[发明专利]HF/VHF突发通信的信噪比估计方法

说明书

技术领域

本发明属于通信技术领域，涉及无线通信技术，具体涉及信噪比估计方法，可用于HF/VHF突发通信中实现信噪比估计。

背景技术

现代通信中，短波/超短波HF/VHF突发通信系统广泛用于地面、海洋和空中通信，具有覆盖范围大、电子对抗能力强、抗毁性强和保密性高等显著特点，是最低限度应急通信保障的重要组成部分。利用电离层散射、离散E层反射、流星余迹和大气波导等多种信道进行无线传输，频率范围20MHz～80MHz的HF/VHF通信覆盖范围可达2000公里以上，在遭遇恶劣自然灾害、军事打击、社会技术故障和恐怖袭击所导致的通信基础设施大面积中断和损坏的情况下，提供国家最低限度的预警和应急通信保障。

当常规的通信方式受到诸如电子干扰、地震、海啸及核爆炸等影响而失效时，突发通信在这关键时刻就能发挥通信保障作用，因此在通信领域中具有特殊的重要地位。

在HF/VHF频段中，流星余迹通信MBC是利用流星电离余迹对HF/VHF的反射和散射作用进行的一种突发通信方式，具有好的隐蔽性、强的抗干扰能力、低截获概率及抗毁性。但是由于流星信道的快衰落特性，其数据通过量较低。与此同时，HF/VHF通信由于电离层的高度和密度容易受昼夜、季节、气候等因素的影响，且无线电波在远距离传播过程中衰落比较严重，所以也容易出现数据通过量较低的情况。

为了提高数据通过量，需要根据信道质量自适应地改变传输速率。而信噪比估计是决定自适应变速率能否有效应用的关键技术，如果信噪比估计的不准，将直接影响自适应变速率的性能。通常在突发通信系统需要根据接收信噪比自适应地改变调制方式和编码效率。这就要求突发通信的信噪比估计方法具有较高的可靠性。如图1所示的是现有HF/VHF突发通信系统框图，首先由发送端对选择的比特流进行编码处理，接着对信息流进行调制和数/模转换，最后经过上变频后将信号发送出去。经过HF/VHF突发信道传输后，在接收端信号首先经过下变频和模/数转换，然后选择相应的解调方式对其进行解调，最后对解调后的信号通过解码恢复为原始信息数据。与此同时，在解调前需对接收信号进行信噪比估计，并根据估计的信噪比动态地改变下一步数据的发送速率和调制方式，从而实现自适应变速突发通信，有效提高突发信道的利用率，实现数据的可靠传输。

信噪比是衡量通信质量的指标之一，是接收信号的关键参数。信噪比估计是信道估计的一个重要组成部分，对于流星余迹自适应变速通信系统来说，它是确定瞬间传输速率的依据。在无线通信的许多场合，如调制信号的识别、Turbo码的迭代译码、移动通信中的功率控制、自适应变速率、自适应调制方式切换、自适应越区切换等，都需要知道信噪比的数值，以获得最佳的性能。

目前，信噪比估计方法通常分为两种：一种是利用未知数据和接收信号进行的信噪比估计，称为盲估计，也叫自适应估计，包括分割符号矩的估计SSME、二阶-四阶矩M2M4估计、基于特征值分析和信号子空间SB分解的估计和信号-变换比SVR估计。盲估计方法的优点是不需要发送训练序列，但实现复杂、性能较差且对硬件要求高；另一种是利用传输数据的先验知识和接收信号进行的信噪比估计，称为数据辅助估计，包括最大似然ML估计和平方信噪方差SNV估计。其中平方信噪方差SNV估计方法基于中频最优采样输出的一阶矩和二阶矩，是最简单最直接的信噪比估计方法，该方法通常需要发送端发送一组训练序列，然后接收端利用接收到的训练序列进行信噪比估计。该平方信噪方差SNV估计方法由于没有考虑到相偏对其估计准确度的影响，因而其估计性能较差，不能满足突发通信系统对信噪比估计准确度的要求。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，对现有平方信噪方差SNV估计方法进行改进，提出一种HF/VHF突发通信的信噪比估计方法，以有效减小相偏对信噪比估计性能的影响，提高自适应变速率突发通信系统的性能。

为实现上述目的，本发明提出的HF/VHF突发通信的信噪比估计方法，包括如下步骤：

(1)接收端对受突发信道相偏影响的长度为N_sym的训练序列y_n，按如下公式计算其总功率P：