[发明专利]一种信噪比估计方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种信噪比估计方法，具体是单载波数字调制信号的一种信噪比估计方法。

背景技术

信噪比是衡量信道质量的一个重要参数，许多应用都需要信噪比作为先验知识，例如合作通信中的自适应编码调制、误码率估计、Turbo译码等；而对于非合作信号分析，信噪比是选择调制识别方法的重要参考参数，并且是评估解调后数据可信度的重要依据；另外，信噪比的准确估计还是解调过程中信号功率归一化的前提，只有实现信号的归一化，才能实现符号的正确判决。

目前，信噪比估计方法主要有基于符号矩的估计方法、分割符号矩信噪比估计、基于子空间分解的估计方法，以及最大似然估计方法等。前两种方法需要精确定时才能正确估计符号矩，而且符号矩的准确估计需要的符号数较多，计算量较大；子空间分解法涉及复杂的矩阵运算，计算量也很大；而最大似然法必须知道噪声的概率密度，而大多数情况下，噪声的概率密度是未知的，因此，此种方法应用范围有限。

发明内容

本发明为解决上述技术问题，基于加性噪声与通信信号相互独立的特点，提出一种基于自相关函数的单载波数字调制信号信噪比的估计方法，在符号速率和成形系数已知的情况下，可以利用较少的符号数获得较高的估计精度。

为了达到上述目地，本发明的方案如下：

一种信噪比估计方法，其估计步骤为：

A、接收已知采样周期                                                、符号周期和成形系数的受噪声污染的离散复通带信号；

B、相对步骤A接收到的离散复通带信号，采用BPSK作为本地序列的调制方式构造本地BPSK复基带调制序列，即首先生成伪随机二进制序列，然后进行BPSK基带调制得到复基带调制序列，复基带调制序列的采样周期、符号周期及成形系数与离散复通带信号相同，为、和；

C、根据构造得到的本地BPSK复基带调制序列，分别计算该序列延时为0的自相关函数，以及延时为的自相关函数；

D、将步骤C得到本地BPSK复基带调制序列的自相关函数和自相关函数相比较，得到比值的绝对值为：；

E、再分别计算接收到的受噪声污染的离散复通带信号的延时为0的自相关函数，以及延时为的自相关函数；

F、根据步骤D得到的，得出信号功率，及噪声功率，那么信噪比为

用dB表示为： dB。

上述步骤的具体推到过程如下：

当接收到的信号是受噪声污染的离散复通带信号，则可表示为

                       （1）

其中是单载波调制通带信号的离散形式，是离散零均值高斯白噪声，并且与之间相互独立。

对于单载波调制通带信号可表示为，

          （2）

其中：为调制幅度，为调制相位，为载波频率，为载波相位，为成形脉冲函数，这里假设成形滤波器是方根升余弦滤波器，为符号周期，为接收到的符号数，表示采样周期，k表示接收到的符号序号，n为采样点序号。

假设在进行载波估计期间载波相位为常数，均值为0，则延时为的时，因此自相关函数可利用下式估计：

   （3）

计算过程中利用了噪声与信号不相关的特性。经过整理可得到，

                           （4）

其中

            （5）

，为复基带符号。计算的数学期望，得

                         （6）

其中，

              （7）

其中。可见，为实数，因此虽然不一定是实数，但当符号数足够大时，其虚部将趋于零，此时可认为。

     令，

         （8）

则，

                       （9）

取的绝对值，则

                  （10）

当，

           （11）

其中为信号功率，为噪声功率。显然，皆为非负值，因此有

                            （12）

根据（6）式和（7）式可知，

                     （13）