[发明专利]开闭环结合的MPSK信号非数据辅助信噪比估计方法

说明书

技术领域

本发明属于信道估计技术，特别是一种开闭环结合的MPSK信号非数据辅助信噪比估计方法。

背景技术

借助信噪比估计提供的信道信息，可以有效提高信道传输效率，在不断追求高性能的今日，信噪比估计技术有着广泛的应用。例如，Tubo码、LDPC码等高性能的信道编码方式都需要利用信噪比信息来辅助译码，自适应编码调制技术也需要信噪比信息作为编码调制方案选择的依据，此外在功率控制、自适应均衡以及动态资源分配等技术领域也都需要利用信噪比信息来提高性能。

在信噪比估计方面前人已经进行了大量研究，这些研究可以分为两大类：基于数据辅助的方法（DA）和基于非数据辅助的方法(NDA)。数据辅助的方法要求在数据流中插入接收端已知的导频信号或者训练序列。显然，采用这种方法会降低系统传输效率。在很多应用场合，从提高频谱效率的角度来考虑，非数据辅助方法是一种更好的选择。

根据估计时是否需要知道载波参数，非数据辅助信噪比估计器又可以进一步分为载波辅助（CA）和非载波辅助算法两大类。载波辅助算法也有很多种：在线信噪比估计器，迭代的信噪比估计算法。在线信噪比估计器适用的信噪比范围（估计精度接近理论极限的信噪比区间）为0到6dB，可以将其适用信噪比范围扩展到-5到12dB。迭代的信噪比估计算法可以进一步降低在低信噪比时的估计偏差，但是该算法的复杂度很高。但载波辅助算法都有一个共同的问题，即受载波参数估计精度影响较大，必须在实现精确载波恢复后才能使用。为克服这一问题，可以根据接收信号包络来估计信噪比，由于这种方法与载波参数无关，故称之为非载波辅助信噪比估计算法。非载波辅助算法有二阶四阶矩（M2M4）算法和一阶和二阶来估计信噪比方法。其中一阶和二阶来估计信噪比的方法比M2M4算法精度高，在低信噪比时估计偏差更小，但是该方法在用于估计的符号数较少时会有较大的估计偏差。

P.Gao,C.Tepedelenlioglu,“SNR estimation for nonconstant modulusconstellations,”（IEEE Trans.Signal Processing,vol.53,no.3,pp.865-870,2005）一文提出了一种利用信号包络的一阶和二阶来估计信噪比的方法，这种方法需要利用查找表来实现。这种方法比M2M4算法精度高，在低信噪比时估计偏差更小。但是实际应用中受查找表大小限制，高信噪比时估计性能会随着信噪比增加而下降。Chao Gong,Bangning Zhang,Aijun Liu,Daoxing Guo，“A High Accurate and Low Bias SNR Estimator：Algorithm and Implementation”，（Radioegineering，2011,Vol.12）一文对提出了一种M1M2方法的修正算法，并采用分段三阶曲线拟合的方法来代替查找表方法。这种方法精度更高但是硬件实现复杂度较大。这两种方法都是开环估计方法，适合于短突发信号的信噪比估计。而在对于连续信号开环估计方法没有充分利用有用，估计精度有待进一步提高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种开闭环结合的MPSK信号非数据辅助信噪比估计方法，本方法速度快、精度高、硬件实现复杂度低。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种开闭环结合的MPSK信号非数据辅助信噪比估计方法，步骤如下：

第一步，包络信息获取，即根据接收到的两路正交信号r_In和r_Qn，确定其包络二阶信息u_n，然后再利用u_n确定包络一阶矩信息v_n；

第二步，统计参量计算，即一段接收信号的N个一阶矩信息v_n之和的平方M₁，以及二阶矩信息u_n之和M₂，通过M₁和M₂确定统计参量γ；

第三步，信噪比估计，即利用统计参量γ与信噪比之λ间的一一映射关系，根据γ值对信噪比λ进行估计；

第四步，闭环平滑滤波，即利用一个二阶环路滤波器对前面采用开环方法得到信噪比初步估计值进行平滑，进一步提高估计精度，平滑滤波后得到的信噪比估计值作为最终输出结果ρ。

第一步中，包络二阶矩信息u_n公式为：