[发明专利]一种基于硬件逻辑电路的信噪比计算系统及方法

说明书

本发明属于信噪比估计技术领域，是一种基于硬件逻辑电路的信噪比SNR计算系统及方法，在硬件逻辑电路FPGA中，通过计算解调电路上的包络信号的均值和方差实现SNR计算，在FPGA的内部逻辑硬件电路中设计了数据流统计计算与读写缓冲区交替操作的方法；其方法简单，原理科学，将参与计算的数据流时间等分地分配到两个数据缓冲模块内，交替进行数据段的存储和运算，使输入数据流和输出数据流无时间间隔地送到运算模块，进行运算，有效提高了处理数据的速度，节约了缓冲区的空间，对SNR估计结果在MPSK通信系统的解调电路中进行验证，能够准确反映信道状况，该方法可直接应用于通信系统的物理层进行SNR的实时估计，具有良好的实用价值。

技术领域：

本发明属于信噪比估计技术领域，是一种基于硬件逻辑电路的信噪比SNR(signal-to-noise ratio)计算系统及方法，在硬件逻辑电路FPGA(Field ProgrammableGata Array)中，通过计算解调电路上的包络信号的均值和方差，实现SNR计算，而且为了保证SNR的实时计算，在FPGA的内部逻辑硬件电路中，设计了数据流统计计算与读写缓冲区交替操作的方法。

背景技术：

信噪比是衡量通信系统通信质量可靠性的一个主要技术指标，接收端通过信噪比估计可以自适应地采用更有效的调制解调方式提高系统性能，可以为越区切换、功率控制和信道分配提供信道质量信息。目前，文献中引入的SNR估计技术主要可分为两类，即MBE(moments-based estimators)估计器和PRE(pattern-recognition estimators)估计器。

MBE估计器使用较多的算法主要包括二阶、四阶矩估计法及高阶累积量估计法等，例如文献“牛和昊,何元智,刘圆.MPSK信号一种有效的SNR估计算法[J].现代电子技术,2013.36.(19):55-56”提出了一种利用信号包络的均值和方差进行估计算法，具有计算量小复杂度低的优点；文献“Roberto,L.V.；Marcos,A.D.；Carlos,M.SNR Estimation forMultilevel Constellations Using Higher-Order Moments[J].IEEE Transactions onSignal Processing:Apublication of the IEEE Signal Processing Society2010,58,1515-1526”提出了基于八阶统计的估算器，通过仿真得出该估计器对于具有两个和三个振幅调制系统星座有优良的估计性能；文献“Miin,J.H,；Wei,L.T.；Yu,C.T.Squaredenvelope-based SNR estimation[J].Journal of the Chinese Institute ofEngineers2013,36,810-818”提出了两种新的基于平方包络和非数据辅助的信噪比慢衰落信道估计器，将一阶矩、二阶矩算法与期望值最优的估计器相结合，可应用在不同星座的调制信道中。MBE估计器的性能接近麦克老林公式CRLB(Cramer-Rao Lower Bound)的下界，即随着噪声功率的增加，MBE估计器的准确性降低，MBE估计器算法可应用于MPSK、QAM等恒模数星座和多级星座的调制系统中。