一种基带通信信号的信噪比估计方法

摘要

本发明提供了一种基带通信信号的信噪比估计方法。该方法首先对匹配滤波后输出的信号按符号率进行抽样，提取抽样后基带通信信号的同相分量(信号实部)和正交分量(信号虚部)；其次，根据统计学中相关理论分别计算基带通信信号同相分量和正交分量的二、四阶统计量；第三，根据同相分量和正交分量各自的二、四阶统计量计算相应的信号功率因子和噪声功率因子，并推导出各自的信噪比；最后由同向分量和正交分量的信噪比推导出整个基带通信信号的平均信噪比。本发明没有直接利用基带通信信号来估计其信噪比，而是通过其同相分量和正交分量间接地估计基带通信信号的信噪比，避免了复数运算，能达到降低运算复杂度的目的。

主权项

1、一种基带通信信号的信噪比估计方法，其特征在于通过提取基带通信信号的同相分量和正交分量，利用同相分量和正交分量的各自统计量估计出基带通信信号的信噪比。其步骤如下：(1)考虑一个离散基带带限加性高斯白噪声等效基带信道模型，系统已经取得了载波恢复和定时同步，信号源产生调制信号a_n，满足$E\left[a_{n_1}{a}_{n_2}\right]={\sigma }_a^2\delta (n_1-n_2),$其中为调制信号a_n在两个不同时刻的相关程度，下标n₁、n₂为调制信号a_n任意两个不同时刻，σ_a²为调制信号a_n的方差，δ为冲击函数；(2)对调制信号a_n进行N_SS次过采样，产生信息序列b_n；(3)脉冲成形滤波器选择滚降系数为α、抽头系数为L的均方根升余弦滤波器，信息序列b_n经过脉冲成形后输出序列m_k：$m_k=\underset{n}{\Sigma }{a}_n{h}_{k-n{N}_{\mathrm{ss}}},$其中h_k是均方根升余弦滤波器的冲击响应，k为任一采样时刻，k∈{-(L-1)/2，…，-1，0，1，…，(L-1)/2}；(4)将接收到的高频信号通过适当的变频技术转化为基带通信信号x_k：$x_k=\sqrt{S}{m}_k+\sqrt{N}{w}_k,$其中S为信号的功率因子，N为噪声的功率因子，w_k为复加性高斯白噪声采样序列，均值为零，方差为1；(5)匹配滤波器具有同发送滤波器相同的冲击响应h_k，经过匹配滤波后输出的信号r_k：$r_k=\sqrt{S}\underset{l}{\Sigma }{h}_l{m}_{k-l}+\underset{l}{\Sigma }{h}_l{w}_{k-l},$假设均方根升余弦滤波器的脉冲响应的实部和虚部对称，即：$h_k=h_{-k}^{*},$其中“*”表示取复共轭，l为任一采样时刻；(6)由步骤(1)可知，系统已取得定时同步，这样可以忽略码间干扰，按符号率抽样后输出相应的信息序列r_n：$r_n=r_{k|k=n{N}_{\mathrm{ss}}}=\sqrt{S}{a}_n{g}_0+\sqrt{N}{w}_n,$其中g₀为均方根升余弦滤波器冲击响应的峰值，它的样本值可以表示为$g_k=h_k\otimes h_{-k}^{*}=\underset{l}{\Sigma }{h}_l{h}_{k-l},$表示离散卷积，通过归一化均方根升余弦滤波器系数：g_k＝∑‖h_k‖²＝1，定义基带通信信号的信噪比为ρ＝S/N；(7)提取抽样输出后基带通信信号的同相分量r_I和正交分量r_Q，分别计算同相分量和正交分量的二阶、四阶统计量：E[r_I²]、E[r_I⁴]、E[r_Q²]、E[r_Q⁴]，利用同相分量和正交分量各自的二、四阶统计量推导出基带通信信号实部和虚部的信噪比，最后由实部和虚部的信噪比平均出整个基带通信信号的信噪比。