专利名称：多载波系统中基于星座图映射的信噪比估计装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于数字信息传输技术领域，具体涉及一种多载波接收机系统中基于星座图映射的信噪比(SNR)估计装置。
技术背景在多载波系统的接收机中，往往需要利用接收信号来对信号 传输的质量即信噪比(SNR)进行估计.传统的估计方法主要分为下 面两大类1) 利用多栽波频镨中的无用子栽波来估计. 在例如OFDM等多载波系统中，为了有效的保护有用子栽波信息的传输，发射端在有用数据频镨的两侧插入了保护子载波，幅 度为0;在接收端可以利用接收到的这些无用子载波的信息来进行 SNR估计，美国专利号US6 4566 53 Bl的文献给出了基于无用子 载波估计SNR的方法.此方法的估计精度很大程度上取决于OFDM 无用频i瞽的受干扰程度。而这在实际情况下往往很难保证其不受 前端模拟或者临频信号的干扰，因此估计的精度会受到很大程度 上的制约。2) 利用多栽波频谱上有用子载波的数据信息来估计。 一种方法是利用频谱中插入的导频信息。接收端从频谱中提取导频信号与参考导频值进行比较，得到导频差值。利用这个差 值就可以估计信道的SNR值.中国专利申请公开号CN1753396A的 专利文献给出了基于导频的SNR估计方法。此方法实现比较简单， 但只有当频镨中存在导频信号时才能使用，而且导频数量一般比 较少，因此估计的误差比较大.另一种方法是使用频谙中的数据信息。将接收到的调制信号 进行最大似然的判决，得到发射信号的位置。然后通过比较判决 后信号和接收信号得到信道的SNR值.美国专利申请公开号US2006/0140312 Al的专利文献给出了基于OFDM数据信息的SNR 估计方法。此方法可以实现对SNR的盲估计，在AWGN等信道下估 计精度比较高。但是无法保证在存在多径延时以及多普勒频移等 恶劣信道下SNR估计的精确性.实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种新的多栽波系统的SNR估计 的装置，大大提高SNR估计精度和信道适用范围。为了达到上述目的，本实用新型提供了多栽波系统中基于星 座图映射进行信噪比估计的装置，它包括QAM映射模块，根据信 道均衡后的数据信息进行QAM映射，得到数据信息在星座图上的 理想位置；偏差距离参数计算模块，计算信道均衡后的数据信息 在星座图上对应点的第一函数值，和笫二函数值；第一函数以信 道信息、理想位置和信道均衡前的数据信息为因子，笫二函数以 信道信息为因子，笫一函数和第二函数构成对应点相对理想位置 的偏差距离；累加处理模块，对所述对应点的第一函数值和第二 函数值分别累加，利用累加后的笫一函数值和第二函数值，计算 信噪比。本实用新型的SNR估计引入均衡前的数据信息和信道估计的 信道信息，通过相应的运算有效减小了信道对估计结果的影响， 从而可以保证了在存在多径延时以及多普勒频移等恶劣信道下 SNR估计的精确性.同时，本实用新型可以消除传统SNR估计方法 需要用到的除法运算，因此，耗费硬件资源少，硬件实现电路简 单。
下面将参照附图对本实用新型的具体实施方案进行更详细 的说明，其中图l是根据本实用新型的一个实施例的DVB-T接收系统流程图；图2是在AWGN信道下硬判决后的星座图映射示意图；图3是在Rayleigh信道下硬判决后的星座图映射示意图。
具体实施方式
图l是根据本实用新型的一个实施例的DVB-T接收系统流程图。如图l所示，在本实用新型的一个实施例的DVB-T接收系统 中包括RF下变频模块1、时域同步模块2、 0FDM解调模块3、信 道均衡模块4、 QAM解映射模块5、解交织模块6、信道译码器7、 QAM映射模块8、偏差距离参数计算模块9、累加处理模块IO。在DVB-T的RF下变频模块1将空中的信号进行下变频，得到 中频时域信号.然后，时域同步模块2根据0FDM信号的保护间隔 特点进行同步得到时域开窗位置.OFDM解调模块3将输入的时域 信号去除保护间隔进行FFT运算转换到频域，输出数据信息Y。信 道均衡模块4利用频域数据中的导频信号进行信道估计得到传输 信道的信息H，并进行信道均衡去除信道的影响得到均衡后的数据 信息工.然后，QAM解映射模块5根据信道均衡的数据和信道信 息解"i射得到对应比特的软信息.之后经过解交织模块6解交织。 信道译码器7对软信息进行译码得到输出的信息流.本实用新型提出的SNR估计方法利用QAM解映射模块5输出 软比特信息，软比特信息经过QAM映射模块8，进行硬判决和QAM 映射得到数据信息在星座图上的理想位置QAM-out。然后综合信道 均衡模块4得到的信道信息H和OFDM解调模块3得出的数据信息 Y，利用偏差距离参数计算模块9计算信道均衡后的数据信息在星 座图上对应点的第一函数值，和第二函数值。最后经过累加处理 模块10分别对笫一函数值和笫二函数值进行累加，利用累加后的 函数值，计算得到信道中的SNR估计值.下面对本实施例的具体细节进行详细描述。QAM映射模块8根据信道均衡后的数据信息进行QAM映射，得 到数据信息在星座图上的理想位置(QAM-Out) 。 OFDM系统的QAM解映射模块为提高译码器性能一般都选择输出软比特信息。在一个优选实施方案中，对QAM解映射模块5输出的软比特信息进行 硬判决，然后根据发射端的QAM映射规则进行映射得到QAM-out， 其对应于均衡后的数据信息在星座图上得理想位置。在另一个例 子中，可以利用信道译码器7输出的信息流进行信道编码以及QAM 映射得到QAM-out.偏差距离参数计算模块9用于计算信道均衡后的数据信息在 星座图上对应点的笫一函数值，和笫二函数值.第一函数以信道 信息H、理想位置QAM-out和信道均衡前的数据信息Y为因子，第二函数以信道信息为因子.以下对本实用新型优选的第一函数和第二函数的推导过程进行描述，图2是在AWGN信道下硬判决后的星座图映射示意图。从图2 可以看出在AWGN信道下均衡后的数据信号受到噪声的影响偏离了 原来的理想位置QAM-out,因此只需要计算数据与理想位置的偏离 值就可以得到AWGN信道的SNR值，偏差距离的计算公式如下式所 示D i s t=|Equal_out - QAM一out卩 YEqual_out=— H此计算公式在AWGN信道下可以准确得到偏差距离。当信道中 存在多径延时以及多普勒频移时，上面公式中直接利用均衡之后 的数据进行距离的计算，就会产生比较大的误差。图3给出了在 Rayleigh信道下的Equal-out和硬判决映射后的QAM—out的星座图.从图3中可以看到，由于Rayleigh信道的影响，数据星座图 与AWGN等信道情况下存在比较大的差别。其中在整个理想星座图 周边增加了很多离散的点，这些点主要是由于信道均衡的失真引 起的，Rayleigh信道在这些点的位置衰落比较严重，即H的幅度 被衰减到很小，在此点信道估计的误差比较大，从而均衡之后的200720169588.9说明书第5/6页数据与原来理想位置就会产生比较大的偏差，因此，如果还按照上面的公式直接计算距离，误差就会很大，无法正确估计SNR的 值。针对此问题，本实用新型的SNR估计方法将信道信息H引入 计算，并利用信道均衡前的数据Y进行距离计算，新的计算方法 如下式所示2<formula>formula see original document page 7</formula>本实施例中的偏差距离参数计算模块的笫一函数值是 YH-QAM，笫二函数值是冊。第一函数和第二函数构成对应点相对 理想位置的偏差距离Dist。累加处理模块用于对每个对应点的笫一函数值和笫二函数值 分别累加，以及利用累加后的笫一函数值和笫二函数值，计算信 噪比SNR.根据上面新的计算公式可以得到每个对应点的第 一函数 值YH-QAM和第二函数值HH。在一个优选方案中，对函数值累加之 前进行平滑滤波，首先对函数值进行平滑滤波处理减小星座图误 判或者突发错误对估计值的影响，然后再将这些结果进行累加提 高估计精度.累加滤波处理的过程如下式所示Sum_YH=Smooth_filter (YH-QAM)Sum画HH-Smooth一filter (HH)其中，Smooth—filter的表达式 Y(n)=Smooth—filter(X(n))=>Y(n+l) = U—a)Y (n) +aX(n) a为平滑系数，a<l
由于SNR的估计值可以表示成dB值，因此在一个优选方案中， 将求Dist的除法运算转化为减法。
SNR_dB=201oglO(Sum_YH)-201oglO(Sum_HH)
本实用新型利用均衡前的数据信息Y和信道估计的H，有效地 避免了由于信道均衡造成的SNR估计失真的问题，同时硬件实现 电路简单，只需要加减乘法运算，消除了传统一些SNR估计方法 种需要用到的除法运算。在我们设计的DVBT系统中就采用了此方 法，实现证明，整个SNR估计模块耗费硬件资源很少，同时在不 同的信道条件下都能准确的估计出信道的SNR值，
显而易见，在此描述的本实用新型可以有许多变化，这种变 化不能认为偏离本实用新型的精神和范围.因此，所有对本领域 技术人员显而易见的改变，都包括在本权利要求书的涵盖范围之 内*
权利要求1. 一种用于多载波系统的信噪比(SNR)估计装置，所述装置包括QAM映射模块，根据信道均衡后的数据信息进行QAM映射，得到数据信息在星座图上的理想位置(QAM_out)；偏差距离参数计算模块，计算信道均衡后的数据信息在星座图上对应点的第一函数值(YH_QAM)，和第二函数值(HH)；第一函数以信道信息(H)、理想位置(QAM_out)和信道均衡前的数据信息(Y)为因子，第二函数以信道信息(H)为因子，第一函数和第二函数构成对应点相对理想位置的偏差距离(Dist)；累加处理模块，对所述对应点的第一函数值和第二函数值分别累加，利用累加后的第一函数值和第二函数值，计算信噪比(SNR)。
2. 如权利要求1所述的装置，其特征在于包括QAM解映射模块，用于 输出软比特信息，所述QAM映射模块利用QAM解映射模块输出的软比特 信息进行最大似然的Bit硬判决，然后根据得到的硬判决比特进行QAM 映射，得到数据信息在星座图上的理想位置(QAM-out),
3. 如权利要求1所述的装置，其特征在于所述累加处理模块对第一函 数值和笫二函数值累加之前分别进行平滑滤波。
4. 如权利要求1所述的装置，其特征在于包括信道均衡模块，用于输 出信道信息(H).
5. 如权利要求1所述的装置，其特征在于包括解调模块，用于输出数 据信息(Y)'
6. 如权利要求1所述的装置，其特征在于所述笫一函数是 YH_QAM= YH*-QAM_out|//|2 ，所述第二函数是冊叫H卩，所述偏差距离Dist:YH_QAM2这里H是信道信息，Y是信道均衡前的数据信息HHQAM—out是信道均衡后数据信息在星座图上的理想位置，
7. 如权利要求1所述的装置，其特征在于所述累加处理模块包括对累 加后的笫一函数值的对数减累加后的笫二函数值的对数的子模块，
8. 如权利要求1所述的装置，其特征在于所述多载波系统是OFDM系统。
9. 一个多栽波接收机，包括如权利要求1所述的信噪比估计装置，
专利摘要本实用新型提供了一种多载波系统中基于星座图映射的信噪比估计装置。该装置包括QAM映射模块，根据信道均衡后的数据信息进行QAM映射，得到数据信息在星座图上的理想位置(QAM_out)；偏差距离参数计算模块，计算信道均衡后的数据信息在星座图上对应点的第一函数值(YH_QAM)，和第二函数值(HH)；第一函数以信道信息(H)、理想位置(QAM_out)和信道均衡前的数据信息(Y)为因子，第二函数以信道信息(H)为因子，第一函数和第二函数构成对应点相对理想位置的偏差距离(Dist)；累加处理模块，对所述对应点的第一函数值和第二函数值分别累加，利用累加后的第一函数值和第二函数值，计算信噪比(SNR)。
文档编号H04L27/26GK201107851SQ200720169588
公开日2008年8月27日 申请日期2007年7月5日 优先权日2007年7月5日
发明者辉 强, 戴书胜 申请人:北京海尔集成电路设计有限公司