專(zhuān)利名稱(chēng)：多載波系統(tǒng)中基于星座圖映射的信噪比估計(jì)方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于數(shù)字信息傳輸技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種多載波接收機(jī)系統(tǒng)中基于星座圖映射的信噪比(SNR)估計(jì)方法及裝置。
背景技術(shù)：
在多載波系統(tǒng)的接收機(jī)中，往往需要利用接收信號(hào)來(lái)對(duì)信號(hào)傳輸?shù)馁|(zhì)量即信噪比(SNR)進(jìn)行估計(jì)。傳統(tǒng)的估計(jì)方法主要分為下面兩大類(lèi)1)利用多載波頻譜中的無(wú)用子載波來(lái)估計(jì)。
在例如OFDM等多載波系統(tǒng)中，為了有效的保護(hù)有用子載波信息的傳輸，發(fā)射端在有用數(shù)據(jù)頻譜的兩側(cè)插入了保護(hù)子載波，幅度為0；在接收端可以利用接收到的這些無(wú)用子載波的信息來(lái)進(jìn)行SNR估計(jì)。美國(guó)專(zhuān)利號(hào)US6 4566 53 B1的文獻(xiàn)給出了基于無(wú)用子載波估計(jì)SNR的方法。此方法的估計(jì)精度很大程度上取決于OFDM無(wú)用頻譜的受干擾程度。而這在實(shí)際情況下往往很難保證其不受前端模擬或者臨頻信號(hào)的干擾。因此估計(jì)的精度會(huì)受到很大程度上的制約。
2)利用多載波頻譜上有用子載波的數(shù)據(jù)信息來(lái)估計(jì)。
一種方法是利用頻譜中插入的導(dǎo)頻信息。接收端從頻譜中提取導(dǎo)頻信號(hào)與參考導(dǎo)頻值進(jìn)行比較，得到導(dǎo)頻差值。利用這個(gè)差值就可以估計(jì)信道的SNR值。中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)號(hào)CN1753396A的專(zhuān)利文獻(xiàn)給出了基于導(dǎo)頻的SNR估計(jì)方法。此方法實(shí)現(xiàn)比較簡(jiǎn)單，但只有當(dāng)頻譜中存在導(dǎo)頻信號(hào)時(shí)才能使用，而且導(dǎo)頻數(shù)量一般比較少，因此估計(jì)的誤差比較大。
另一種方法是使用頻譜中的數(shù)據(jù)信息。將接收到的調(diào)制信號(hào)進(jìn)行最大似然的判決，得到發(fā)射信號(hào)的位置。然后通過(guò)比較判決后信號(hào)和接收信號(hào)得到信道的SNR值。美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)號(hào)US2006/0140312 A1的專(zhuān)利文獻(xiàn)給出了基于OFDM數(shù)據(jù)信息的SNR估計(jì)方法。此方法可以實(shí)現(xiàn)對(duì)SNR的盲估計(jì)，在AWGN等信道下估計(jì)精度比較高。但是無(wú)法保證在存在多徑延時(shí)以及多普勒頻移等惡劣信道下SNR估計(jì)的精確性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種新的多載波系統(tǒng)的SNR估計(jì)方法，大大提高SNR估計(jì)精度和信道適用范圍。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明一方面提供了多載波系統(tǒng)中基于星座圖映射的信噪比估計(jì)方法，該方法包括根據(jù)信道均衡后的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行QAM映射，得到數(shù)據(jù)信息在星座圖上的理想位置；計(jì)算信道均衡后的數(shù)據(jù)信息在星座圖上對(duì)應(yīng)點(diǎn)的第一函數(shù)值，和第二函數(shù)值；第一函數(shù)以信道信息、理想位置和信道均衡前的數(shù)據(jù)信息為因子，第二函數(shù)以信道信息為因子，第一函數(shù)和第二函數(shù)構(gòu)成對(duì)應(yīng)點(diǎn)相對(duì)理想位置的偏差距離；對(duì)所述對(duì)應(yīng)點(diǎn)的第一函數(shù)值和第二函數(shù)值分別累加；利用累加后的第一函數(shù)值和第二函數(shù)值，計(jì)算信噪比。
本發(fā)明在第二方面提供了多載波系統(tǒng)中基于星座圖映射進(jìn)行信噪比估計(jì)的裝置，它包括QAM映射模塊，根據(jù)信道均衡后的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行QAM映射，得到數(shù)據(jù)信息在星座圖上的理想位置；偏差距離參數(shù)計(jì)算模塊，計(jì)算信道均衡后的數(shù)據(jù)信息在星座圖上對(duì)應(yīng)點(diǎn)的第一函數(shù)值，和第二函數(shù)值；第一函數(shù)以信道信息、理想位置和信道均衡前的數(shù)據(jù)信息為因子，第二函數(shù)以信道信息為因子，第一函數(shù)和第二函數(shù)構(gòu)成對(duì)應(yīng)點(diǎn)相對(duì)理想位置的偏差距離；累加處理模塊，對(duì)所述對(duì)應(yīng)點(diǎn)的第一函數(shù)值和第二函數(shù)值分別累加，利用累加后的第一函數(shù)值和第二函數(shù)值，計(jì)算信噪比。
本發(fā)明的SNR估計(jì)引入均衡前的數(shù)據(jù)信息和信道估計(jì)的信道信息，通過(guò)相應(yīng)的運(yùn)算有效減小了信道對(duì)估計(jì)結(jié)果的影響，從而可以保證了在存在多徑延時(shí)以及多普勒頻移等惡劣信道下SNR估計(jì)的精確性。同時(shí)，本發(fā)明可以消除傳統(tǒng)SNR估計(jì)方法需要用到的除法運(yùn)算，因此，耗費(fèi)硬件資源少，硬件實(shí)現(xiàn)電路簡(jiǎn)單。


下面將參照附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方案進(jìn)行更詳細(xì)的說(shuō)明，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的DVB-T接收系統(tǒng)流程圖；圖2是在AWGN信道下硬判決后的星座圖映射示意圖；圖3是在Rayleigh信道下硬判決后的星座圖映射示意圖。
具體實(shí)施例方式
圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的DVB-T接收系統(tǒng)流程圖。
如圖1所示，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的DVB-T接收系統(tǒng)中包括RF下變頻模塊1、時(shí)域同步模塊2、OFDM解調(diào)模塊3、信道均衡模塊4、QAM解映射模塊5、解交織模塊6、信道譯碼器7，QAM映射模塊8、偏差距離參數(shù)計(jì)算模塊9、累加處理模塊10。
在DVB-T的RF下變頻模塊1將空中的信號(hào)進(jìn)行下變頻，得到中頻時(shí)域信號(hào)。然后，時(shí)域同步模塊2根據(jù)OFDM信號(hào)的保護(hù)間隔特點(diǎn)進(jìn)行同步得到時(shí)域開(kāi)窗位置。OFDM解調(diào)模塊3將輸入的時(shí)域信號(hào)去除保護(hù)間隔進(jìn)行FFT運(yùn)算轉(zhuǎn)換到頻域，輸出數(shù)據(jù)信息Y。信道均衡模塊4利用頻域數(shù)據(jù)中的導(dǎo)頻信號(hào)進(jìn)行信道估計(jì)得到傳輸信道的信息H，并進(jìn)行信道均衡去除信道的影響得到均衡后的數(shù)據(jù)信息 。然后，QAM解映射模塊5根據(jù)信道均衡的數(shù)據(jù)和信道信息解映射得到對(duì)應(yīng)比特的軟信息。之后經(jīng)過(guò)解交織模塊6解交織。信道譯碼器7對(duì)軟信息進(jìn)行譯碼得到輸出的信息流。
本發(fā)明提出的SNR估計(jì)方法利用QAM解映射模塊5輸出軟比特信息，軟比特信息經(jīng)過(guò)QAM映射模塊8，進(jìn)行硬判決和QAM映射得到數(shù)據(jù)信息在星座圖上的理想位置QAM_out。然后綜合信道均衡模塊4得到的信道信息H和OFDM解調(diào)模塊3得出的數(shù)據(jù)信息Y，利用偏差距離參數(shù)計(jì)算模塊9計(jì)算信道均衡后的數(shù)據(jù)信息在星座圖上對(duì)應(yīng)點(diǎn)的第一函數(shù)值，和第二函數(shù)值。最后經(jīng)過(guò)累加處理模塊10分別對(duì)第一函數(shù)值和第二函數(shù)值進(jìn)行累加，利用累加后的函數(shù)值，計(jì)算得到信道中的SNR估計(jì)值。
下面對(duì)本實(shí)施例的具體細(xì)節(jié)進(jìn)行詳細(xì)描述。
QAM映射模塊8根據(jù)信道均衡后的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行QAM映射，得到數(shù)據(jù)信息在星座圖上的理想位置(QAM_out)。OFDM系統(tǒng)的QAM解映射模塊為提高譯碼器性能一般都選擇輸出軟比特信息。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，對(duì)QAM解映射模塊5輸出的軟比特信息進(jìn)行硬判決，然后根據(jù)發(fā)射端的QAM映射規(guī)則進(jìn)行映射得到QAM_out，其對(duì)應(yīng)于均衡后的數(shù)據(jù)信息在星座圖上得理想位置。在另一個(gè)例子中，可以利用信道譯碼器7輸出的信息流進(jìn)行信道編碼以及QAM映射得到QAM_out。
偏差距離參數(shù)計(jì)算模塊9用于計(jì)算信道均衡后的數(shù)據(jù)信息在星座圖上對(duì)應(yīng)點(diǎn)的第一函數(shù)值，和第二函數(shù)值。第一函數(shù)以信道信息H、理想位置QAM_out和信道均衡前的數(shù)據(jù)信息Y為因子，第二函數(shù)以信道信息為因子。
以下對(duì)本發(fā)明優(yōu)選的第一函數(shù)和第二函數(shù)的推導(dǎo)過(guò)程進(jìn)行描述。
圖2是在AWGN信道下硬判決后的星座圖映射示意圖。從圖2可以看出在AWGN信道下均衡后的數(shù)據(jù)信號(hào)受到噪聲的影響偏離了原來(lái)的理想位置QAM_out。因此只需要計(jì)算數(shù)據(jù)與理想位置的偏離值就可以得到AWGN信道的SNR值，偏差距離的計(jì)算公式如下式所示Dist＝|Equal_out-QAM_out|2Equal_out=YH]]>此計(jì)算公式在AWGN信道下可以準(zhǔn)確得到偏差距離。當(dāng)信道中存在多徑延時(shí)以及多普勒頻移時(shí)，上面公式中直接利用均衡之后的數(shù)據(jù)進(jìn)行距離的計(jì)算，就會(huì)產(chǎn)生比較大的誤差。圖3給出了在Rayleigh信道下的Equal_out和硬判決映射后的QAM_out的星座圖。
從圖3中可以看到，由于Rayleigh信道的影響，數(shù)據(jù)星座圖與AWGN等信道情況下存在比較大的差別。其中在整個(gè)理想星座圖周邊增加了很多離散的點(diǎn)，這些點(diǎn)主要是由于信道均衡的失真引起的，Rayleigh信道在這些點(diǎn)的位置衰落比較嚴(yán)重，即H的幅度被衰減到很小，在此點(diǎn)信道估計(jì)的誤差比較大，從而均衡之后的數(shù)據(jù)與原來(lái)理想位置就會(huì)產(chǎn)生比較大的偏差。因此，如果還按照上面的公式直接計(jì)算距離，誤差就會(huì)很大，無(wú)法正確估計(jì)SNR的值。針對(duì)此問(wèn)題，本發(fā)明的SNR估計(jì)方法將信道信息H引入計(jì)算，并利用信道均衡前的數(shù)據(jù)Y進(jìn)行距離計(jì)算，新的計(jì)算方法如下式所示Dist=|YH-QAM_out|2]]>=|YH*HH*-QAM_out|2]]>=|YH*-QAM_out|H|2|H|2|2]]>令YH_QAM＝|YH*-QAM_out|H|2|HH＝|H|2Dist=|YH_QAMHH|2]]>本實(shí)施例中的偏差距離參數(shù)計(jì)算模塊的第一函數(shù)值是YH_QAM，第二函數(shù)值是HH。第一函數(shù)和第二函數(shù)構(gòu)成對(duì)應(yīng)點(diǎn)相對(duì)理想位置的偏差距離Dist。
累加處理模塊用于對(duì)每個(gè)對(duì)應(yīng)點(diǎn)的第一函數(shù)值和第二函數(shù)值分別累加，以及利用累加后的第一函數(shù)值和第二函數(shù)值，計(jì)算信噪比SNR。根據(jù)上面新的計(jì)算公式可以得到每個(gè)對(duì)應(yīng)點(diǎn)的第一函數(shù)值YH_QAM和第二函數(shù)值HH。在一個(gè)優(yōu)選方案中，對(duì)函數(shù)值累加之前進(jìn)行平滑濾波，首先對(duì)函數(shù)值進(jìn)行平滑濾波處理減小星座圖誤判或者突發(fā)錯(cuò)誤對(duì)估計(jì)值的影響，然后再將這些結(jié)果進(jìn)行累加提高估計(jì)精度。
累加濾波處理的過(guò)程如下式所示Sum_YH＝Smooth_filter(YH_QAM)Sum_HH＝Smooth_filter(HH)其中，Smooth_filter的表達(dá)式Y(jié)(n)＝Smooth_filter(X(n))Y(n+1)＝(1-α)Y(n)+αX(n)α為平滑系數(shù)，α＜1由于SNR的估計(jì)值可以表示成dB值，因此在一個(gè)優(yōu)選方案中，將求Dist的除法運(yùn)算轉(zhuǎn)化為減法。
SNR_dB＝20log10(Sum_YH)-201og10(Sum_HH)本發(fā)明利用均衡前的數(shù)據(jù)信息Y和信道估計(jì)的H，有效地避免了由于信道均衡造成的SNR估計(jì)失真的問(wèn)題，同時(shí)硬件實(shí)現(xiàn)電路簡(jiǎn)單，只需要加減乘法運(yùn)算，消除了傳統(tǒng)一些SNR估計(jì)方法種需要用到的除法運(yùn)算。在我們?cè)O(shè)計(jì)的DVBT系統(tǒng)中就采用了此方法，實(shí)現(xiàn)證明，整個(gè)SNR估計(jì)模塊耗費(fèi)硬件資源很少，同時(shí)在不同的信道條件下都能準(zhǔn)確的估計(jì)出信道的SNR值。
顯而易見(jiàn)，在此描述的本發(fā)明可以有許多變化，這種變化不能認(rèn)為偏離本發(fā)明的精神和范圍。因此，所有對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見(jiàn)的改變，都包括在本權(quán)利要求書(shū)的涵蓋范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于多載波系統(tǒng)的信噪比(SNR)估計(jì)方法，包括步驟根據(jù)信道均衡后的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行QAM映射，得到數(shù)據(jù)信息在星座圖上的理想位置(QAM_out)；計(jì)算信道均衡后的數(shù)據(jù)信息在星座圖上對(duì)應(yīng)點(diǎn)的第一函數(shù)值(YH_QAM)，和第二函數(shù)值(HH)；第一函數(shù)以信道信息(H)、理想位置(QAM_out)和信道均衡前的數(shù)據(jù)信息(Y)為因子，第二函數(shù)以信道信息(H)為因子，第一函數(shù)和第二函數(shù)構(gòu)成對(duì)應(yīng)點(diǎn)相對(duì)理想位置的偏差距離(Dist)；對(duì)所述對(duì)應(yīng)點(diǎn)的第一函數(shù)值和第二函數(shù)值分別累加；利用累加后的第一函數(shù)值和第二函數(shù)值，計(jì)算信噪比(SNR)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的QAM映射的步驟包括利用多載波系統(tǒng)QAM解映射輸出的軟比特信息進(jìn)行最大似然的Bit硬判決，然后基于Bit硬判決結(jié)果進(jìn)行QAM映射。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述累加的步驟包括對(duì)第一函數(shù)值和第二函數(shù)值累加之前分別進(jìn)行平滑濾波。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述第一函數(shù)是YH_QAM＝|YH*-QAM_out|H|2|，所述第二函數(shù)是HH＝|H|2，所述偏差距離Dist=|YH_QAMHH|2,]]>這里H是信道信息，Y是信道均衡前的數(shù)據(jù)信息，QAM_out是信道均衡后數(shù)據(jù)信息在星座圖上的理想位置。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述計(jì)算信噪比SNR的步驟包括對(duì)累加后的第一函數(shù)值的對(duì)數(shù)減累加后的第二函數(shù)值的對(duì)數(shù)。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述多載波系統(tǒng)是OFDM系統(tǒng)。
7.一種用于多載波系統(tǒng)的信噪比(SNR)估計(jì)裝置，所述裝置包括QAM映射模塊，根據(jù)信道均衡后的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行QAM映射，得到數(shù)據(jù)信息在星座圖上的理想位置(QAM_out)；偏差距離參數(shù)計(jì)算模塊，計(jì)算信道均衡后的數(shù)據(jù)信息在星座圖上對(duì)應(yīng)點(diǎn)的第一函數(shù)值(YH_QAM)，和第二函數(shù)值(HH)；第一函數(shù)以信道信息(H)、理想位置(QAM_out)和信道均衡前的數(shù)據(jù)信息(Y)為因子，第二函數(shù)以信道信息(H)為因子，第一函數(shù)和第二函數(shù)構(gòu)成對(duì)應(yīng)點(diǎn)相對(duì)理想位置的偏差距離(Dist)；累加處理模塊，對(duì)所述對(duì)應(yīng)點(diǎn)的第一函數(shù)值和第二函數(shù)值分別累加，利用累加后的第一函數(shù)值和第二函數(shù)值，計(jì)算信噪比(SNR)。
8.如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于包括QAM解映射模塊，用于輸出軟比特信息，所述QAM映射模塊利用QAM解映射模塊輸出的軟比特信息進(jìn)行最大似然的Bit硬判決，然后根據(jù)得到的硬判決比特進(jìn)行QAM映射，得到數(shù)據(jù)信息在星座圖上的理想位置(QAM_out)。
9.如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于所述累加處理模塊對(duì)第一函數(shù)值和第二函數(shù)值累加之前分別進(jìn)行平滑濾波。
10.如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于包括信道均衡模塊，用于輸出信道信息(H)。
11.如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于包括解調(diào)模塊，用于輸出數(shù)據(jù)信息(Y)。
12.如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于所述第一函數(shù)是YH_QAM＝|YH*-QAM_out|H|2|，所述第二函數(shù)是HH＝|H|2，所述偏差距離Dist=|YH_QAMHH|2,]]>這里H是信道信息，Y是信道均衡前的數(shù)據(jù)信息，QAM_out是信道均衡后數(shù)據(jù)信息在星座圖上的理想位置。
13.如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于所述累加處理模塊包括對(duì)累加后的第一函數(shù)值的對(duì)數(shù)減累加后的第二函數(shù)值的對(duì)數(shù)的子模塊。
14.如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于所述多載波系統(tǒng)是OFDM系統(tǒng)。
15.一個(gè)多載波接收機(jī)，包括如權(quán)利要求7所述的信噪比(SNR)估計(jì)裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種多載波系統(tǒng)中基于星座圖映射的信噪比估計(jì)方法及裝置。該方法包括根據(jù)信道均衡后的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行QAM映射，得到數(shù)據(jù)信息在星座圖上的理想位置(QAM_out)；計(jì)算信道均衡后的數(shù)據(jù)信息在星座圖上對(duì)應(yīng)點(diǎn)的第一函數(shù)值(YH_QAM)，和第二函數(shù)值(HH)；第一函數(shù)以信道信息(H)、理想位置(QAM_out)和信道均衡前的數(shù)據(jù)信息(Y)為因子，第二函數(shù)以信道信息(H)為因子，第一函數(shù)和第二函數(shù)構(gòu)成對(duì)應(yīng)點(diǎn)相對(duì)理想位置的偏差距離(Dist)；對(duì)所述對(duì)應(yīng)點(diǎn)的第一函數(shù)值和第二函數(shù)值分別累加；利用累加后的第一函數(shù)值和第二函數(shù)值，計(jì)算信噪比(SNR)。
文檔編號(hào)H04L25/03GK101083650SQ20071011844
公開(kāi)日2007年12月5日 申請(qǐng)日期2007年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月5日
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