一種針對(duì)直擴(kuò)系統(tǒng)的信噪比估計(jì)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種針對(duì)直擴(kuò)系統(tǒng)的信噪比估計(jì)方法。該方法包括：直擴(kuò)系統(tǒng)接收端在本地偽碼與接收基帶信號(hào)偽碼同步后，對(duì)接收基帶信號(hào)進(jìn)行解擴(kuò)，獲得基帶解擴(kuò)信號(hào)；根據(jù)本地偽碼的時(shí)鐘確定基帶解擴(kuò)信號(hào)每個(gè)偽碼碼片的中間時(shí)刻采樣值，取該值作為最佳采樣值；利用該最佳采樣值，求其均方值和四階原點(diǎn)矩，并進(jìn)一步計(jì)算中間系數(shù)；結(jié)合擴(kuò)頻信號(hào)的調(diào)制方式，利用信噪比估計(jì)值與中間系數(shù)的函數(shù)關(guān)系，得到信噪比估計(jì)值與中間系數(shù)的對(duì)應(yīng)表；通過查表獲得信噪比估計(jì)值。本發(fā)明的特點(diǎn)在于：不受擴(kuò)頻信號(hào)所使用的成型濾波的影響，適用于各種成型濾波后的擴(kuò)頻信號(hào),信噪比估計(jì)的精度較高；運(yùn)算復(fù)雜度低，易于在FPGA等可編程邏輯器件上實(shí)現(xiàn)。
【專利說明】一種針對(duì)直擴(kuò)系統(tǒng)的信噪比估計(jì)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及直接序列擴(kuò)頻(簡(jiǎn)稱“直擴(kuò)”)通信中的時(shí)域信噪比估計(jì)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]直擴(kuò)通信由于其良好的保密性和抗干擾性而在軍事通信中得到廣泛的應(yīng)用，檢測(cè)直擴(kuò)信號(hào)的存在以及其信號(hào)特征對(duì)擴(kuò)頻通信的同步過程十分重要。和其他的調(diào)制方式相t匕，直擴(kuò)信號(hào)可以在很低的信噪比條件下工作，以至于信號(hào)可能淹沒在噪聲中，所以對(duì)直擴(kuò)信號(hào)的檢測(cè)相對(duì)困難。
[0003]信噪比即為信號(hào)功率與噪聲功率的比值，通常以分貝(dB)為單位。工程應(yīng)用中，擴(kuò)頻系統(tǒng)準(zhǔn)確估計(jì)信噪比具有重要的意義。特別是，在偽碼同步后所估計(jì)的信噪比值較為準(zhǔn)確，不僅可以作為跟蹤環(huán)路設(shè)計(jì)的重要依據(jù)，而且可以衡量擴(kuò)頻系統(tǒng)性能。信噪比估計(jì)是通過運(yùn)算來求解信號(hào)和噪聲的功率值，信噪比估計(jì)算法要求估計(jì)器輸入數(shù)據(jù)為最佳時(shí)刻的采樣點(diǎn)才能達(dá)到最好的性能，對(duì)于擴(kuò)頻系統(tǒng)，則為偽碼碼字的最佳采樣點(diǎn)，因此偽碼同步后可以更準(zhǔn)確估計(jì)信號(hào)的信噪比。
[0004]目前信噪比估計(jì)算法主要包括數(shù)據(jù)輔助型估計(jì)和非數(shù)據(jù)輔助的信噪比估計(jì)。數(shù)據(jù)輔助型估計(jì)，即接收端的信噪比估計(jì)器已知發(fā)送端的數(shù)據(jù)，根據(jù)接收數(shù)據(jù)和已知數(shù)據(jù)的關(guān)系，求解信噪比。這類算法的優(yōu)點(diǎn)是估計(jì)精度高，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，但是由于前導(dǎo)數(shù)據(jù)的加入，使得有效數(shù)據(jù)速率變慢，造成一定頻譜資源的浪費(fèi)。而非數(shù)據(jù)輔助的信噪比估計(jì)算法不需要發(fā)送已知數(shù)據(jù)，它克服了前一種方法的缺陷，不影響數(shù)據(jù)傳輸速率，但實(shí)際設(shè)計(jì)中相對(duì)比較復(fù)雜，難度較大。二階四階原點(diǎn)矩(M2M4)估計(jì)算法是一種經(jīng)典的非數(shù)據(jù)輔助的信噪比估計(jì)算法，該方法結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，僅需要計(jì)算信號(hào)的均方值和四階原點(diǎn)矩。但M2M4方法在擴(kuò)頻系統(tǒng)中應(yīng)用時(shí)，存在如下問題:(I)擴(kuò)頻系統(tǒng)一般采用成型濾波器和過采樣方式，即一個(gè)碼片上會(huì)有多個(gè)樣本點(diǎn)，逐個(gè)樣本點(diǎn)送入M2M4信噪比估計(jì)器，在偽碼碼片切換的區(qū)域，樣本幅值受到偽碼碼片成型濾波器的影響嚴(yán)重，從而造成估計(jì)結(jié)果誤差較大。(2)在復(fù)信道下信噪比估計(jì)表達(dá)式包含開方運(yùn)算，這對(duì)于FPGA等可編程邏輯器件實(shí)現(xiàn)來說，耗費(fèi)邏輯資源較多，在實(shí)際工程應(yīng)用中，需要對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)，降低其運(yùn)算復(fù)雜度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題，本發(fā)明根據(jù)直擴(kuò)信號(hào)的特點(diǎn)，提供一種針對(duì)直擴(kuò)系統(tǒng)的簡(jiǎn)易信噪比估計(jì)方法，特點(diǎn)在于:(I)不受擴(kuò)頻信號(hào)所使用的成型濾波的影響，適用于各種成型濾波后的擴(kuò)頻信號(hào)，信噪比估計(jì)的精度較高；(2)運(yùn)算復(fù)雜度低，易于在FPGA等可編程邏輯器件上實(shí)現(xiàn)。
[0006]本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0007]—種針對(duì)直擴(kuò)系統(tǒng)的信噪比估計(jì)方法，其特征在于，包括:
[0008]A、直擴(kuò)系統(tǒng)接收端在本地偽碼與接收基帶信號(hào)偽碼同步后，對(duì)接收基帶信號(hào)進(jìn)行解擴(kuò)，獲得基帶解擴(kuò)信號(hào)，再進(jìn)行信噪比的估計(jì)；[0009]B、確定基帶解擴(kuò)信號(hào)每個(gè)偽碼碼片的最佳采樣點(diǎn)，獲得基帶解擴(kuò)信號(hào)最佳采樣值；
[0010]C、利用基帶解擴(kuò)信號(hào)最佳采樣值，求其均方值和四階原點(diǎn)矩；
[0011]D、根據(jù)所述基帶解擴(kuò)信號(hào)最佳采樣值的均方值和四階原點(diǎn)矩，計(jì)算中間系數(shù)；
[0012]E、結(jié)合擴(kuò)頻信號(hào)的調(diào)制方式，利用信噪比估計(jì)值與中間系數(shù)的函數(shù)關(guān)系，得到信噪比估計(jì)值與中間系數(shù)的對(duì)應(yīng)表；
[0013]F、通過查表，可以獲得信噪比的估計(jì)值，并將其輸出。
[0014]所述步驟B進(jìn)一步包括:
[0015]B1、設(shè)置每次進(jìn)行信噪比估計(jì)所需的偽碼碼片個(gè)數(shù)Nsym ；
[0016]B2、搜索基帶解擴(kuò)信號(hào)每個(gè)偽碼碼片的最佳采樣點(diǎn)，即偽碼同步后，根據(jù)本地偽碼的時(shí)鐘確定偽碼碼片的中間時(shí)刻采樣值，取該值作為最佳采樣值Xk。
[0017]所述步驟C進(jìn)一步包括:
[0018]Cl、利用基帶解擴(kuò)信號(hào)最佳采樣值xk，求連續(xù)Nsym個(gè)I Xk 12的均值，其結(jié)果作為基帶解擴(kuò)信號(hào)的均方值M2;
[0019]C2、利用IxkI2的平方，求得IxkI4;
[0020]C3、利用基帶解擴(kuò)信號(hào)最佳采樣值xk，求連續(xù)Nsym個(gè)I Xk 14的均值，其結(jié)果作為基帶解擴(kuò)信號(hào)的四階原點(diǎn)矩m4。
[0021]所述步驟D根據(jù)四階原點(diǎn)矩M4與均方值M2的平方之比，作為中間系數(shù)η。
[0022]所述步驟E進(jìn)一步包括:
[0023]Ε1、設(shè)置與調(diào)制方式相關(guān)的系數(shù)Ks和Kw ；
[0024]Ε2、根據(jù)信噪比估計(jì)值>與中間系數(shù)η的函數(shù)關(guān)系，獲得不同的η所對(duì)應(yīng)的>3，并形成對(duì)應(yīng)表。
[0025]所述步驟F進(jìn)一步包括:
[0026]F1、根據(jù)中間系數(shù)η值，通過查表，獲得信噪比估計(jì)值
[0027]F2、輸出信噪比估計(jì)值
[0028]由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明原理簡(jiǎn)單，計(jì)算量小，有利于FPGA硬件實(shí)現(xiàn)，同時(shí)不受擴(kuò)頻信號(hào)所使用的成型濾波的影響，信噪比估計(jì)的精度較高，適用于擴(kuò)頻系統(tǒng)的應(yīng)用環(huán)境。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]圖1為本發(fā)明所述方法的示意圖
[0030]圖2為本發(fā)明所述方法的基本流程圖
【具體實(shí)施方式】
[0031 ] 本發(fā)明提供了 一種針對(duì)直擴(kuò)系統(tǒng)的信噪比估計(jì)方法。
[0032]本發(fā)明的基本思路是:直擴(kuò)系統(tǒng)接收端在本地偽碼與接收基帶信號(hào)偽碼同步后，對(duì)接收基帶信號(hào)進(jìn)行解擴(kuò)，獲得基帶解擴(kuò)信號(hào)；根據(jù)本地偽碼的時(shí)鐘確定基帶解擴(kuò)信號(hào)每個(gè)偽碼碼片的中間時(shí)刻采樣值，取該值作為最佳采樣值；利用該最佳采樣值，求其均方值和四階原點(diǎn)矩，并進(jìn)一步計(jì)算中間系數(shù)；結(jié)合擴(kuò)頻信號(hào)的調(diào)制方式，利用信噪比估計(jì)值與中間系數(shù)的函數(shù)關(guān)系，得到信噪比估計(jì)值與中間系數(shù)的對(duì)應(yīng)表；通過查表獲得信噪比估計(jì)值。
[0033]本發(fā)明的基本原理如下:
[0034]偽碼同步后，基帶解擴(kuò)信號(hào)的最佳采樣值為xk，則有.? =抑k +^Jh，其中，dk
是對(duì)應(yīng)偽碼碼片的歸一化調(diào)制符號(hào)，滿足均方值E[|dk|2] = 1，E[.]表示求數(shù)據(jù)序列的均值；nk是服從標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布的復(fù)高斯白噪聲；PS為有效信號(hào)的功率，Pn表示噪聲功率。
[0035]由于調(diào)制符號(hào)和噪聲都是零均值、相互獨(dú)立的隨機(jī)過程，可得基
帶解擴(kuò)信號(hào)最佳采樣值的均方值和四階矩分別為:M2 = ELviXl] = /^+巧和M4 = Elixir] = Kff +APP1 + ，其中，(?廣表示取共軛，Ks和Kw分別是與調(diào)制方式
和噪聲相關(guān)的系數(shù)，對(duì)于MPSK信號(hào)調(diào)制有Ks = 1，復(fù)信道噪聲下有Kw = 2。于是，由以上兩式可得復(fù)信道下信噪比為:
【權(quán)利要求】
1.一種針對(duì)直擴(kuò)系統(tǒng)的信噪比估計(jì)方法，其特征在于，包括: A、直擴(kuò)系統(tǒng)接收端在本地偽碼與接收基帶信號(hào)偽碼同步后，對(duì)接收基帶信號(hào)進(jìn)行解擴(kuò)，獲得基帶解擴(kuò)信號(hào)，再進(jìn)行信噪比的估計(jì)； B、確定基帶解擴(kuò)信號(hào)每個(gè)偽碼碼片的最佳采樣點(diǎn)，獲得基帶解擴(kuò)信號(hào)最佳采樣值； C、利用基帶解擴(kuò)信號(hào)最佳采樣值，求其均方值和四階原點(diǎn)矩； D、根據(jù)所述基帶解擴(kuò)信號(hào)最佳采樣值的均方值和四階原點(diǎn)矩，計(jì)算中間系數(shù)； E、結(jié)合擴(kuò)頻信號(hào)的調(diào)制方式，利用信噪比估計(jì)值與中間系數(shù)的函數(shù)關(guān)系，得到信噪比估計(jì)值與中間系數(shù)的對(duì)應(yīng)表； F、通過查表，可以獲得信噪比的估計(jì)值，并將其輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種針對(duì)直擴(kuò)系統(tǒng)的信噪比估計(jì)方法，其特征在于，所述步驟B進(jìn)一步包括: B1、設(shè)置數(shù)據(jù)符號(hào)的個(gè)數(shù)Nsym; B2、搜索基帶解擴(kuò)信號(hào)每個(gè)偽碼碼片的最佳采樣點(diǎn)，即偽碼同步后，根據(jù)本地偽碼的時(shí)鐘確定偽碼碼片的中間時(shí)刻采樣值，取該值作為最佳采樣值xk。
3.根據(jù)權(quán)利要求1 所述的一種針對(duì)直擴(kuò)系統(tǒng)的信噪比估計(jì)方法，其特征在于，所述步驟C進(jìn)一步包括: Cl、利用基帶解擴(kuò)信號(hào)最佳采樣值xk，求連續(xù)Nsym個(gè)IxkI2的均值，其結(jié)果作為基帶解擴(kuò)信號(hào)的均方值M2; C2、利用IxkI2的平方，求得IxkI4; C3、利用基帶解擴(kuò)信號(hào)最佳采樣值xk，求連續(xù)Nsym個(gè)I Xk 14的均值，其結(jié)果作為基帶解擴(kuò)信號(hào)的四階原點(diǎn)矩M4。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種針對(duì)直擴(kuò)系統(tǒng)的信噪比估計(jì)方法，其特征在于，所述步驟E進(jìn)一步包括: E1、設(shè)置與調(diào)制方式相關(guān)的系數(shù)Ks和Kw ； E2、根據(jù)信噪比估計(jì)值A(chǔ)與中間系數(shù)η的函數(shù)關(guān)系，獲得不同的η所對(duì)應(yīng)的P，并形成對(duì)應(yīng)表。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種針對(duì)直擴(kuò)系統(tǒng)的信噪比估計(jì)方法，其特征在于，所述步驟F進(jìn)一步包括: F1、根據(jù)中間系數(shù)η值，通過查表，獲得信噪比估計(jì)值 p； F2、輸出信噪比估計(jì)值>3。
【文檔編號(hào)】H04B1/707GK103944605SQ201410166392
【公開日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2014年4月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月24日
【發(fā)明者】歐靜蘭, 吳皓威, 劉曉明, 宋寧帥, 熊東, 趙俊波, 鄒玉濤, 胡亞文, 郭金超, 童玄 申請(qǐng)人:重慶大學(xué)