專利名稱：一種簡易的通信信號(hào)信噪比估計(jì)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通 信領(lǐng)域中速率自適應(yīng)、信道估計(jì)、功率自適應(yīng)等部分的信噪比估計(jì) 裝置，特別適用于基于信道估計(jì)的速率自適應(yīng)或功率自適應(yīng)通信裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的通信信號(hào)信噪比估計(jì)裝置是基于眼圖來估計(jì)信噪比的，需要的統(tǒng)計(jì)時(shí)間較 長，且當(dāng)接收信號(hào)信噪比較高或較低時(shí)，估計(jì)值存在較大誤差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于避免上述背景技術(shù)中的統(tǒng)計(jì)時(shí)間較長且在較低和較高信噪比下 估計(jì)值誤差較大的不足之處而提供一種既不需要很長的統(tǒng)計(jì)時(shí)間又能在更寬的信噪比范 圍內(nèi)較準(zhǔn)確的估計(jì)出接收信號(hào)信噪比的裝置。本發(fā)明具有信噪比估算準(zhǔn)確度高，可準(zhǔn)確估 計(jì)的信噪比范圍寬、實(shí)現(xiàn)簡單等特點(diǎn)。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種簡易的通信信號(hào)信噪比估計(jì)裝置，它包括正交下變頻器，還包括第一低通濾 波器、第二低通濾波器、第一功率估計(jì)器、第二功率估計(jì)器、信噪比估計(jì)器；所述的正交下變 頻器的輸入端口 1通過信號(hào)線與外部輸入的中頻接收信號(hào)相連接，正交下變頻器的輸出端 口 2分別與第一低通濾波器的輸入端口 1和第二低通濾波器的輸入端口 1相連接，正交下 變頻器的輸出端口 3分別與第一低通濾波器的輸入端口 2和第二低通濾波器的輸入端口 2 相連接，正交下變頻器對接收到的中頻信號(hào)進(jìn)行正交下變頻得到I、Q兩路信號(hào)，分別送給 帶寬不同的第一低通濾波器和第二低通濾波器進(jìn)行低通濾波；第一低通濾波器的輸出端口 3與第一功率估計(jì)器的輸入端口 1相連接，濾除正交下變頻器輸出的I路信號(hào)的二次頻成 分，第一低通濾波器的輸出端口 4與第一功率估計(jì)器的輸入端口 2相連接，濾除正交下變頻 器輸出的Q路信號(hào)的二次頻成分；第一功率估計(jì)器的輸出端口 3與信噪比估計(jì)器的輸入端 口 1相連接，對經(jīng)過第一低通濾波器的低頻I、Q信號(hào)進(jìn)行取模運(yùn)算并統(tǒng)計(jì)出信號(hào)的平均功 率估計(jì)值Pl ；第二低通濾波器的輸出端口 3與第二功率估計(jì)器的輸入端口 1相連接，濾除 正交下變頻器輸出的I路信號(hào)的二次頻成，第二低通濾波器的輸出端口 4與第二功率估計(jì) 器的輸入端口 2相連接，濾除正交下變頻器輸出的Q路信號(hào)的二次頻成分；第二功率估計(jì)器 的輸出端口 3與信噪比估計(jì)器的輸入端口 2相連接，對經(jīng)過低通濾波器的低頻I、Q信號(hào)進(jìn) 行取模運(yùn)算并統(tǒng)計(jì)出信號(hào)的平均功率估計(jì)值P2 ；信噪比估計(jì)器的輸入端口 3、4分別連接第 一低通濾波器的帶寬常數(shù)C和第二低通濾波器的帶寬常數(shù)D，對來自第一功率估計(jì)器和第 二功率估計(jì)器的信號(hào)的平均功率估計(jì)值PI、P2及第一低通濾波器的帶寬常數(shù)C、第二低通 濾波器的帶寬常數(shù)D進(jìn)行運(yùn)算，得到中頻輸入信號(hào)的信噪比估計(jì)值B，信噪比估計(jì)器的輸出 端口 5輸出信噪比的估計(jì)值B。所述的第一功率估計(jì)器或第二功率估計(jì)器包括第一乘法器、第二乘法器、加法器 和累加器；所述的乘法器的輸入端口 1、2均與第一低通濾波器或第二低通濾波器的輸出端口 3相連接，對第一低通濾波器或第二低通濾波器輸出的I路低頻信號(hào)進(jìn)行平方運(yùn)算，其輸 出端口 3與加法器的輸入端口 1相連接；乘法器的輸入端口 1、2均與第一低通濾波器或第 二低通濾波器的輸出端口 4相連接，對第一低通濾波器或第二低通濾波器輸出的Q路低頻 信號(hào)進(jìn)行平方運(yùn)算，其輸出端口 3與加法器的輸入端口 2相連接；加法器的輸出端口 3與能 量累加器的輸入端口 1相連，對第一乘法器和第二乘法器輸出的信號(hào)進(jìn)行相加運(yùn)算，得到 第一低通濾波器或第二低通濾波器輸出信號(hào)的模值；累加器輸出端口 2與信噪比估計(jì)器的 輸入端口 1或2相連接，累加器對輸入的信號(hào)模值進(jìn)行累加統(tǒng)計(jì)，得到輸入信號(hào)的平均功率 估計(jì)值Pl或P2。所述的信噪比估計(jì)器包括第一乘法器、第二乘法器、第一減法器、第二減法器和除 法器；所述的第一乘法器的輸入端口 1與第一功率估計(jì)器的輸出端口 3相連接，第一乘法器 的輸入端口 2連接第一低通濾波器的帶寬常數(shù)C，將第一功率估計(jì)器的輸出的信號(hào)的平均 功率估計(jì)值Pl與第一低通濾波器的帶寬常數(shù)C進(jìn)行相乘運(yùn)算，第一乘法器的輸出端口 3與 第一減法器的輸入端口 1相連接；所述的第二乘法器的輸入端口 1與第二功率估計(jì)器的輸 出端口 3相連接，第二乘法器輸入端口 2連接第二低通濾波器的帶寬常數(shù)D，將第二功率估 計(jì)器的輸出的信號(hào)的平均功率估計(jì)值P2與第二低通濾波器的帶寬常數(shù)D進(jìn)行相乘運(yùn)算，第 二乘法器輸出端口 3與第一減法器的輸入端口 2相連接；第一減法器輸出端口 3與除法器 的輸入端口 1相連接，第一減法器用于將第一乘法器輸出減去第二乘法器輸出，得到純信 號(hào)功率的估計(jì)值；第二減法器的輸入端口 1與第一功率估計(jì)器的輸出端口 3相連接，第二減 法器的輸入端口 2與第二功率估計(jì)器的輸出端口 3相連接，第二減法器輸出端口 3與除法 器的輸入端口 2相連接，第二減法器用于將功第一率估計(jì)器的信號(hào)的平均功率估計(jì)值Pl減 去第二功率估計(jì)器的信號(hào)的平均功率估計(jì)值P2的功能，得到純噪聲功率的估計(jì)值；除法器 將減法器輸出的純信號(hào)功率估計(jì)值除以減法器輸出的純噪聲功率估計(jì)值，得到信噪比的估 計(jì)值B，并通過輸出端口 3輸出。本發(fā)明相比背景技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn)1.統(tǒng)計(jì)時(shí)間較短，適合于突發(fā)通信。2.可以準(zhǔn)確估計(jì)的信噪比范圍較寬，在較低信噪比和較高信噪比兩種極端情況下 估計(jì)誤差較小。3.結(jié)構(gòu)簡單，易于硬件實(shí)現(xiàn)。


圖1是本發(fā)明電原理方框圖。圖2是本發(fā)明第一功率估計(jì)器4-1或第二功率估計(jì)器4-2的電原理圖。圖3是本發(fā)明信噪比估計(jì)器5實(shí)施例的電原理圖。
具體實(shí)施例方式參照圖1至圖3，本發(fā)明由正交下變頻器1、第一低通濾波器2、第二低通濾波器3、 第一功率估計(jì)器4-1、第二功率估計(jì)器4-2、信噪比估計(jì)器5組成。圖1是本發(fā)明的電原理 方框圖，實(shí)施例按圖1連接線路。其中正交下變頻器1的輸入端口 1通過信號(hào)線與外部輸 入的中頻接收信號(hào)相連接，其輸出端口 2、3各分兩路，分別與第一低通濾波器2的輸入端口I、2和第二低通濾波器3的輸入端口1、2相連接；第一低通濾波器2的輸出端口 3與第一 功率估計(jì)器4-1的輸入端口 1相連接，第一低通濾波器O)的輸出端口 4與第一功率估計(jì) 器4-1的輸入端口 2相連接；第一功率估計(jì)器4-1的輸出端口 3與信噪比估計(jì)器5的輸入 端口 1相連接；第二低通濾波器3的輸出端口 3與第二功率估計(jì)器4-2的輸入端口 1相連 接，第二低通濾波器3的輸出端口 4與第二功率估計(jì)器4-2的輸入端口 2相連接；第二功率 估計(jì)器4-2的輸出端口 3與信噪比估計(jì)器5的輸入端口 2相連接；信噪比估計(jì)器5的輸入 端口 3、4分別連接低通濾波器1的帶寬常數(shù)C和第一低通濾波器2的帶寬常數(shù)D，其輸出端 口 5輸出信噪比的估計(jì)值B。正交下變頻器1的作用是將外部輸入的中頻接收信號(hào)與本地載波相乘，完成接收 信號(hào)的頻譜搬移，并將得到的I路和Q路信號(hào)輸出到第一低通濾波器2、第二低通濾波器3 ； 第一低通濾波器2的作用是對正交下變頻1輸出的I、Q路下變頻信號(hào)進(jìn)行低通濾波，濾波 器帶寬設(shè)置為C，濾出信號(hào)的2次頻分量；第二低通濾波器3的作用是對正交下變頻1輸出 的I、Q路下變頻信號(hào)進(jìn)行低通濾波，濾波器帶寬設(shè)置為D，濾出信號(hào)的2次頻分量；實(shí)施例 正交下變頻器1、第一低通濾波器2、第二低通濾波器3均采用美國Altera公司生產(chǎn)的FPGA 芯片制作。本發(fā)明第一功率估計(jì)器4-1、第二功率估計(jì)器4-2的作用是對輸入的信號(hào)進(jìn)行功 率統(tǒng)計(jì)，估計(jì)輸入信號(hào)的功率值，它由第一乘法器6-1、第二乘法器6-2、加法器7、累加器8 組成；圖2是本發(fā)明調(diào)制器1的電原理圖，實(shí)施例按圖2連接線路。其中第一至第二乘法器 6-1,6-2的作用是分別對輸入的I路、Q路低通信號(hào)進(jìn)行平方運(yùn)算；加法器7的作用是得到 輸入低通信號(hào)的模值；累加器8的作用是對輸入的信號(hào)模值進(jìn)行功率統(tǒng)計(jì)，算得信號(hào)功率 的估計(jì)值；實(shí)施例第一乘法器6-1、第二乘法器6-2、加法器7、累加器8均采用美國Altera 公司生產(chǎn)的FPGA芯片制作。本發(fā)明信噪比估計(jì)器5的作用是根據(jù)第一功率估計(jì)模塊4-1、第二功率估計(jì)模塊 4-2提供的不同濾波帶寬后信號(hào)的平均功率估計(jì)值P1、P2及兩濾波器的帶寬值C、D算得接 收信號(hào)信噪比的估計(jì)值，它由第一乘法器9-1、第二乘法器9-2、第一減法器10、第二減法器
II、除法器12組成；圖3是本發(fā)明調(diào)制器1的電原理圖，實(shí)施例按圖3連接線路。其中第一 乘法器9-1的作用是完成第一功率估計(jì)器4-1輸出的功率值與第一低通濾波器2的帶寬常 數(shù)C的相乘；第二乘法器9-2的作用是完成第二功率估計(jì)器4-2輸出的功率值與第二低通 濾波器3的帶寬常數(shù)D的相乘；第一減法器10完成第一乘法器9-1輸出值與第二乘法器 9-2輸出值相減的功能；第二減法器11完成第一功率估計(jì)模塊4-1提供的信號(hào)的平均功率 估計(jì)值Pl與第二功率估計(jì)模塊4-2提供的信號(hào)的平均功率估計(jì)值P2相減的功能；除法器 12完成第一減法器10輸出值除以第二減法器11輸出值的功能。實(shí)施例第一乘法器9-1、 第二乘法器9-2、第一減法器10、第二減法器11、除法器12均采用美國Altera公司生產(chǎn)的 FPGA芯片制作。本發(fā)明簡要工作原理如下正交下變頻器1對接收到的中頻信號(hào)進(jìn)行正交下變頻得到I、Q兩路信號(hào)，I、Q兩 路信號(hào)各分兩路分別送給帶寬不同的兩濾波器第一低通濾波器2、第二低通濾波器3進(jìn)行 低通濾波，濾除I、Q中的二次頻成份，第一功率估計(jì)器4-1、第二功率估計(jì)器4-2分別對兩 路來自不同低通濾波器的低頻信號(hào)進(jìn)行取模運(yùn)算并統(tǒng)計(jì)出信號(hào)的平均功率估計(jì)值P1、P2，信噪比估計(jì)器5對 來自第一功率估計(jì)器4-1、第二功率估計(jì)器4-2的信號(hào)的平均功率估計(jì)值 PU P2及第一低通濾波器2的帶寬常數(shù)C、第二低通濾波器3的帶寬常數(shù)D進(jìn)行運(yùn)算，得到 中頻輸入信號(hào)的信噪比估計(jì)值B。
權(quán)利要求
1.一種簡易的通信信號(hào)信噪比估計(jì)裝置，它包括正交下變頻器(1)，其特征在于還 包括第一低通濾波器O)、第二低通濾波器(3)、第一功率估計(jì)器G-1)、第二功率估計(jì)器 0-2)、信噪比估計(jì)器(5)；所述的正交下變頻器(1)的輸入端口 1通過信號(hào)線與外部輸入 的中頻接收信號(hào)相連接，正交下變頻器(1)的輸出端口 2分別與第一低通濾波器O)的輸 入端口 1和第二低通濾波器(3)的輸入端口 1相連接，正交下變頻器(1)的輸出端口 3分 別與第一低通濾波器O)的輸入端口 2和第二低通濾波器(3)的輸入端口 2相連接，正交 下變頻器(1)對接收到的中頻信號(hào)進(jìn)行正交下變頻得到I、Q兩路信號(hào)，分別送給帶寬不同 的第一低通濾波器( 和第二低通濾波器( 進(jìn)行低通濾波；第一低通濾波器O)的輸出 端口 3與第一功率估計(jì)器G-1)的輸入端口 1相連接，濾除正交下變頻器(1)輸出的I路 信號(hào)的二次頻成分，第一低通濾波器O)的輸出端口 4與第一功率估計(jì)器的輸入端 口 2相連接，濾除正交下變頻器(1)輸出的Q路信號(hào)的二次頻成分；第一功率估計(jì)器(4-1) 的輸出端口 3與信噪比估計(jì)器(5)的輸入端口 1相連接，對經(jīng)過第一低通濾波器(2)的低 頻I、Q信號(hào)進(jìn)行取模運(yùn)算并統(tǒng)計(jì)出信號(hào)的平均功率估計(jì)值Pl ；第二低通濾波器(3)的輸出 端口 3與第二功率估計(jì)器G-2)的輸入端口 1相連接，濾除正交下變頻器(1)輸出的I路 信號(hào)的二次頻成，第二低通濾波器(3)的輸出端口 4與第二功率估計(jì)器G-2)的輸入端口 2相連接，濾除正交下變頻器(1)輸出的Q路信號(hào)的二次頻成分；第二功率估計(jì)器G-2)的 輸出端口 3與信噪比估計(jì)器(5)的輸入端口 2相連接，對經(jīng)過低通濾波器(3)的低頻I、Q 信號(hào)進(jìn)行取模運(yùn)算并統(tǒng)計(jì)出信號(hào)的平均功率估計(jì)值P2 ；信噪比估計(jì)器(5)的輸入端口 3、4 分別連接第一低通濾波器( 的帶寬常數(shù)C和第二低通濾波器C3)的帶寬常數(shù)D，對來自第 一功率估計(jì)器(4-1)和第二功率估計(jì)器(4-2)的信號(hào)的平均功率估計(jì)值P1、P2及第一低通 濾波器O)的帶寬常數(shù)C、第二低通濾波器(3)的帶寬常數(shù)D進(jìn)行運(yùn)算，得到中頻輸入信號(hào) 的信噪比估計(jì)值B，信噪比估計(jì)器(5)的輸出端口 5輸出信噪比的估計(jì)值B。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種簡易的通信信號(hào)信噪比估計(jì)裝置，其特征在于所述 的第一功率估計(jì)器或第二功率估計(jì)器(4-2)包括第一乘法器(6-1)、第二乘法器 (6-2)、加法器(7)和累加器(8)；所述的乘法器(6-1)的輸入端口 1、2均與第一低通濾波 器( 或第二低通濾波器(3)的輸出端口 3相連接，對第一低通濾波器(2)或第二低通濾 波器⑶輸出的I路低頻信號(hào)進(jìn)行平方運(yùn)算，其輸出端口 3與加法器(7)的輸入端口 1相 連接；乘法器(6-2)的輸入端口 1、2均與第一低通濾波器( 或第二低通濾波器(3)的輸 出端口 4相連接，對第一低通濾波器( 或第二低通濾波器C3)輸出的Q路低頻信號(hào)進(jìn)行 平方運(yùn)算，其輸出端口 3與加法器(7)的輸入端口 2相連接；加法器(7)的輸出端口 3與能 量累加器⑶的輸入端口 1相連，對第一乘法器(6-1)和第二乘法器(6-2)輸出的信號(hào)進(jìn) 行相加運(yùn)算，得到第一低通濾波器⑵或第二低通濾波器⑶輸出信號(hào)的模值；累加器⑶ 輸出端口 2與信噪比估計(jì)器(5)的輸入端口 1或2相連接，累加器⑶對輸入的信號(hào)模值 進(jìn)行累加統(tǒng)計(jì)，得到輸入信號(hào)的平均功率估計(jì)值Pl或P2。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種簡易的通信信號(hào)信噪比估計(jì)裝置，其特征在于信噪比 估計(jì)器( 包括第一乘法器(9-1)、第二乘法器(9-2)、第一減法器(10)、第二減法器(11) 和除法器(12)；所述的第一乘法器(9-1)的輸入端口 1與第一功率估計(jì)器G-1)的輸出端 口 3相連接，第一乘法器(9-1)的輸入端口 2連接第一低通濾波器O)的帶寬常數(shù)C，將第 一功率估計(jì)器的輸出的信號(hào)的平均功率估計(jì)值Pl與第一低通濾波器O)的帶寬常數(shù)C進(jìn)行相乘運(yùn)算，第一乘法器(9-1)的輸出端口 3與第一減法器(10)的輸入端口 1相 連接；所述的第二乘法器(9-2)的輸入端口 1與第二功率估計(jì)器G-2)的輸出端口 3相連 接，第二乘法器(9- 輸入端口 2連接第二低通濾波器(3)的帶寬常數(shù)D，將第二功率估計(jì) 器G-2)的輸出的信號(hào)的平均功率估計(jì)值P2與第二低通濾波器(3)的帶寬常數(shù)D進(jìn)行相 乘運(yùn)算，第二乘法器(9- 輸出端口 3與第一減法器(10)的輸入端口 2相連接；第一減法 器(10)輸出端口 3與除法器(1 的輸入端口 1相連接，第一減法器(10)用于將第一乘法 器(9-1)輸出減去第二乘法器(9-2)輸出，得到純信號(hào)功率的估計(jì)值；第二減法器(11)的 輸入端口 1與第一功率估計(jì)器G-1)的輸出端口 3相連接，第二減法器(11)的輸入端口 2 與第二功率估計(jì)器(4-2)的輸出端口 3相連接，第二減法器(11)輸出端口 3與除法器(12) 的輸入端口 2相連接，第二減法器(11)用于將功第一率估計(jì)器的信號(hào)的平均功率估 計(jì)值Pl減去第二功率估計(jì)器G-2)的信號(hào)的平均功率估計(jì)值P2的功能，得到純噪聲功率 的估計(jì)值；除法器(12)將減法器(10)輸出的純信號(hào)功率估計(jì)值除以減法器(11)輸出的純 噪聲功率估計(jì)值，得到信噪比的估計(jì)值B，并通過輸出端口 3輸出。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種簡易的通信信號(hào)信噪比估計(jì)裝置，它涉及通信領(lǐng)域中速率自適應(yīng)、信道估計(jì)、功率控制等部分的信噪比估計(jì)裝置。它由正交下變頻器、低通濾波器、功率估計(jì)器、信噪比估計(jì)器等部件組成。它采用兩個(gè)獨(dú)立的不同帶寬的帶通濾波器分別對接收信號(hào)進(jìn)行濾波，統(tǒng)計(jì)濾波后信號(hào)的總功率，再經(jīng)過一定的統(tǒng)計(jì)計(jì)算，得到接收信號(hào)的信噪比。本發(fā)明具有信噪比估算準(zhǔn)確度高，可準(zhǔn)確估計(jì)的信噪比范圍寬、實(shí)現(xiàn)簡單的特點(diǎn)，特別適用于基于信道估計(jì)的速率自適應(yīng)或功率自適應(yīng)通信系統(tǒng)。
文檔編號(hào)H04L25/03GK102065036SQ201010568919
公開日2011年5月18日 申請日期2010年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月2日
發(fā)明者盧坡, 吳丹, 孫柏昶, 宋建明, 宋迎東, 沈斌松 申請人:中國電子科技集團(tuán)公司第五十四研究所