專利名稱：一種簡易的通信信號信噪比估計裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通 信領(lǐng)域中速率自適應(yīng)、信道估計、功率自適應(yīng)等部分的信噪比估計 裝置，特別適用于基于信道估計的速率自適應(yīng)或功率自適應(yīng)通信裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的通信信號信噪比估計裝置是基于眼圖來估計信噪比的，需要的統(tǒng)計時間較 長，且當接收信號信噪比較高或較低時，估計值存在較大誤差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于避免上述背景技術(shù)中的統(tǒng)計時間較長且在較低和較高信噪比下 估計值誤差較大的不足之處而提供一種既不需要很長的統(tǒng)計時間又能在更寬的信噪比范 圍內(nèi)較準確的估計出接收信號信噪比的裝置。本發(fā)明具有信噪比估算準確度高，可準確估 計的信噪比范圍寬、實現(xiàn)簡單等特點。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的一種簡易的通信信號信噪比估計裝置，它包括正交下變頻器，還包括第一低通濾 波器、第二低通濾波器、第一功率估計器、第二功率估計器、信噪比估計器；所述的正交下變 頻器的輸入端口 1通過信號線與外部輸入的中頻接收信號相連接，正交下變頻器的輸出端 口 2分別與第一低通濾波器的輸入端口 1和第二低通濾波器的輸入端口 1相連接，正交下 變頻器的輸出端口 3分別與第一低通濾波器的輸入端口 2和第二低通濾波器的輸入端口 2 相連接，正交下變頻器對接收到的中頻信號進行正交下變頻得到I、Q兩路信號，分別送給 帶寬不同的第一低通濾波器和第二低通濾波器進行低通濾波；第一低通濾波器的輸出端口 3與第一功率估計器的輸入端口 1相連接，濾除正交下變頻器輸出的I路信號的二次頻成 分，第一低通濾波器的輸出端口 4與第一功率估計器的輸入端口 2相連接，濾除正交下變頻 器輸出的Q路信號的二次頻成分；第一功率估計器的輸出端口 3與信噪比估計器的輸入端 口 1相連接，對經(jīng)過第一低通濾波器的低頻I、Q信號進行取模運算并統(tǒng)計出信號的平均功 率估計值Pl ；第二低通濾波器的輸出端口 3與第二功率估計器的輸入端口 1相連接，濾除 正交下變頻器輸出的I路信號的二次頻成，第二低通濾波器的輸出端口 4與第二功率估計 器的輸入端口 2相連接，濾除正交下變頻器輸出的Q路信號的二次頻成分；第二功率估計器 的輸出端口 3與信噪比估計器的輸入端口 2相連接，對經(jīng)過低通濾波器的低頻I、Q信號進 行取模運算并統(tǒng)計出信號的平均功率估計值P2 ；信噪比估計器的輸入端口 3、4分別連接第 一低通濾波器的帶寬常數(shù)C和第二低通濾波器的帶寬常數(shù)D，對來自第一功率估計器和第 二功率估計器的信號的平均功率估計值PI、P2及第一低通濾波器的帶寬常數(shù)C、第二低通 濾波器的帶寬常數(shù)D進行運算，得到中頻輸入信號的信噪比估計值B，信噪比估計器的輸出 端口 5輸出信噪比的估計值B。所述的第一功率估計器或第二功率估計器包括第一乘法器、第二乘法器、加法器 和累加器；所述的乘法器的輸入端口 1、2均與第一低通濾波器或第二低通濾波器的輸出端口 3相連接，對第一低通濾波器或第二低通濾波器輸出的I路低頻信號進行平方運算，其輸 出端口 3與加法器的輸入端口 1相連接；乘法器的輸入端口 1、2均與第一低通濾波器或第 二低通濾波器的輸出端口 4相連接，對第一低通濾波器或第二低通濾波器輸出的Q路低頻 信號進行平方運算，其輸出端口 3與加法器的輸入端口 2相連接；加法器的輸出端口 3與能 量累加器的輸入端口 1相連，對第一乘法器和第二乘法器輸出的信號進行相加運算，得到 第一低通濾波器或第二低通濾波器輸出信號的模值；累加器輸出端口 2與信噪比估計器的 輸入端口 1或2相連接，累加器對輸入的信號模值進行累加統(tǒng)計，得到輸入信號的平均功率 估計值Pl或P2。所述的信噪比估計器包括第一乘法器、第二乘法器、第一減法器、第二減法器和除 法器；所述的第一乘法器的輸入端口 1與第一功率估計器的輸出端口 3相連接，第一乘法器 的輸入端口 2連接第一低通濾波器的帶寬常數(shù)C，將第一功率估計器的輸出的信號的平均 功率估計值Pl與第一低通濾波器的帶寬常數(shù)C進行相乘運算，第一乘法器的輸出端口 3與 第一減法器的輸入端口 1相連接；所述的第二乘法器的輸入端口 1與第二功率估計器的輸 出端口 3相連接，第二乘法器輸入端口 2連接第二低通濾波器的帶寬常數(shù)D，將第二功率估 計器的輸出的信號的平均功率估計值P2與第二低通濾波器的帶寬常數(shù)D進行相乘運算，第 二乘法器輸出端口 3與第一減法器的輸入端口 2相連接；第一減法器輸出端口 3與除法器 的輸入端口 1相連接，第一減法器用于將第一乘法器輸出減去第二乘法器輸出，得到純信 號功率的估計值；第二減法器的輸入端口 1與第一功率估計器的輸出端口 3相連接，第二減 法器的輸入端口 2與第二功率估計器的輸出端口 3相連接，第二減法器輸出端口 3與除法 器的輸入端口 2相連接，第二減法器用于將功第一率估計器的信號的平均功率估計值Pl減 去第二功率估計器的信號的平均功率估計值P2的功能，得到純噪聲功率的估計值；除法器 將減法器輸出的純信號功率估計值除以減法器輸出的純噪聲功率估計值，得到信噪比的估 計值B，并通過輸出端口 3輸出。本發(fā)明相比背景技術(shù)具有如下優(yōu)點1.統(tǒng)計時間較短，適合于突發(fā)通信。2.可以準確估計的信噪比范圍較寬，在較低信噪比和較高信噪比兩種極端情況下 估計誤差較小。3.結(jié)構(gòu)簡單，易于硬件實現(xiàn)。


圖1是本發(fā)明電原理方框圖。圖2是本發(fā)明第一功率估計器4-1或第二功率估計器4-2的電原理圖。圖3是本發(fā)明信噪比估計器5實施例的電原理圖。
具體實施例方式參照圖1至圖3，本發(fā)明由正交下變頻器1、第一低通濾波器2、第二低通濾波器3、 第一功率估計器4-1、第二功率估計器4-2、信噪比估計器5組成。圖1是本發(fā)明的電原理 方框圖，實施例按圖1連接線路。其中正交下變頻器1的輸入端口 1通過信號線與外部輸 入的中頻接收信號相連接，其輸出端口 2、3各分兩路，分別與第一低通濾波器2的輸入端口I、2和第二低通濾波器3的輸入端口1、2相連接；第一低通濾波器2的輸出端口 3與第一 功率估計器4-1的輸入端口 1相連接，第一低通濾波器O)的輸出端口 4與第一功率估計 器4-1的輸入端口 2相連接；第一功率估計器4-1的輸出端口 3與信噪比估計器5的輸入 端口 1相連接；第二低通濾波器3的輸出端口 3與第二功率估計器4-2的輸入端口 1相連 接，第二低通濾波器3的輸出端口 4與第二功率估計器4-2的輸入端口 2相連接；第二功率 估計器4-2的輸出端口 3與信噪比估計器5的輸入端口 2相連接；信噪比估計器5的輸入 端口 3、4分別連接低通濾波器1的帶寬常數(shù)C和第一低通濾波器2的帶寬常數(shù)D，其輸出端 口 5輸出信噪比的估計值B。正交下變頻器1的作用是將外部輸入的中頻接收信號與本地載波相乘，完成接收 信號的頻譜搬移，并將得到的I路和Q路信號輸出到第一低通濾波器2、第二低通濾波器3 ； 第一低通濾波器2的作用是對正交下變頻1輸出的I、Q路下變頻信號進行低通濾波，濾波 器帶寬設(shè)置為C，濾出信號的2次頻分量；第二低通濾波器3的作用是對正交下變頻1輸出 的I、Q路下變頻信號進行低通濾波，濾波器帶寬設(shè)置為D，濾出信號的2次頻分量；實施例 正交下變頻器1、第一低通濾波器2、第二低通濾波器3均采用美國Altera公司生產(chǎn)的FPGA 芯片制作。本發(fā)明第一功率估計器4-1、第二功率估計器4-2的作用是對輸入的信號進行功 率統(tǒng)計，估計輸入信號的功率值，它由第一乘法器6-1、第二乘法器6-2、加法器7、累加器8 組成；圖2是本發(fā)明調(diào)制器1的電原理圖，實施例按圖2連接線路。其中第一至第二乘法器 6-1,6-2的作用是分別對輸入的I路、Q路低通信號進行平方運算；加法器7的作用是得到 輸入低通信號的模值；累加器8的作用是對輸入的信號模值進行功率統(tǒng)計，算得信號功率 的估計值；實施例第一乘法器6-1、第二乘法器6-2、加法器7、累加器8均采用美國Altera 公司生產(chǎn)的FPGA芯片制作。本發(fā)明信噪比估計器5的作用是根據(jù)第一功率估計模塊4-1、第二功率估計模塊 4-2提供的不同濾波帶寬后信號的平均功率估計值P1、P2及兩濾波器的帶寬值C、D算得接 收信號信噪比的估計值，它由第一乘法器9-1、第二乘法器9-2、第一減法器10、第二減法器
II、除法器12組成；圖3是本發(fā)明調(diào)制器1的電原理圖，實施例按圖3連接線路。其中第一 乘法器9-1的作用是完成第一功率估計器4-1輸出的功率值與第一低通濾波器2的帶寬常 數(shù)C的相乘；第二乘法器9-2的作用是完成第二功率估計器4-2輸出的功率值與第二低通 濾波器3的帶寬常數(shù)D的相乘；第一減法器10完成第一乘法器9-1輸出值與第二乘法器 9-2輸出值相減的功能；第二減法器11完成第一功率估計模塊4-1提供的信號的平均功率 估計值Pl與第二功率估計模塊4-2提供的信號的平均功率估計值P2相減的功能；除法器 12完成第一減法器10輸出值除以第二減法器11輸出值的功能。實施例第一乘法器9-1、 第二乘法器9-2、第一減法器10、第二減法器11、除法器12均采用美國Altera公司生產(chǎn)的 FPGA芯片制作。本發(fā)明簡要工作原理如下正交下變頻器1對接收到的中頻信號進行正交下變頻得到I、Q兩路信號，I、Q兩 路信號各分兩路分別送給帶寬不同的兩濾波器第一低通濾波器2、第二低通濾波器3進行 低通濾波，濾除I、Q中的二次頻成份，第一功率估計器4-1、第二功率估計器4-2分別對兩 路來自不同低通濾波器的低頻信號進行取模運算并統(tǒng)計出信號的平均功率估計值P1、P2，信噪比估計器5對 來自第一功率估計器4-1、第二功率估計器4-2的信號的平均功率估計值 PU P2及第一低通濾波器2的帶寬常數(shù)C、第二低通濾波器3的帶寬常數(shù)D進行運算，得到 中頻輸入信號的信噪比估計值B。
權(quán)利要求
1.一種簡易的通信信號信噪比估計裝置，它包括正交下變頻器(1)，其特征在于還 包括第一低通濾波器O)、第二低通濾波器(3)、第一功率估計器G-1)、第二功率估計器 0-2)、信噪比估計器(5)；所述的正交下變頻器(1)的輸入端口 1通過信號線與外部輸入 的中頻接收信號相連接，正交下變頻器(1)的輸出端口 2分別與第一低通濾波器O)的輸 入端口 1和第二低通濾波器(3)的輸入端口 1相連接，正交下變頻器(1)的輸出端口 3分 別與第一低通濾波器O)的輸入端口 2和第二低通濾波器(3)的輸入端口 2相連接，正交 下變頻器(1)對接收到的中頻信號進行正交下變頻得到I、Q兩路信號，分別送給帶寬不同 的第一低通濾波器( 和第二低通濾波器( 進行低通濾波；第一低通濾波器O)的輸出 端口 3與第一功率估計器G-1)的輸入端口 1相連接，濾除正交下變頻器(1)輸出的I路 信號的二次頻成分，第一低通濾波器O)的輸出端口 4與第一功率估計器的輸入端 口 2相連接，濾除正交下變頻器(1)輸出的Q路信號的二次頻成分；第一功率估計器(4-1) 的輸出端口 3與信噪比估計器(5)的輸入端口 1相連接，對經(jīng)過第一低通濾波器(2)的低 頻I、Q信號進行取模運算并統(tǒng)計出信號的平均功率估計值Pl ；第二低通濾波器(3)的輸出 端口 3與第二功率估計器G-2)的輸入端口 1相連接，濾除正交下變頻器(1)輸出的I路 信號的二次頻成，第二低通濾波器(3)的輸出端口 4與第二功率估計器G-2)的輸入端口 2相連接，濾除正交下變頻器(1)輸出的Q路信號的二次頻成分；第二功率估計器G-2)的 輸出端口 3與信噪比估計器(5)的輸入端口 2相連接，對經(jīng)過低通濾波器(3)的低頻I、Q 信號進行取模運算并統(tǒng)計出信號的平均功率估計值P2 ；信噪比估計器(5)的輸入端口 3、4 分別連接第一低通濾波器( 的帶寬常數(shù)C和第二低通濾波器C3)的帶寬常數(shù)D，對來自第 一功率估計器(4-1)和第二功率估計器(4-2)的信號的平均功率估計值P1、P2及第一低通 濾波器O)的帶寬常數(shù)C、第二低通濾波器(3)的帶寬常數(shù)D進行運算，得到中頻輸入信號 的信噪比估計值B，信噪比估計器(5)的輸出端口 5輸出信噪比的估計值B。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種簡易的通信信號信噪比估計裝置，其特征在于所述 的第一功率估計器或第二功率估計器(4-2)包括第一乘法器(6-1)、第二乘法器 (6-2)、加法器(7)和累加器(8)；所述的乘法器(6-1)的輸入端口 1、2均與第一低通濾波 器( 或第二低通濾波器(3)的輸出端口 3相連接，對第一低通濾波器(2)或第二低通濾 波器⑶輸出的I路低頻信號進行平方運算，其輸出端口 3與加法器(7)的輸入端口 1相 連接；乘法器(6-2)的輸入端口 1、2均與第一低通濾波器( 或第二低通濾波器(3)的輸 出端口 4相連接，對第一低通濾波器( 或第二低通濾波器C3)輸出的Q路低頻信號進行 平方運算，其輸出端口 3與加法器(7)的輸入端口 2相連接；加法器(7)的輸出端口 3與能 量累加器⑶的輸入端口 1相連，對第一乘法器(6-1)和第二乘法器(6-2)輸出的信號進 行相加運算，得到第一低通濾波器⑵或第二低通濾波器⑶輸出信號的模值；累加器⑶ 輸出端口 2與信噪比估計器(5)的輸入端口 1或2相連接，累加器⑶對輸入的信號模值 進行累加統(tǒng)計，得到輸入信號的平均功率估計值Pl或P2。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種簡易的通信信號信噪比估計裝置，其特征在于信噪比 估計器( 包括第一乘法器(9-1)、第二乘法器(9-2)、第一減法器(10)、第二減法器(11) 和除法器(12)；所述的第一乘法器(9-1)的輸入端口 1與第一功率估計器G-1)的輸出端 口 3相連接，第一乘法器(9-1)的輸入端口 2連接第一低通濾波器O)的帶寬常數(shù)C，將第 一功率估計器的輸出的信號的平均功率估計值Pl與第一低通濾波器O)的帶寬常數(shù)C進行相乘運算，第一乘法器(9-1)的輸出端口 3與第一減法器(10)的輸入端口 1相 連接；所述的第二乘法器(9-2)的輸入端口 1與第二功率估計器G-2)的輸出端口 3相連 接，第二乘法器(9- 輸入端口 2連接第二低通濾波器(3)的帶寬常數(shù)D，將第二功率估計 器G-2)的輸出的信號的平均功率估計值P2與第二低通濾波器(3)的帶寬常數(shù)D進行相 乘運算，第二乘法器(9- 輸出端口 3與第一減法器(10)的輸入端口 2相連接；第一減法 器(10)輸出端口 3與除法器(1 的輸入端口 1相連接，第一減法器(10)用于將第一乘法 器(9-1)輸出減去第二乘法器(9-2)輸出，得到純信號功率的估計值；第二減法器(11)的 輸入端口 1與第一功率估計器G-1)的輸出端口 3相連接，第二減法器(11)的輸入端口 2 與第二功率估計器(4-2)的輸出端口 3相連接，第二減法器(11)輸出端口 3與除法器(12) 的輸入端口 2相連接，第二減法器(11)用于將功第一率估計器的信號的平均功率估 計值Pl減去第二功率估計器G-2)的信號的平均功率估計值P2的功能，得到純噪聲功率 的估計值；除法器(12)將減法器(10)輸出的純信號功率估計值除以減法器(11)輸出的純 噪聲功率估計值，得到信噪比的估計值B，并通過輸出端口 3輸出。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種簡易的通信信號信噪比估計裝置，它涉及通信領(lǐng)域中速率自適應(yīng)、信道估計、功率控制等部分的信噪比估計裝置。它由正交下變頻器、低通濾波器、功率估計器、信噪比估計器等部件組成。它采用兩個獨立的不同帶寬的帶通濾波器分別對接收信號進行濾波，統(tǒng)計濾波后信號的總功率，再經(jīng)過一定的統(tǒng)計計算，得到接收信號的信噪比。本發(fā)明具有信噪比估算準確度高，可準確估計的信噪比范圍寬、實現(xiàn)簡單的特點，特別適用于基于信道估計的速率自適應(yīng)或功率自適應(yīng)通信系統(tǒng)。
文檔編號H04L25/03GK102065036SQ201010568919
公開日2011年5月18日 申請日期2010年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月2日
發(fā)明者盧坡, 吳丹, 孫柏昶, 宋建明, 宋迎東, 沈斌松 申請人:中國電子科技集團公司第五十四研究所