一种信噪比估计方法
【专利摘要】本发明提供一种信噪比估计方法，用于根据接收信号中插入的导频估计接收信号的信噪比，该方法包括以下步骤：步骤S1，从所述接收信号中获取所述导频所在位置的导频数值Xm,k、信道估计值Hm,k和高斯白噪声Nm,k，其中，m,k表示相应所述导频位于第m个数据符号、第k个子载波；步骤S2，根据所述导频数值Xm,k、所述信道估计值Hm,k和所述高斯白噪声Nm,k获取相应所述导频所在位置的导频位置信息Ym,k；步骤S3，根据所述导频数值Xm,k、所述信道估计值Hm,k和所述导频位置信息Ym,k获取所述接收信号的信噪比估计值。本发明可以在数据符号中插入的导频数量有限、不能做大量统计的情况下，消除噪声与信号之间的相关项，可以优化算法估计值的准确性和稳定性，并简化计算复杂性。
【专利说明】一种信噪比估计方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及通信【技术领域】，尤其涉及一种信噪比估计方法。
【背景技术】
[0002]在通信系统中，表征信道质量的参数主要有误码率、误包率、信噪比(信干比)、接收信号强度、多普勒频移和信道时延扩展等，其中，误码率和误包率是信号传输质量的直接度量，但它们需要通过大量的统计才能够得到，耗费时间长，不能够反应实时系统性能。而信噪比(Signal to Noise Ratio, SNR)作为通信系统中一项重要的参数，是多种通信技术得以实现的重要依据，包括移动通信中的切换、链路自适应技术、译码算法等等，其直接与误码率、误包率相关，并且可以实时测量，能够更真实的反应系统的实时特性，方便设计人员尽可能的利用有限资源来提升系统性能。
[0003]信噪比是指接收信号中平均有用信号功率和干扰噪声的平均功率之比，估计的方法通常可以分为盲估计方法和基于导频符号的估计方法。其中，前者需要进行大量统计和复杂的运算，并且估计精度不如后者精确；后者是指在发送数据符号中插入导频，然后在接收端利用这些已知的导频进行信噪比估计，通常，导频符号是在频域插入的，即和数据符号一样放到不同的子载波上发送。对于导频符号辅助的估计方法，有以下几种经典的方法可以参考:
[0004]在文献I【Sandrine Boumard, Novel Noise Variance and SNR EstimationAlgorithm for Wireless MIMO OFDM Systems,GL0BEC0M2003, 0-7803-7974-8-03/$17.002003, IEEE, 1330-1334】中，提供的信噪比估计方法的核心思想是假设相邻子载波的信道近似相等，这样可以通过相邻子载波的相似性减少计算的复乘次数。但是，这种假设也局限了该算法的性能，这是因为:当信道的均方时延扩展增大时，假设条件就越来越得不到满足，引入的误差也越来越大，并且会在低信噪比和高信噪比的情况下出现eiror floor(错误平层)，从而导致信噪比估计性能恶化。因此，虽然该算法的实现方式较简单，但是它只适用于慢衰落信道的环境中。
[0005]在文献2【Chenyang Li, Sumit Roy, Subspace-Based Blind Channel Estimationfor OFDM by Exploiting Virtual Carriers, IEEE Transactions on Wireless Communications, Vol.2, N0.1, January2003, 141-150】中，提出了一种基于特征值分解的信噪比估计算法，该算法利用接收信号共轭相乘矩阵的特征值估计信噪比，也就是相当于时间上无延时自相关。这种方法不会随着信噪比的增加而出现平顶效应，并且丽SE (Minimummean-square error最小均方差)会下降，每一帧的计算波动也比较小。但是，当估计的路径模型与实际的多径数目相差较大的时候，会出现较大误差。并且计算特征值所需的硬件在实现中难度较大。
[0006]文献3【蔡梦张科峰邹雪城吴兰春，基于空子载波的信噪比估计算法，华中科技大学学报(自然科学报)第38卷第3期，69-71】提出了基于虚子载波的信噪比估计算法，该算法假设虚子载波上带的是纯噪声，那么信噪比估计是比较准确的。但是，在实际中，虚子载波是要被滤波器滤除的，而且不能保证虚子载波上全是纯噪声，其还会携带频带串扰和本振干扰，这会使噪声功率估计极不准确，波动也比较剧烈。
[0007]文献4【REN Guang-liang, ZHANG Hui, CHANG Y1-lin, An SNR blind estimationtechnique based on virtual carriers in OFDM systems,西安电子科技大学学报第 31卷第2期，186-189】提供了一种基于导频时域自相关的算法，但是，该算法每一次的计算结果波动比较大，但在多次计算后的匪SE较小。同时，该算法也存在平顶效应，当信噪比过大或者过小的时候都会出现性能恶化。
[0008]文献5【张金成彭华赵国庆，信噪比估计算法研究，信息工程大学学报第12卷第5期，535-543】提供了利用导频位置信道估计值进行频域自相关以获得SNR估计的算法，该算法与利用时间自相关的算法是类似的。后者在不同时间同一子载波作能量计算后平均，而前者是在同一时间点不同子载波做能量计算后平均。然而，对于频选信道，频域自相关在做平均时忽略了频率选择衰落。因此当信道出现比较严重的深衰落时，估计性能会出现严重恶化，并且该算法计算量比较大，有相较于时间自相关更多的相关运算。[0009]可见，上述文献1-5中提出的方法虽各有千秋，但也各有不足，本发明针对上述现有技术的不足，拟提供一种更好的信噪比估计方法。
【发明内容】
[0010]本发明的目的在于提供一种信噪比估计方法，以实现稳定、可靠、简单的信噪比估计。
[0011]为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
[0012]一种信噪比估计方法，用于根据接收信号中插入的导频估计接收信号的信噪比，该方法包括以下步骤:
[0013]步骤SI，从所述接收信号中获取所述导频所在位置的导频数值Xm，k、信道估计值Hm，k和高斯白噪声Nm，k，其中，m，k表示相应所述导频位于第m个数据符号、第k个子载波；
[0014]步骤S2，根据所述导频数值Xm，k、所述信道估计值Hm，k和所述高斯白噪声Nm，k获取相应所述导频所在位置的导频位置信息Ym，k ；
[0015]步骤S3，根据所述导频数值Xm，k、所述信道估计值Hm，k和所述导频位置信息Ym，k获取所述接收信号的信噪比估计值。
[0016]进一步地，在所述步骤S2中，相应所述导频位置信息Ym，k根据数学关系式Ym, k=Xm, A, k+Nm； k 计算得到。
[0017]进一步地，所述步骤S3包括以下步骤:
[0018]将所述导频位置信息Ymk进行自相关运算得到i?1k = YmXji ;
[0019]将所述导频位置信息Ym，k与所述导频数值Xm，k的共轭值和所述信道估计值Hm，k的共轭值的乘积相乘得到Rl1.；
[0020]将所述导频位置信息Ym，k的共轭值与所述导频数值Xm，k和所述信道估计值Hm，k乘积相乘得到；
[0021]将所述导频数值Xm，k和所述信道估计值Hm，k的乘积求取模制平方得到
【权利要求】
1.一种信噪比估计方法，用于根据接收信号中插入的导频估计接收信号的信噪比，其特征在于，该方法包括以下步骤: 步骤SI，从所述接收信号中获取所述导频所在位置的导频数值Xm，k、信道估计值Hm，k和高斯白噪声Nm，k，其中，m，k表示相应所述导频位于第m个数据符号、第k个子载波上； 步骤S2，根据所述导频数值Xm，k、所述信道估计值Hm，k和所述高斯白噪声Nm，k获取相应所述导频所在位置的导频位置信息Ym，k ; 步骤S3，根据所述导频数值Xm，k、所述信道估计值Hm，k和所述导频位置信息Ym，k获取所述接收信号的信噪比估计值。
2.根据权利要求1所述的信噪比估计方法，其特征在于，在所述步骤S2中，相应所述导频位置信息Ym，k根据数学关系式Ym，k=Xm，kHm，k+Nm，k计算得到。
3.根据权利要求2所述的信噪比估计方法，其特征在于，所述步骤S3包括以下步骤: 将所述导频位置信息Ym，k进行自相关运算得到=Ymx’k ； 将所述导频位置信息Ym，k与所述导频数值xm，k的共轭值和所述信道估计值Hm，k的共轭值的乘积相乘得到=Um/圪/ ?’ 将所述导频位置信息Ym，k的共轭值与所述导频数值Xm，k和所述信道估计值Hm，k乘积相乘得到(=--'?α ; 将所述导频 数值Xm，k和所述信道估计值Hm，k的乘积求取模制平方得到
/?4 根据数学关系式甘算得到相应所述导频所在位置的信 尺汛、kk + Km k噪比估计值SNRm，k，并将SNRnu作为所述接收信号的信噪比估计值。
4.根据权利要求2所述的信噪比估计方法，其特征在于，所述步骤S3包括以下步骤: 将所述导频位置信息Ym，k进行自相关运算得到= ; 将所述导频位置信息Ym，k与所述导频数值Xm，k的共轭值和所述信道估计值Hm，k的共轭值的乘积相乘得到<> =; 将所述导频位置信息Ym，k的共轭值与所述导频数值Xm，k和所述信道估计值Hm，k乘积相乘得到尺= Yliuk Xm'kHm'k ； 将所述导频数值xm，k和所述信道估计值Hm，k的乘积求取模制平方得到
/?4 根据数学关系式SVKu -.., _?2 ^?4计算得到相应所述导频所在位置的信
KmJc Km、k Kmk + Kmk噪比估计值SNRm，k ； 求取第k个子载波上的全部所述导频所在位置的所述信噪比估计值的平均值SNRk,并将所述平均值SNRk作为所述接收信号的信噪比估计值。
【文档编号】H04B17/00GK103916342SQ201410152838
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2014年4月16日 优先权日:2014年4月16日
【发明者】刘烨, 张帅, 赵鲁阳, 王金芳, 唐逢杰, 樊蓉 申请人:中国科学院上海微系统与信息技术研究所