專利名稱：多載波系統(tǒng)中基于星座圖映射的信噪比估計裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于數(shù)字信息傳輸技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種多載波接收機系統(tǒng)中基于星座圖映射的信噪比(SNR)估計裝置。
技術(shù)背景在多載波系統(tǒng)的接收機中，往往需要利用接收信號來對信號 傳輸?shù)馁|(zhì)量即信噪比(SNR)進行估計.傳統(tǒng)的估計方法主要分為下 面兩大類1) 利用多栽波頻鐠中的無用子栽波來估計. 在例如OFDM等多載波系統(tǒng)中，為了有效的保護有用子栽波信息的傳輸，發(fā)射端在有用數(shù)據(jù)頻鐠的兩側(cè)插入了保護子載波，幅 度為0;在接收端可以利用接收到的這些無用子載波的信息來進行 SNR估計，美國專利號US6 4566 53 Bl的文獻給出了基于無用子 載波估計SNR的方法.此方法的估計精度很大程度上取決于OFDM 無用頻i瞽的受干擾程度。而這在實際情況下往往很難保證其不受 前端模擬或者臨頻信號的干擾，因此估計的精度會受到很大程度 上的制約。2) 利用多栽波頻譜上有用子載波的數(shù)據(jù)信息來估計。 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)頻信號與參考導(dǎo)頻值進行比較，得到導(dǎo)頻差值。利用這個差 值就可以估計信道的SNR值.中國專利申請公開號CN1753396A的 專利文獻給出了基于導(dǎo)頻的SNR估計方法。此方法實現(xiàn)比較簡單， 但只有當(dāng)頻鐠中存在導(dǎo)頻信號時才能使用，而且導(dǎo)頻數(shù)量一般比 較少，因此估計的誤差比較大.另一種方法是使用頻諳中的數(shù)據(jù)信息。將接收到的調(diào)制信號 進行最大似然的判決，得到發(fā)射信號的位置。然后通過比較判決 后信號和接收信號得到信道的SNR值.美國專利申請公開號US2006/0140312 Al的專利文獻給出了基于OFDM數(shù)據(jù)信息的SNR 估計方法。此方法可以實現(xiàn)對SNR的盲估計，在AWGN等信道下估 計精度比較高。但是無法保證在存在多徑延時以及多普勒頻移等 惡劣信道下SNR估計的精確性.實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種新的多栽波系統(tǒng)的SNR估計 的裝置，大大提高SNR估計精度和信道適用范圍。為了達到上述目的，本實用新型提供了多栽波系統(tǒng)中基于星 座圖映射進行信噪比估計的裝置，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)計算模塊，計算信道均衡后的數(shù)據(jù)信息 在星座圖上對應(yīng)點的第一函數(shù)值，和笫二函數(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，笫二函數(shù)以 信道信息為因子，笫一函數(shù)和第二函數(shù)構(gòu)成對應(yīng)點相對理想位置 的偏差距離；累加處理模塊，對所述對應(yīng)點的第一函數(shù)值和第二 函數(shù)值分別累加，利用累加后的笫一函數(shù)值和第二函數(shù)值，計算 信噪比。本實用新型的SNR估計引入均衡前的數(shù)據(jù)信息和信道估計的 信道信息，通過相應(yīng)的運算有效減小了信道對估計結(jié)果的影響， 從而可以保證了在存在多徑延時以及多普勒頻移等惡劣信道下 SNR估計的精確性.同時，本實用新型可以消除傳統(tǒng)SNR估計方法 需要用到的除法運算，因此，耗費硬件資源少，硬件實現(xiàn)電路簡 單。


下面將參照附圖對本實用新型的具體實施方案進行更詳細 的說明，其中圖l是根據(jù)本實用新型的一個實施例的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。
具體實施方式
圖l是根據(jù)本實用新型的一個實施例的DVB-T接收系統(tǒng)流程圖。如圖l所示，在本實用新型的一個實施例的DVB-T接收系統(tǒng) 中包括RF下變頻模塊1、時域同步模塊2、 0FDM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)計算模塊9、累加處理模塊IO。在DVB-T的RF下變頻模塊1將空中的信號進行下變頻，得到 中頻時域信號.然后，時域同步模塊2根據(jù)0FDM信號的保護間隔 特點進行同步得到時域開窗位置.OFDM解調(diào)模塊3將輸入的時域 信號去除保護間隔進行FFT運算轉(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)頻信號進行信道估計得到傳輸 信道的信息H，并進行信道均衡去除信道的影響得到均衡后的數(shù)據(jù) 信息工.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"i射得到對應(yīng)比特的軟信息.之后經(jīng)過解交織模塊6解交織。 信道譯碼器7對軟信息進行譯碼得到輸出的信息流.本實用新型提出的SNR估計方法利用QAM解映射模塊5輸出 軟比特信息，軟比特信息經(jīng)過QAM映射模塊8，進行硬判決和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)計算模塊9計算信道均衡后的數(shù)據(jù)信息在星 座圖上對應(yīng)點的第一函數(shù)值，和第二函數(shù)值。最后經(jīng)過累加處理 模塊10分別對笫一函數(shù)值和笫二函數(shù)值進行累加，利用累加后的 函數(shù)值，計算得到信道中的SNR估計值.下面對本實施例的具體細節(jié)進行詳細描述。QAM映射模塊8根據(jù)信道均衡后的數(shù)據(jù)信息進行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。在一個優(yōu)選實施方案中，對QAM解映射模塊5輸出的軟比特信息進行 硬判決，然后根據(jù)發(fā)射端的QAM映射規(guī)則進行映射得到QAM-out， 其對應(yīng)于均衡后的數(shù)據(jù)信息在星座圖上得理想位置。在另一個例 子中，可以利用信道譯碼器7輸出的信息流進行信道編碼以及QAM 映射得到QAM-out.偏差距離參數(shù)計算模塊9用于計算信道均衡后的數(shù)據(jù)信息在 星座圖上對應(yīng)點的笫一函數(shù)值，和笫二函數(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.以下對本實用新型優(yōu)選的第一函數(shù)和第二函數(shù)的推導(dǎo)過程進行描述，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)信號受到噪聲的影響偏離了 原來的理想位置QAM-out,因此只需要計算數(shù)據(jù)與理想位置的偏離 值就可以得到AWGN信道的SNR值，偏差距離的計算公式如下式所 示D i s t=|Equal_out - QAM一out卩 YEqual_out=— H此計算公式在AWGN信道下可以準(zhǔn)確得到偏差距離。當(dāng)信道中 存在多徑延時以及多普勒頻移時，上面公式中直接利用均衡之后 的數(shù)據(jù)進行距離的計算，就會產(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。其中在整個理想星座圖 周邊增加了很多離散的點，這些點主要是由于信道均衡的失真引 起的，Rayleigh信道在這些點的位置衰落比較嚴(yán)重，即H的幅度 被衰減到很小，在此點信道估計的誤差比較大，從而均衡之后的200720169588.9說明書第5/6頁數(shù)據(jù)與原來理想位置就會產(chǎn)生比較大的偏差，因此，如果還按照上面的公式直接計算距離，誤差就會很大，無法正確估計SNR的 值。針對此問題，本實用新型的SNR估計方法將信道信息H引入 計算，并利用信道均衡前的數(shù)據(jù)Y進行距離計算，新的計算方法 如下式所示2<formula>formula see original document page 7</formula>本實施例中的偏差距離參數(shù)計算模塊的笫一函數(shù)值是 YH-QAM，笫二函數(shù)值是冊。第一函數(shù)和第二函數(shù)構(gòu)成對應(yīng)點相對 理想位置的偏差距離Dist。累加處理模塊用于對每個對應(yīng)點的笫一函數(shù)值和笫二函數(shù)值 分別累加，以及利用累加后的笫一函數(shù)值和笫二函數(shù)值，計算信 噪比SNR.根據(jù)上面新的計算公式可以得到每個對應(yīng)點的第 一函數(shù) 值YH-QAM和第二函數(shù)值HH。在一個優(yōu)選方案中，對函數(shù)值累加之 前進行平滑濾波，首先對函數(shù)值進行平滑濾波處理減小星座圖誤 判或者突發(fā)錯誤對估計值的影響，然后再將這些結(jié)果進行累加提 高估計精度.累加濾波處理的過程如下式所示Sum_YH=Smooth_filter (YH-QAM)Sum畫HH-Smooth一filter (HH)其中，Smooth—filter的表達式 Y(n)=Smooth—filter(X(n))=>Y(n+l) = U—a)Y (n) +aX(n) a為平滑系數(shù)，a<l
由于SNR的估計值可以表示成dB值，因此在一個優(yōu)選方案中， 將求Dist的除法運算轉(zhuǎn)化為減法。
SNR_dB=201oglO(Sum_YH)-201oglO(Sum_HH)
本實用新型利用均衡前的數(shù)據(jù)信息Y和信道估計的H，有效地 避免了由于信道均衡造成的SNR估計失真的問題，同時硬件實現(xiàn) 電路簡單，只需要加減乘法運算，消除了傳統(tǒng)一些SNR估計方法 種需要用到的除法運算。在我們設(shè)計的DVBT系統(tǒng)中就采用了此方 法，實現(xiàn)證明，整個SNR估計模塊耗費硬件資源很少，同時在不 同的信道條件下都能準(zhǔn)確的估計出信道的SNR值，
顯而易見，在此描述的本實用新型可以有許多變化，這種變 化不能認為偏離本實用新型的精神和范圍.因此，所有對本領(lǐng)域 技術(shù)人員顯而易見的改變，都包括在本權(quán)利要求書的涵蓋范圍之 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)計算模塊，計算信道均衡后的數(shù)據(jù)信息在星座圖上對應(yīng)點的第一函數(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)成對應(yīng)點相對理想位置的偏差距離(Dist)；累加處理模塊，對所述對應(yīng)點的第一函數(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，計算信噪比(SNR)。
2. 如權(quán)利要求1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 信息進行最大似然的Bit硬判決，然后根據(jù)得到的硬判決比特進行QAM 映射，得到數(shù)據(jù)信息在星座圖上的理想位置(QAM-out),
3. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述累加處理模塊對第一函 數(shù)值和笫二函數(shù)值累加之前分別進行平滑濾波。
4. 如權(quán)利要求1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).
5. 如權(quán)利要求1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)'
6. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述笫一函數(shù)是 YH_QAM= YH*-QAM_out|//|2 ，所述第二函數(shù)是冊叫H卩，所述偏差距離Dist:YH_QAM2這里H是信道信息，Y是信道均衡前的數(shù)據(jù)信息HHQAM—out是信道均衡后數(shù)據(jù)信息在星座圖上的理想位置，
7. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述累加處理模塊包括對累 加后的笫一函數(shù)值的對數(shù)減累加后的笫二函數(shù)值的對數(shù)的子模塊，
8. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述多載波系統(tǒng)是OFDM系統(tǒng)。
9. 一個多栽波接收機，包括如權(quán)利要求1所述的信噪比估計裝置，
專利摘要本實用新型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裝置。該裝置包括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)計算模塊，計算信道均衡后的數(shù)據(jù)信息在星座圖上對應(yīng)點的第一函數(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)成對應(yīng)點相對理想位置的偏差距離(Dist)；累加處理模塊，對所述對應(yīng)點的第一函數(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，計算信噪比(SNR)。
文檔編號H04L27/26GK201107851SQ200720169588
公開日2008年8月27日 申請日期2007年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月5日
發(fā)明者輝 強, 戴書勝 申請人:北京海爾集成電路設(shè)計有限公司