGN信道QPSK調(diào)制情況下的SNR估計(jì)本實(shí)施例中，估計(jì)SNR時(shí)，不考慮QPSK解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)中同相分量的絕對(duì)值小于QPSK調(diào)制信號(hào)邊緣星座點(diǎn)同相分量絕對(duì)值、且正交分量的絕對(duì)值小于QPSK調(diào)制信號(hào)邊緣星座點(diǎn)正交分量絕對(duì)值的星座點(diǎn)，只考慮QPSK解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)中同相分量的絕對(duì)值大于QPSK調(diào)制信號(hào)邊緣星座點(diǎn)同相分量絕對(duì)值或正交分量的絕對(duì)值大于QPSK調(diào)制信號(hào)邊緣星座點(diǎn)正交分量絕對(duì)值的部分QPSK解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)。
如圖3所示4個(gè)QPSK調(diào)制信號(hào)星座點(diǎn)具有對(duì)稱性，因此，在本實(shí)施例中，將如圖4所示的經(jīng)過AWGN信道得到的QPSK解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)的同相分量和正交分量都取絕對(duì)值，并根據(jù)星座點(diǎn)的對(duì)稱性，將QPSK解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)全部映射到第一象限中，得到如圖9所示的星座圖。下面結(jié)合圖9詳細(xì)介紹在AWGN信道下的QPSK調(diào)制情況下估計(jì)SNR的具體實(shí)現(xiàn)流程，其流程如圖10所示，包括以下幾個(gè)步驟步驟1001接收端對(duì)接收到的N個(gè)QPSK解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)yn的同相分量和正交分量均取絕對(duì)值，得到N個(gè)正QPSK解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)yn′，yn′＝abs[Re(yn)]+i*abs[Im(yn)]，其中，n＝1…N，取絕對(duì)值得到的星座圖如圖9所示。
步驟1002將步驟1001中所得到的正QPSK解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)yn′的同相分量和正交分量分別與QPSK調(diào)制信號(hào)邊緣星座點(diǎn)的同相分量和正交分量的絕對(duì)值相比，在正QPSK解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)的同相分量中選擇大于QPSK調(diào)制信號(hào)邊緣星座點(diǎn)的同相分量絕對(duì)值的同相分量，在正QPSK解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)的正交分量中選擇大于QPSK調(diào)制信號(hào)邊緣星座點(diǎn)的正交分量絕對(duì)值的正交分量，所選擇的同相分量和正交分量總共為K個(gè)，構(gòu)成序列zk，k＝1…K。
其中，選擇同相分量和正交分量的步驟為判斷所得到的正QPSK解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)同相分量是否大于QPSK調(diào)制信號(hào)邊緣星座點(diǎn)同相分量絕對(duì)值，如果是，則選擇所述正QPSK解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)同相分量，否則丟棄所述正QPSK解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)同相分量；同時(shí)，判斷所得到的正QPSK解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)正交分量是否大于QPSK調(diào)制信號(hào)邊緣星座點(diǎn)正交分量絕對(duì)值，如果是，則選擇所述正QPSK解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)正交分量，否則丟棄所述正QPSK解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)正交分量。
由于在本實(shí)施例中發(fā)送功率歸一化為1，QPSK調(diào)制信號(hào)邊緣星座點(diǎn)同相分量和正交分量的絕對(duì)值都為1/，從正QPSK解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)中選擇滿足上述條件的同相分量和正交分量為選擇同相分量大于1/的同相分量，選擇正交分量大于1/的正交分量。對(duì)于發(fā)送功率沒有進(jìn)行功率歸一化的情況，QPSK調(diào)制信號(hào)邊緣星座點(diǎn)同相分量和正交分量的絕對(duì)值都為1，需要選擇同相分量大于1的同相分量，選擇正交分量大于1的正交分量。
如圖9所示，本步驟所選擇的同相分量為實(shí)線右邊星座點(diǎn)的同相分量，所選擇的正交分量為虛線上邊星座點(diǎn)的正交分量。
步驟1003利用所得到的序列zk計(jì)算噪聲功率σ2，噪聲功率σ2為zk中各元素與QPSK調(diào)制信號(hào)邊緣星座點(diǎn)同相分量或正交分量絕對(duì)值c之間差值平方的均值的兩倍，即σ2＝E[(zk-c)2]×2，k＝1…K，或者可以表示為σ2=1KΣk=1K(zk-c)2×2.]]>由于在本實(shí)施例中發(fā)送功率歸一化為1，因此，所述的QPSK調(diào)制信號(hào)邊緣星座點(diǎn)同相分量或正交分量的絕對(duì)值c為1/。對(duì)于發(fā)送功率沒有進(jìn)行功率歸一化的情況，所述的QPSK調(diào)制信號(hào)邊緣星座點(diǎn)同相分量或正交分量的絕對(duì)值c為1。
由于在本步驟中計(jì)算噪聲功率時(shí)，將二維的功率計(jì)算轉(zhuǎn)化為一維的功率計(jì)算，因此，需要對(duì)zk與QPSK調(diào)制信號(hào)邊緣星座點(diǎn)同相分量或正交分量絕對(duì)值c之間差值平方的均值乘以2。
步驟1004得到發(fā)射信號(hào)功率Ps。
由于在本實(shí)施例中發(fā)送功率歸一化為1，因此，發(fā)射信號(hào)功率Ps＝1。對(duì)于發(fā)送功率沒有進(jìn)行功率歸一化的情況，利用所有解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)計(jì)算接收信號(hào)功率后，計(jì)算所述接收信號(hào)功率與噪聲功率σ2之差得到發(fā)射信號(hào)功率Ps。
步驟1005計(jì)算SNR的估計(jì)值，SNR的估計(jì)值為發(fā)射信號(hào)功率Ps與噪聲功率之比，即SNR＝Ps/σ2。
實(shí)施例二AWGN信道16QAM調(diào)制情況下的SNR估計(jì)本實(shí)施例中，估計(jì)SNR時(shí)，不考慮16QAM解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)中同相分量的絕對(duì)值小于16QAM調(diào)制信號(hào)邊緣星座點(diǎn)同相分量絕對(duì)值最大值、且正交分量的絕對(duì)值小于16QAM調(diào)制信號(hào)邊緣星座點(diǎn)正交分量絕對(duì)值最大值的星座點(diǎn)，只考慮16QAM解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)中同相分量絕對(duì)值大于16QAM調(diào)制信號(hào)邊緣星座點(diǎn)同相分量絕對(duì)值最大值或正交分量的絕對(duì)值大于16QAM調(diào)制信號(hào)邊緣星座點(diǎn)正交分量絕對(duì)值最大值的部分16QAM解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)。其中，所述的16QAM調(diào)制信號(hào)邊緣星座點(diǎn)為圖11所示16QAM解調(diào)信號(hào)星座圖中實(shí)線方框所在位置上的星座點(diǎn)。由于16QAM調(diào)制信號(hào)星座點(diǎn)有多個(gè)邊緣星座點(diǎn)，因此邊緣星座點(diǎn)的信號(hào)分量會(huì)存在多個(gè)值，從而同相分量和正交分量的絕對(duì)值會(huì)存在多個(gè)值。本發(fā)明中，從多個(gè)邊緣星座點(diǎn)的信號(hào)分量的絕對(duì)值中所選擇的最大值稱為信號(hào)分量的絕對(duì)值最大值，即從多個(gè)邊緣星座點(diǎn)的同相分量絕對(duì)值中所選擇的最大值稱為同相分量的絕對(duì)值最大值，從多個(gè)邊緣星座點(diǎn)的正交分量絕對(duì)值中所選擇的最大值稱為正交分量的絕對(duì)值最大值，所述的絕對(duì)值最大值作為選擇用于計(jì)算噪聲功率的解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)的基準(zhǔn)。在本實(shí)施例中估計(jì)SNR時(shí)不考慮圖11所示實(shí)線方框以內(nèi)的16QAM解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)，而考慮實(shí)線方框以外16QAM解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)。
如圖6所示16個(gè)16QAM調(diào)制信號(hào)星座點(diǎn)具有對(duì)稱性，因此，在本實(shí)施例中，將如圖7所示的經(jīng)過AWGN信道得到的16QAM解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)的同相分量和正交分量都取絕對(duì)值，并根據(jù)星座點(diǎn)的對(duì)稱性，將16QAM解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)全部映射到第一象限中，得到如圖12所示的星座圖。下面結(jié)合圖12詳細(xì)介紹在AWGN信道下的16QAM調(diào)制情況下估計(jì)SNR的具體實(shí)現(xiàn)流程，其流程如圖13所示，包括以下幾個(gè)步驟步驟1301接收端對(duì)接收到的N個(gè)16QAM解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)yn的同相分量和正交分量均取絕對(duì)值，得到N個(gè)正16QAM解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)yn′，yn′＝abs[Re(yn)]+i*abs[Im(yn)]，其中，n＝1…N，取絕對(duì)值得到的星座圖如圖12所示。
步驟1302將步驟1301中所得到的正16QAM解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)yn′的同相分量和正交分量分別與16QAM調(diào)制信號(hào)邊緣星座點(diǎn)的同相分量和正交分量的絕對(duì)值相比，在正16QAM解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)的同相分量中選擇大于16QAM調(diào)制信號(hào)邊緣星座點(diǎn)的同相分量絕對(duì)值最大值的同相分量，在正16QAM解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)的正交分量中選擇大于16QAM調(diào)制信號(hào)邊緣星座點(diǎn)的正交分量絕對(duì)值最大值的正交分量，所選擇的同相分量和正交分量總共為K個(gè)，構(gòu)成序列zk，k＝1…K。
其中，選擇同相分量和正交分量的步驟為判斷所得到的正16QAM解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)同相分量是否大于16QAM調(diào)制信號(hào)邊緣星座點(diǎn)同相分量絕對(duì)值最大值，如果是，則選擇所述正16QAM解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)同相分量，否則丟棄所述正16QAM解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)同相分量；同時(shí)，判斷所得到的正16QAM解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)正交分量是否大于16QAM調(diào)制信號(hào)邊緣星座點(diǎn)正交分量絕對(duì)值最大值，如果是，則選擇所述正16QAM解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)正交分量，否則丟棄所述正16QAM解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)正交分量。
由于在本實(shí)施例中發(fā)送功率歸一化為1，16QAM調(diào)制信號(hào)邊緣星座點(diǎn)同相分量和正交分量的絕對(duì)值最大值都為 從正16QAM解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)中選擇滿足上述條件的同相分量和正交分量為選擇同相分量大于 的同相分量，選擇正交分量大于 的正交分量。對(duì)于發(fā)送功率沒有進(jìn)行功率歸一化的情況，16QAM調(diào)制信號(hào)邊緣星座點(diǎn)同相分量和正交分量的絕對(duì)值最大值都為3，需要選擇同相分量大于3的同相分量，選擇正交分量大于3的正交分量。
如圖12，本步驟所選擇的同相分量為實(shí)線右邊星座點(diǎn)的同相分量，所選擇的正交分量為虛線上邊星座點(diǎn)的正交分量。
步驟1303利用所得到的序列zk計(jì)算噪聲功率σ2，噪聲功率σ2為zk中各元素與16QAM調(diào)制信號(hào)邊緣星座點(diǎn)同相分量或正交分量絕對(duì)值最大值c之間差值平方的均值的兩倍，即σ2＝E[(zk-c)2]×2，k＝1…K，或者可以表示為σ2=1KΣk=1K(zk-c)2×2.]]>在本實(shí)施例中，由于在本實(shí)施例中發(fā)送功率歸一化為1，因此，所述的16QAM調(diào)制信號(hào)邊緣星座點(diǎn)的同相分量或正交分量的絕對(duì)值最大值c為 對(duì)于發(fā)送功率沒有進(jìn)行功率歸一化的情況，所述的16QAM調(diào)制信號(hào)邊緣星座點(diǎn)同相分量或正交分量的絕對(duì)值最大值c為3。
由于在本步驟中計(jì)算噪聲功率時(shí)，將二維的功率計(jì)算轉(zhuǎn)化為一維的功率計(jì)算，因此，需要對(duì)zk與16QAM調(diào)制信號(hào)邊緣星座點(diǎn)同相分量或正交分量絕對(duì)值c之間差值平方的均值乘以2。
步驟1304得到發(fā)射信號(hào)功率Ps。
由于在本實(shí)施例中發(fā)送功率歸一化為1，因此，發(fā)射信號(hào)功率Ps＝1。對(duì)于發(fā)送功率沒有進(jìn)行功率歸一化的情況，利用所有解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)計(jì)算接收信號(hào)功率后，計(jì)算所述接收信號(hào)功率與噪聲功率σ2之差得到發(fā)射信號(hào)功率Ps。
步驟1305計(jì)算SNR的估計(jì)值，SNR的估計(jì)值為發(fā)射信號(hào)功率Ps與噪聲功率之比，即SNR＝Ps/σ2。
以上所述的實(shí)施例一、二分別是在AWGN信道下估計(jì)SNR的實(shí)施例，下面給出在Rayleigh信道下估計(jì)SNR的實(shí)施例。在Rayleigh信道中存在多徑延遲、相位偏移和衰落等影響，接收端需要利用所接收到的信號(hào)進(jìn)行信道估計(jì)并對(duì)其信號(hào)進(jìn)行均衡得到去除信道影響的解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)，但是由于信道估計(jì)以及均衡的不準(zhǔn)確性，部分解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)偏離調(diào)制信號(hào)星座點(diǎn)的幅度很大，而這些解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)對(duì)SNR估計(jì)產(chǎn)生較大的誤差。針對(duì)該問題，本發(fā)明提出在計(jì)算噪聲功率時(shí)，對(duì)每一個(gè)解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)的噪聲功率乘以其所處位置的概率因子，再對(duì)所得到的每一個(gè)解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)的噪聲功率取平均得到接收信號(hào)的平均功率，從而減少幅度變化大的解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)帶來的估計(jì)誤差。
從概率學(xué)可知，每一個(gè)解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)偏離調(diào)制信號(hào)星座點(diǎn)的概率通常服從高斯分布。因此在本發(fā)明實(shí)施例中計(jì)算噪聲功率時(shí)，對(duì)每一個(gè)解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)的噪聲功率乘上該解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)偏離各調(diào)制信號(hào)星座點(diǎn)的高斯概率得到該解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)的噪聲功率，然后按照該方法得到的所有解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)的噪聲功率取平均得到接收信號(hào)的平均噪聲功率，所得到的噪聲功率如下公式所示σ2=1NΣn=1NΣm=1M|yn-cm|212πσ′exp(-|yn-cm|22σ′2)---(I)]]>公式I中，N為接收信號(hào)的解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)個(gè)數(shù)，yn為第n個(gè)解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)，M為調(diào)制信號(hào)星座點(diǎn)個(gè)數(shù)，cm為M個(gè)調(diào)制信號(hào)星座點(diǎn)在星座圖中的坐標(biāo)，|yn-cm|2表示第n個(gè)解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)相對(duì)第m個(gè)調(diào)制信號(hào)星座點(diǎn)的噪聲功率， 表示第n個(gè)解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)偏離第m個(gè)調(diào)制信號(hào)星座點(diǎn)的概率因子，該概率因子為以σ′2為方差、以解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)與調(diào)制信號(hào)星座點(diǎn)距離為隨機(jī)變量的正態(tài)分布的概率因子，σ2和σ′2是噪聲功率。公式I是計(jì)算噪聲功率的迭代公式，利用σ′2迭代得到σ2，其中σ′2是噪聲功率的初始值或者是每一次迭代得到的噪聲功率值，通過迭代得到趨于穩(wěn)定的噪聲功率σ2。
下面結(jié)合具體實(shí)施例，詳細(xì)介紹在Rayleigh信道下進(jìn)行SNR估計(jì)的方法。
實(shí)施例三Rayleigh信道QPSK調(diào)制情況下的SNR估計(jì)圖5為接收端收到經(jīng)過Rayleigh信道的QPSK調(diào)制信號(hào)后，對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行信道估計(jì)和均衡得到的星座點(diǎn)。從圖5中可以看出，由于均衡的不準(zhǔn)確性，一部分接收星座點(diǎn)的幅度變化很大，這些幅度變化大的星座點(diǎn)對(duì)SNR的估計(jì)影響較大，因此，在本實(shí)施例中利用上述對(duì)噪聲功率乘以概率因子的方法減少SNR估計(jì)誤差。
本實(shí)施例中，也不考慮QPSK解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)中同相分量絕對(duì)值小于QPSK調(diào)制信號(hào)邊緣星座點(diǎn)同相分量絕對(duì)值、且正交分量的絕對(duì)值小于QPSK調(diào)制信號(hào)邊緣星座點(diǎn)正交分量絕對(duì)值的星座點(diǎn)，只考慮QPSK解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)中同相分量絕對(duì)值大于QPSK調(diào)制信號(hào)邊緣星座點(diǎn)同相分量絕對(duì)值或正交分量的絕對(duì)值大于QPSK調(diào)制信號(hào)邊緣星座點(diǎn)正交分量絕對(duì)值的部分QPSK解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)。
在Rayleigh信道下QPSK調(diào)制情況下的SNR估計(jì)流程如圖14所示，包括以下幾個(gè)步驟步驟1401、1402分別與實(shí)施例一中所述的步驟1001、1002的描述和處理一致。
步驟1403利用所得到的序列zk，通過迭代方法計(jì)算噪聲功率，其步驟為步驟1403-1設(shè)置用于迭代的噪聲功率的初始值σ′2。其中，所述的初始值σ′2可以設(shè)置為任意值，例如根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)置比較恰當(dāng)?shù)闹?，設(shè)置的初始值恰當(dāng)能夠減少迭代的次數(shù)。
步驟1403-2利用序列zk中每一個(gè)元素，根據(jù)公式I計(jì)算噪聲功率σ2。
由于通過步驟1401和1402，接收信號(hào)的解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)轉(zhuǎn)化到一維，計(jì)算噪聲功率的迭代公式I中的調(diào)制信號(hào)邊緣星座點(diǎn)也需要相應(yīng)的轉(zhuǎn)化為一維。一維中QPSK調(diào)制信號(hào)星座點(diǎn)只有+1或-1兩個(gè)星座點(diǎn)，因此，公式I中的星座點(diǎn)個(gè)數(shù)M＝2，相應(yīng)的cm值在功率歸一化時(shí)分別為c1＝1/，c2＝-1/。對(duì)于沒有功率歸一化的情況，cm值分別為c1＝1，c2＝-1。
通過以上分析，本實(shí)施例中計(jì)算噪聲功率的迭代公式如下所示σ2=1KΣk=1KΣm=12|zk-cm|212πσ′exp(-|zk-cm|22σ′2)×2---(II)]]>由于在本實(shí)施例中只利用了同相分量或正交分量絕對(duì)值大于QPSK調(diào)制信號(hào)邊緣星座點(diǎn)同相分量或正交分量絕對(duì)值的邊帶位置的QPSK解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)，而計(jì)算噪聲功率時(shí)，對(duì)每一個(gè)同相分量或正交分量與QPSK調(diào)制信號(hào)邊緣星座點(diǎn)同相分量或正交分量絕對(duì)值之間距離平方乘以概率因子，因此，對(duì)于遠(yuǎn)端位置的QPSK調(diào)制信號(hào)邊緣星座點(diǎn)對(duì)噪聲功率影響不大，在本實(shí)施例中可以不用考慮遠(yuǎn)端位置的QPSK調(diào)制信號(hào)邊緣星座點(diǎn)，從而計(jì)算噪聲功率的公式II可以進(jìn)一步簡(jiǎn)化為如下所示公式σ2=1KΣk=1K|zk-c|212πσ′exp(-|zk-c|22σ′2)×2---(III)]]>公式III中，功率歸一化時(shí)，c＝1/；沒有功率歸一化時(shí)，c＝1。
根據(jù)以上分析，在本步驟中利用公式III計(jì)算噪聲功率。
步驟1403-3判斷噪聲功率σ2是否趨于穩(wěn)定，即比較迭代得到的噪聲功率σ2與其初始值或前一次迭代得到的噪聲功率σ′2的差值是否小于一設(shè)置的差值門限，如果是，則認(rèn)為噪聲功率σ2趨于穩(wěn)定，執(zhí)行步驟1404；否則，認(rèn)為噪聲功率σ2未趨于穩(wěn)定，執(zhí)行步驟1403-4。其中，差值門限可以根據(jù)具體應(yīng)用環(huán)境設(shè)置，例如，可以設(shè)置為0.001。
步驟1403-4將步驟1403-2所得到的噪聲功率σ2設(shè)置為下一次迭代的噪聲功率的初始值σ′2，然后返回執(zhí)行步驟1403-2。
步驟1404、1405分別與實(shí)施例一中所述的步驟1004、1005的描述和處理一致。
實(shí)施例四Rayleigh信道16QAM調(diào)制情況下的SNR估計(jì)在本實(shí)施例中，經(jīng)過Rayleigh信道的16QAM調(diào)制信號(hào)由于均衡的不準(zhǔn)確性，接收星座點(diǎn)的幅度變化也會(huì)很大，因此，也根據(jù)對(duì)噪聲功率乘概率因子的方法減少幅度變化大的星座點(diǎn)對(duì)SNR估計(jì)產(chǎn)生的影響。在Rayleigh信道下16QAM調(diào)制情況下的SNR估計(jì)流程如圖15所示，包括以下幾個(gè)步驟步驟1501、1502分別與實(shí)施例二中所述的步驟1301、1302的描述和處理一致。
步驟1503利用所得到的序列zk，通過迭代方法計(jì)算噪聲功率，其步驟為步驟1503-1設(shè)置用于迭代的噪聲功率的初始值σ′2。其中，所述的初始值σ′2可以設(shè)置為任意值，例如根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)置比較恰當(dāng)?shù)闹?，設(shè)置的初始值恰當(dāng)能夠減少迭代的次數(shù)。
步驟1503-2利用序列zk中每一個(gè)元素，根據(jù)公式I計(jì)算噪聲功率σ2。
由于通過步驟1501和1502，接收信號(hào)的解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)轉(zhuǎn)化到一維，計(jì)算噪聲功率的迭代公式I中的調(diào)制信號(hào)星座點(diǎn)也需要相應(yīng)的轉(zhuǎn)化為一維。一維中16QAM調(diào)制信號(hào)星座點(diǎn)只有-3或-1或+1或+3四個(gè)星座點(diǎn)，因此，公式I中的星座點(diǎn)個(gè)數(shù)M＝4。相應(yīng)的cm值在功率歸一化時(shí)分別為c1=-3/10,]]>c2=-1/10,]]>c3=1/10,]]>c4=3/10.]]>對(duì)于沒有功率歸一化的情況，cm值分別為c1＝-3，c2＝-1，c3＝1，c4＝3。
通過以上分析，本實(shí)施例中計(jì)算噪聲功率的迭代公式如下所示σ2=1KΣk=1KΣm=14|zk-cm|212πσ′exp(-|zk-cm|22σ′2)×2---(IV)]]>由于在本實(shí)施例中只利用了同相分量或正交分量絕對(duì)值大于16QAM調(diào)制信號(hào)邊緣星座點(diǎn)同相分量或正交分量絕對(duì)值的邊帶位置的16QAM解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)，而計(jì)算噪聲功率時(shí)，對(duì)每一個(gè)同相分量或正交分量與16QAM調(diào)制信號(hào)邊緣星座點(diǎn)同相分量或正交分量絕對(duì)值之間距離平方乘以概率因子，因此，對(duì)于遠(yuǎn)端位置的16QAM調(diào)制信號(hào)邊緣星座點(diǎn)對(duì)噪聲功率影響不大，在本實(shí)施例中可以不用考慮遠(yuǎn)端位置的16QAM調(diào)制信號(hào)邊緣星座點(diǎn)，從而計(jì)算噪聲功率的公式IV可以進(jìn)一步簡(jiǎn)化為如下所示公式σ2=1KΣk=1K|zk-c|212πσ′exp(-|zk-c|22σ′2)×2---(V)]]>公式V中，在功率歸一化時(shí)，c=3/10;]]>沒有功率歸一化時(shí)，c＝3。
根據(jù)以上分析，在本步驟中利用公式V計(jì)算噪聲功率。
步驟1503-3判斷噪聲功率σ2是否趨于穩(wěn)定，即比較迭代得到的噪聲功率σ2與其初始值或前一次迭代得到的噪聲功率σ′2的差值是否小于一設(shè)置的差值門限，如果是，則認(rèn)為噪聲功率σ2趨于穩(wěn)定，執(zhí)行步驟1504；否則，認(rèn)為噪聲功率σ2未趨于穩(wěn)定，執(zhí)行步驟1503-4。其中，差值門限可以根據(jù)具體應(yīng)用環(huán)境設(shè)置，例如，可以設(shè)置為0.001。
步驟1503-4將步驟1503-2所得到的噪聲功率σ2設(shè)置為下一次迭代的噪聲功率的初始值σ′2，然后返回執(zhí)行步驟1503-2。
步驟1504、1505分別與實(shí)施例二中的步驟1304、1305的描述和處理一致。
在實(shí)施例一和二所述的在AWGN信道下的SNR估計(jì)中，也可以使用實(shí)施例三和四所述的在Rayleigh信道下的SNR估計(jì)中利用概率因子和迭代方法計(jì)算噪聲功率的方法。
以上所述實(shí)施例適用于具有對(duì)稱性的調(diào)制信號(hào)星座圖的SNR估計(jì)，由于QPSK、16QAM的調(diào)制信號(hào)星座點(diǎn)具有對(duì)稱性，可以將解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)映射到第一象限，簡(jiǎn)化計(jì)算噪聲功率的步驟，同樣，也可以將解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)映射到其它象限。
以上實(shí)施例所述，對(duì)解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)映射到一個(gè)象限只是為了計(jì)算的方便，在本發(fā)明中，對(duì)解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)也可以不用映射到某一象限也能計(jì)算噪聲功率，描述如下所述首先，選擇滿足一定條件的同相分量和正交分量，選擇的方法為確定解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)所在的象限，從第一象限的解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)中，選擇同相分量大于第一象限調(diào)制信號(hào)邊緣星座點(diǎn)同相分量最大值的同相分量，選擇正交分量大于第一象限調(diào)制信號(hào)邊緣星座點(diǎn)正交分量最大值的正交分量；從第二象限的解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)中，選擇同相分量小于第二象限調(diào)制信號(hào)邊緣星座點(diǎn)同相分量最小值的同相分量，選擇正交分量大于第二象限調(diào)制信號(hào)邊緣星座點(diǎn)正交分量最大值的正交分量；從第三象限的解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)中，選擇同相分量小于第三象限調(diào)制信號(hào)邊緣星座點(diǎn)同相分量最小值的同相分量，選擇正交分量小于第三象限調(diào)制信號(hào)邊緣星座點(diǎn)正交分量最小值的正交分量；從第四象限的解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)中，選擇同相分量大于第四象限調(diào)制信號(hào)邊緣星座點(diǎn)同相分量最大值的同相分量，選擇正交分量小于第四象限調(diào)制信號(hào)邊緣星座點(diǎn)正交分量最小值的正交分量。
然后，利用所選擇的同相分量和正交分量計(jì)算噪聲功率，其方法為計(jì)算第一象限中所選擇的同相分量和正交分量的噪聲功率時(shí)，同相分量與第一象限中調(diào)制信號(hào)邊緣星座點(diǎn)同相分量最大值的差值平方為該同相分量的噪聲功率，正交分量與第一象限中調(diào)制信號(hào)邊緣星座點(diǎn)正交分量最大值的差值平方為該正交分量的噪聲功率；計(jì)算第二象限中所選擇的同相分量和正交分量的噪聲功率時(shí)，同相分量與第二象限中調(diào)制信號(hào)邊緣星座點(diǎn)同相分量最小值的差值平方為該同相分量的噪聲功率，正交分量與第二象限中調(diào)制信號(hào)邊緣星座點(diǎn)正交分量最大值的差值平方為該正交分量的噪聲功率；計(jì)算第三象限中所選擇的同相分量和正交分量的噪聲功率時(shí)，同相分量與第三象限中調(diào)制信號(hào)邊緣星座點(diǎn)同相分量最小值的差值平方為該同相分量的噪聲功率，正交分量與第三象限中調(diào)制信號(hào)邊緣星座點(diǎn)正交分量最小值的差值平方為該正交分量的噪聲功率；計(jì)算第四象限中所選擇的同相分量和正交分量的噪聲功率時(shí)，同相分量與第四象限中調(diào)制信號(hào)邊緣星座點(diǎn)同相分量最大值的差值平方為該同相分量的噪聲功率，正交分量與第四象限中調(diào)制信號(hào)邊緣星座點(diǎn)正交分量最小值的差值平方為該正交分量的噪聲功率。計(jì)算所有象限中同相分量和正交分量的噪聲功率之和的平均值的兩倍，得到噪聲功率。
以上所述直接利用所得到的解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)計(jì)算SNR的方法仍屬于本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)。
本發(fā)明所述的估計(jì)SNR的方法，不僅適用于AWGN信道、Rayleigh信道，還適用于具有其它特性的信道；同時(shí)，不僅適用于QPSK和16QAM調(diào)制，還適用于具有正方形對(duì)稱性星座圖的其它調(diào)制方式，例如64QAM調(diào)制等。
以上所述的估計(jì)SNR的方法可以通過以下的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，圖16所示為實(shí)現(xiàn)信噪比估計(jì)的結(jié)構(gòu)框圖，該結(jié)構(gòu)中包括星座圖解映射單元、星座點(diǎn)選擇單元、噪聲功率計(jì)算單元、發(fā)射信號(hào)功率計(jì)算單元以及信噪比計(jì)算單元。
其中，星座圖解映射單元對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行星座圖解映射，得到解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)。星座點(diǎn)選擇單元從星座點(diǎn)解映射單元得到的解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)中，選擇信號(hào)分量絕對(duì)值大于所有調(diào)制信號(hào)邊緣星座點(diǎn)信號(hào)分量的絕對(duì)值中最大值的部分解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)，然后傳給噪聲功率計(jì)算單元。噪聲功率計(jì)算單元利用星座點(diǎn)選擇單元所選擇的解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)計(jì)算噪聲功率。而發(fā)射信號(hào)功率計(jì)算單元計(jì)算發(fā)射信號(hào)功率，首先利用星座圖解映射單元中所得到的所有解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)計(jì)算接收信號(hào)功率，然后從噪聲功率計(jì)算單元中獲取噪聲信號(hào)功率，再計(jì)算接收信號(hào)功率與噪聲功率之差得到發(fā)射信號(hào)功率。當(dāng)發(fā)射信號(hào)的調(diào)制信號(hào)星座點(diǎn)功率歸一化為1時(shí)，發(fā)射信號(hào)功率計(jì)算單元可以直接得出發(fā)射信號(hào)功率為1。信噪比計(jì)算單元根據(jù)噪聲功率計(jì)算單元得到的噪聲功率和發(fā)射信號(hào)功率計(jì)算單元得到的發(fā)射信號(hào)功率，計(jì)算發(fā)射信號(hào)功率與噪聲功率之比得到信噪比的估計(jì)值。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種估計(jì)信噪比的方法，其特征在于，該方法包括a.在解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)中選擇信號(hào)分量絕對(duì)值大于調(diào)制信號(hào)邊緣星座點(diǎn)信號(hào)分量絕對(duì)值最大值的解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)，利用所選擇的解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)計(jì)算噪聲功率；b.計(jì)算發(fā)射信號(hào)功率；c.計(jì)算發(fā)射信號(hào)功率與噪聲功率之比，得到信噪比的估計(jì)值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述信號(hào)分量為同相分量和正交分量；步驟a所述的在解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)中選擇解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)為在解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)中選擇同相分量絕對(duì)值大于調(diào)制信號(hào)邊緣星座點(diǎn)同相分量絕對(duì)值最大值的解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)，選擇正交分量絕對(duì)值大于調(diào)制信號(hào)邊緣星座點(diǎn)正交分量絕對(duì)值最大值的解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述利用所選擇的解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)計(jì)算噪聲功率為在所選擇的解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)中選擇同相分量絕對(duì)值大于調(diào)制信號(hào)邊緣星座點(diǎn)同相分量絕對(duì)值最大值的同相分量，選擇正交分量絕對(duì)值大于調(diào)制信號(hào)邊緣星座點(diǎn)正交分量絕對(duì)值最大值的正交分量，并利用所選擇的同相分量和正交分量計(jì)算噪聲功率。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，步驟a所述在所選擇的解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)中選擇同相分量和正交分量的步驟包括對(duì)所選擇的解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)的同相分量和正交分量分別取絕對(duì)值，得到正解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)，判斷所得到的正解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)的同相分量是否大于調(diào)制信號(hào)邊緣星座點(diǎn)同相分量絕對(duì)值最大值，如果是，則選擇所述同相分量；判斷所得到的正解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)的正交分量是否大于調(diào)制信號(hào)邊緣星座點(diǎn)正交分量絕對(duì)值最大值，如果是，則選擇所述正交變量。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，步驟a所述利用所選擇的同相分量和正交分量計(jì)算噪聲功率為所選擇的同相分量和正交分量與調(diào)制信號(hào)邊緣星座點(diǎn)同相分量或正交分量絕對(duì)值最大值的差值平方的均值的兩倍。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，步驟a所述利用所選擇的同相分量和正交分量計(jì)算噪聲功率為所選擇的同相分量和正交分量與調(diào)制信號(hào)邊緣星座點(diǎn)同相分量或正交分量絕對(duì)值最大值差值平方乘以所選擇的同相分量和正交分量偏離調(diào)制信號(hào)邊緣星座點(diǎn)同相分量或正交分量的概率因子的均值的兩倍。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述概率因子為以噪聲功率的初始值為方差、以所選擇的同相分量和正交分量絕對(duì)值與調(diào)制信號(hào)邊緣星座點(diǎn)同相分量或正交分量絕對(duì)值最大值之間的距離為隨機(jī)變量的正態(tài)分布的概率因子。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，步驟a所述得到噪聲功率后進(jìn)一步包括判斷所得到的噪聲功率與所述概率因子中的噪聲功率的初始值的差值是否小于設(shè)置的差值門限，如果是，則利用所得到的噪聲功率計(jì)算信噪比；否則，將本次所得到的噪聲功率作為概率因子的方差，重新計(jì)算噪聲功率。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，步驟b所述計(jì)算發(fā)射信號(hào)功率為利用所有解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)計(jì)算接收信號(hào)功率，然后減去步驟a所得到的噪聲功率得到發(fā)射信號(hào)功率；或者，當(dāng)發(fā)射信號(hào)的調(diào)制信號(hào)星座點(diǎn)功率歸一化為1，則發(fā)射信號(hào)功率為1。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至8任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)為調(diào)制信號(hào)星座點(diǎn)通過加性高斯白噪聲AWGN信道得到的星座點(diǎn)；或者，所述解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)為對(duì)調(diào)制信號(hào)星座點(diǎn)通過瑞利Rayleigh信道得到的星座點(diǎn)進(jìn)行均衡得到的星座點(diǎn)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至8任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述調(diào)制信號(hào)星座點(diǎn)為利用具有正方形對(duì)稱性星座圖的調(diào)制方式，進(jìn)行星座圖映射得到的星座點(diǎn)。
12.一種估計(jì)信噪比的裝置，其特征在于，該裝置包括星座圖解映射單元、星座點(diǎn)選擇單元、噪聲功率計(jì)算單元、發(fā)射信號(hào)功率計(jì)算單元以及信噪比計(jì)算單元；其中，星座圖解映射單元用于對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行星座圖解映射，得到解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)；星座點(diǎn)選擇單元用于從星座點(diǎn)解映射單元所得到的解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)中選擇信號(hào)分量絕對(duì)值大于調(diào)制信號(hào)邊緣星座點(diǎn)信號(hào)分量絕對(duì)值最大值的解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)；噪聲功率計(jì)算單元用于利用星座點(diǎn)選擇單元所選擇的解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)計(jì)算噪聲功率；發(fā)射信號(hào)功率計(jì)算單元用于計(jì)算發(fā)射信號(hào)功率；信噪比計(jì)算單元用于根據(jù)噪聲功率計(jì)算單元所得到的噪聲功率和發(fā)射信號(hào)功率計(jì)算單元所得到的發(fā)射信號(hào)功率，計(jì)算發(fā)射信號(hào)功率與噪聲功率之比得到信噪比的估計(jì)值。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于，所述發(fā)射信號(hào)功率計(jì)算單元為具有利用星座圖解映射單元所得到的解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)計(jì)算接收信號(hào)功率，從噪聲功率計(jì)算單元中獲取噪聲信號(hào)功率，并計(jì)算接收信號(hào)功率與噪聲功率之差得到發(fā)射信號(hào)功率功能的單元。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種估計(jì)信噪比的方法，該方法包括在解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)中選擇信號(hào)分量絕對(duì)值大于調(diào)制信號(hào)邊緣星座點(diǎn)信號(hào)分量絕對(duì)值最大值的解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)，利用所選擇的解調(diào)信號(hào)星座點(diǎn)計(jì)算噪聲功率；計(jì)算發(fā)射信號(hào)功率；計(jì)算發(fā)射信號(hào)功率與噪聲功率之比，得到信噪比的估計(jì)值。本發(fā)明還公開了一種估計(jì)信噪比的裝置，該裝置包括星座圖解映射單元、星座點(diǎn)選擇單元、噪聲功率計(jì)算單元、發(fā)射信號(hào)功率計(jì)算單元以及信噪比計(jì)算單元根據(jù)本發(fā)明公開的方法與裝置，減少SNR的估計(jì)值和實(shí)際值之間的誤差。
文檔編號(hào)H04L27/22GK101047688SQ200610082839
公開日2007年10月3日 申請(qǐng)日期2006年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月13日
發(fā)明者盧毅, 余榮道 申請(qǐng)人:華為技術(shù)有限公司