一種針對直擴系統(tǒng)的信噪比估計方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種針對直擴系統(tǒng)的信噪比估計方法。該方法包括：直擴系統(tǒng)接收端在本地偽碼與接收基帶信號偽碼同步后，對接收基帶信號進行解擴，獲得基帶解擴信號；根據(jù)本地偽碼的時鐘確定基帶解擴信號每個偽碼碼片的中間時刻采樣值，取該值作為最佳采樣值；利用該最佳采樣值，求其均方值和四階原點矩，并進一步計算中間系數(shù)；結(jié)合擴頻信號的調(diào)制方式，利用信噪比估計值與中間系數(shù)的函數(shù)關(guān)系，得到信噪比估計值與中間系數(shù)的對應(yīng)表；通過查表獲得信噪比估計值。本發(fā)明的特點在于：不受擴頻信號所使用的成型濾波的影響，適用于各種成型濾波后的擴頻信號,信噪比估計的精度較高；運算復雜度低，易于在FPGA等可編程邏輯器件上實現(xiàn)。
【專利說明】一種針對直擴系統(tǒng)的信噪比估計方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及直接序列擴頻(簡稱“直擴”)通信中的時域信噪比估計方法。
【背景技術(shù)】
[0002]直擴通信由于其良好的保密性和抗干擾性而在軍事通信中得到廣泛的應(yīng)用，檢測直擴信號的存在以及其信號特征對擴頻通信的同步過程十分重要。和其他的調(diào)制方式相t匕，直擴信號可以在很低的信噪比條件下工作，以至于信號可能淹沒在噪聲中，所以對直擴信號的檢測相對困難。
[0003]信噪比即為信號功率與噪聲功率的比值，通常以分貝(dB)為單位。工程應(yīng)用中，擴頻系統(tǒng)準確估計信噪比具有重要的意義。特別是，在偽碼同步后所估計的信噪比值較為準確，不僅可以作為跟蹤環(huán)路設(shè)計的重要依據(jù)，而且可以衡量擴頻系統(tǒng)性能。信噪比估計是通過運算來求解信號和噪聲的功率值，信噪比估計算法要求估計器輸入數(shù)據(jù)為最佳時刻的采樣點才能達到最好的性能，對于擴頻系統(tǒng)，則為偽碼碼字的最佳采樣點，因此偽碼同步后可以更準確估計信號的信噪比。
[0004]目前信噪比估計算法主要包括數(shù)據(jù)輔助型估計和非數(shù)據(jù)輔助的信噪比估計。數(shù)據(jù)輔助型估計，即接收端的信噪比估計器已知發(fā)送端的數(shù)據(jù)，根據(jù)接收數(shù)據(jù)和已知數(shù)據(jù)的關(guān)系，求解信噪比。這類算法的優(yōu)點是估計精度高，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)相對簡單，但是由于前導數(shù)據(jù)的加入，使得有效數(shù)據(jù)速率變慢，造成一定頻譜資源的浪費。而非數(shù)據(jù)輔助的信噪比估計算法不需要發(fā)送已知數(shù)據(jù)，它克服了前一種方法的缺陷，不影響數(shù)據(jù)傳輸速率，但實際設(shè)計中相對比較復雜，難度較大。二階四階原點矩(M2M4)估計算法是一種經(jīng)典的非數(shù)據(jù)輔助的信噪比估計算法，該方法結(jié)構(gòu)較簡單，僅需要計算信號的均方值和四階原點矩。但M2M4方法在擴頻系統(tǒng)中應(yīng)用時，存在如下問題:(I)擴頻系統(tǒng)一般采用成型濾波器和過采樣方式，即一個碼片上會有多個樣本點，逐個樣本點送入M2M4信噪比估計器，在偽碼碼片切換的區(qū)域，樣本幅值受到偽碼碼片成型濾波器的影響嚴重，從而造成估計結(jié)果誤差較大。(2)在復信道下信噪比估計表達式包含開方運算，這對于FPGA等可編程邏輯器件實現(xiàn)來說，耗費邏輯資源較多，在實際工程應(yīng)用中，需要對其進行改進，降低其運算復雜度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題，本發(fā)明根據(jù)直擴信號的特點，提供一種針對直擴系統(tǒng)的簡易信噪比估計方法，特點在于:(I)不受擴頻信號所使用的成型濾波的影響，適用于各種成型濾波后的擴頻信號，信噪比估計的精度較高；(2)運算復雜度低，易于在FPGA等可編程邏輯器件上實現(xiàn)。
[0006]本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0007]—種針對直擴系統(tǒng)的信噪比估計方法，其特征在于，包括:
[0008]A、直擴系統(tǒng)接收端在本地偽碼與接收基帶信號偽碼同步后，對接收基帶信號進行解擴，獲得基帶解擴信號，再進行信噪比的估計；[0009]B、確定基帶解擴信號每個偽碼碼片的最佳采樣點，獲得基帶解擴信號最佳采樣值；
[0010]C、利用基帶解擴信號最佳采樣值，求其均方值和四階原點矩；
[0011]D、根據(jù)所述基帶解擴信號最佳采樣值的均方值和四階原點矩，計算中間系數(shù)；
[0012]E、結(jié)合擴頻信號的調(diào)制方式，利用信噪比估計值與中間系數(shù)的函數(shù)關(guān)系，得到信噪比估計值與中間系數(shù)的對應(yīng)表；
[0013]F、通過查表，可以獲得信噪比的估計值，并將其輸出。
[0014]所述步驟B進一步包括:
[0015]B1、設(shè)置每次進行信噪比估計所需的偽碼碼片個數(shù)Nsym ；
[0016]B2、搜索基帶解擴信號每個偽碼碼片的最佳采樣點，即偽碼同步后，根據(jù)本地偽碼的時鐘確定偽碼碼片的中間時刻采樣值，取該值作為最佳采樣值Xk。
[0017]所述步驟C進一步包括:
[0018]Cl、利用基帶解擴信號最佳采樣值xk，求連續(xù)Nsym個I Xk 12的均值，其結(jié)果作為基帶解擴信號的均方值M2;
[0019]C2、利用IxkI2的平方，求得IxkI4;
[0020]C3、利用基帶解擴信號最佳采樣值xk，求連續(xù)Nsym個I Xk 14的均值，其結(jié)果作為基帶解擴信號的四階原點矩m4。
[0021]所述步驟D根據(jù)四階原點矩M4與均方值M2的平方之比，作為中間系數(shù)η。
[0022]所述步驟E進一步包括:
[0023]Ε1、設(shè)置與調(diào)制方式相關(guān)的系數(shù)Ks和Kw ；
[0024]Ε2、根據(jù)信噪比估計值>與中間系數(shù)η的函數(shù)關(guān)系，獲得不同的η所對應(yīng)的>3，并形成對應(yīng)表。
[0025]所述步驟F進一步包括:
[0026]F1、根據(jù)中間系數(shù)η值，通過查表，獲得信噪比估計值
[0027]F2、輸出信噪比估計值
[0028]由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明原理簡單，計算量小，有利于FPGA硬件實現(xiàn)，同時不受擴頻信號所使用的成型濾波的影響，信噪比估計的精度較高，適用于擴頻系統(tǒng)的應(yīng)用環(huán)境。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]圖1為本發(fā)明所述方法的示意圖
[0030]圖2為本發(fā)明所述方法的基本流程圖
【具體實施方式】
[0031 ] 本發(fā)明提供了 一種針對直擴系統(tǒng)的信噪比估計方法。
[0032]本發(fā)明的基本思路是:直擴系統(tǒng)接收端在本地偽碼與接收基帶信號偽碼同步后，對接收基帶信號進行解擴，獲得基帶解擴信號；根據(jù)本地偽碼的時鐘確定基帶解擴信號每個偽碼碼片的中間時刻采樣值，取該值作為最佳采樣值；利用該最佳采樣值，求其均方值和四階原點矩，并進一步計算中間系數(shù)；結(jié)合擴頻信號的調(diào)制方式，利用信噪比估計值與中間系數(shù)的函數(shù)關(guān)系，得到信噪比估計值與中間系數(shù)的對應(yīng)表；通過查表獲得信噪比估計值。
[0033]本發(fā)明的基本原理如下:
[0034]偽碼同步后，基帶解擴信號的最佳采樣值為xk，則有.? =抑k +^Jh，其中，dk
是對應(yīng)偽碼碼片的歸一化調(diào)制符號，滿足均方值E[|dk|2] = 1，E[.]表示求數(shù)據(jù)序列的均值；nk是服從標準正態(tài)分布的復高斯白噪聲；PS為有效信號的功率，Pn表示噪聲功率。
[0035]由于調(diào)制符號和噪聲都是零均值、相互獨立的隨機過程，可得基
帶解擴信號最佳采樣值的均方值和四階矩分別為:M2 = ELviXl] = /^+巧和M4 = Elixir] = Kff +APP1 + ，其中，(?廣表示取共軛，Ks和Kw分別是與調(diào)制方式
和噪聲相關(guān)的系數(shù)，對于MPSK信號調(diào)制有Ks = 1，復信道噪聲下有Kw = 2。于是，由以上兩式可得復信道下信噪比為:
【權(quán)利要求】
1.一種針對直擴系統(tǒng)的信噪比估計方法，其特征在于，包括: A、直擴系統(tǒng)接收端在本地偽碼與接收基帶信號偽碼同步后，對接收基帶信號進行解擴，獲得基帶解擴信號，再進行信噪比的估計； B、確定基帶解擴信號每個偽碼碼片的最佳采樣點，獲得基帶解擴信號最佳采樣值； C、利用基帶解擴信號最佳采樣值，求其均方值和四階原點矩； D、根據(jù)所述基帶解擴信號最佳采樣值的均方值和四階原點矩，計算中間系數(shù)； E、結(jié)合擴頻信號的調(diào)制方式，利用信噪比估計值與中間系數(shù)的函數(shù)關(guān)系，得到信噪比估計值與中間系數(shù)的對應(yīng)表； F、通過查表，可以獲得信噪比的估計值，并將其輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種針對直擴系統(tǒng)的信噪比估計方法，其特征在于，所述步驟B進一步包括: B1、設(shè)置數(shù)據(jù)符號的個數(shù)Nsym; B2、搜索基帶解擴信號每個偽碼碼片的最佳采樣點，即偽碼同步后，根據(jù)本地偽碼的時鐘確定偽碼碼片的中間時刻采樣值，取該值作為最佳采樣值xk。
3.根據(jù)權(quán)利要求1 所述的一種針對直擴系統(tǒng)的信噪比估計方法，其特征在于，所述步驟C進一步包括: Cl、利用基帶解擴信號最佳采樣值xk，求連續(xù)Nsym個IxkI2的均值，其結(jié)果作為基帶解擴信號的均方值M2; C2、利用IxkI2的平方，求得IxkI4; C3、利用基帶解擴信號最佳采樣值xk，求連續(xù)Nsym個I Xk 14的均值，其結(jié)果作為基帶解擴信號的四階原點矩M4。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種針對直擴系統(tǒng)的信噪比估計方法，其特征在于，所述步驟E進一步包括: E1、設(shè)置與調(diào)制方式相關(guān)的系數(shù)Ks和Kw ； E2、根據(jù)信噪比估計值A(chǔ)與中間系數(shù)η的函數(shù)關(guān)系，獲得不同的η所對應(yīng)的P，并形成對應(yīng)表。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種針對直擴系統(tǒng)的信噪比估計方法，其特征在于，所述步驟F進一步包括: F1、根據(jù)中間系數(shù)η值，通過查表，獲得信噪比估計值 p； F2、輸出信噪比估計值>3。
【文檔編號】H04B1/707GK103944605SQ201410166392
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月24日
【發(fā)明者】歐靜蘭, 吳皓威, 劉曉明, 宋寧帥, 熊東, 趙俊波, 鄒玉濤, 胡亞文, 郭金超, 童玄 申請人:重慶大學