CN102271107B - Dtmb系统中信噪比估计方法及实现该方法的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种DTMB系统中信噪比估计方法及装置，若帧头模式为保护间隔中存在双导频的PN595模式，则从接收数据r中当前帧的前两帧的保护间隔中截取，否则从接收数据r中当前帧的前一帧的保护间隔中截取，以保护间隔末尾为结束，且长度小于保护间隔长度与预计最大时延扩展之差的数据序列r1；从接收数据r中截取当前帧循环连续的保护间隔中的，以保护间隔末尾为结束，且长度小于保护间隔长度与预计最大时延扩展之差的数据序列r2；根据数据序列r1和r2得到平均噪声能量En和信号能量Es，用Es除以En得到信噪比。本发明仅依赖于定时跟踪环路及频偏跟踪环路的稳定性，对信噪比的要求远低于接收门限，且运算复杂度低，便于进行实时估计。

Description

DTMB系统中信噪比估计方法及实现该方法的装置
技术领域
本发明涉及数据通信领域，特别是涉及一种DTMB系统中高精度信噪比估计方法。本发明还涉及一种实现该信噪比估计方法的装置。
背景技术
在我国自主推出的数字电视地面广播国家标准——数字地面多媒体广播的系统(DTMB Digital Terrestrial Multimedia Broadcasting数字地面多媒体广播)中，发射端采用了以循环PN(伪随机数)序列的时域填充作为保护间隔的帧结构。PN保护间隔可以用于快速系统同步和信道估计，也可用来进行信噪比(Signal-to-Noise Ratio，SNR)估计。
由于地面无线传输环境复杂多变(尤其是在城市中)，实时准确的估计信噪比不仅有利于了解接收系统的状态，还可以为系统状态切换及均衡器参数调整优化提供依据。传统的SNR估计方法由通过均衡以后的星座点来计算；或者通过信道估计的结果与已知发送数据重构接收数据来计算。这些计算方法都依赖其它模块的估计准确度，如均衡或信道估计，而且具有一定的实现运算量。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种DTMB系统中的SNR估计方法，仅依赖于定时跟踪环路及频偏跟踪环路的稳定性，对信噪比的要求远低于接收门限，且运算复杂度低，便于进行实时估计；为此，本发明还要提供一种用于实现该SNR估计方法的装置。
为解决上述技术问题，本发明的DTMB系统中信噪比估计方法，包括如下步骤：
步骤1、待定时跟踪环路及频偏跟踪环路稳定后，如果帧头模式为保护间隔中存在双导频的PN595模式，则从接收数据r中当前帧的前两帧信息数据之间的保护间隔中截取，否则从接收数据r中当前帧的前一帧的保护间隔中截取，以保护间隔末尾为结束，且长度小于保护间隔长度与预计最大时延扩展之差的所需数据序列r1；
步骤2、从接收数据r中截取当前帧循环连续的保护间隔中的，以保护间隔末尾为结束，且长度小于保护间隔长度与预计最大时延扩展之差的所需数据序列r2；
步骤3、将数据序列r1和r2逐点相减，得到序列n，并计算序列n的噪声能量E0，对噪声能量E0进行平滑滤波得到平均噪声能量En；
步骤4、计算数据序列r2的平均能量E，将平均能量E与平均噪声能量En相减，得到信号能量Es；用信号能量Es除以平均噪声能量En即得到信噪比。
本发明的DTMB系统中高精度信噪比估计装置，包括：
PN保护间隔截取模块，待定时跟踪环路及频偏跟踪环路稳定后，如果帧头模式为保护间隔中存在双导频的PN595模式，从接收数据r中当前帧的前两帧信息数据之间的保护间隔中截取，否则从接收数据r中当前帧的前一帧的保护间隔中截取，以保护间隔末尾为结束，且长度小于保护间隔长度与预计最大时延扩展之差的所需数据序列r1；从接收数据r中截取当前帧循环连续的保护间隔中以保护间隔末尾为结束，且长度小于保护间隔长度与预计最大时延扩展之差的所需数据序列r2；
噪声及信号能量计算模块，与所述PN保护间隔截取模块连接，将数据序列r1和r2对齐相减得到序列n，计算序列n的噪声能量E0，对噪声能量E0进行平滑滤波得到平均噪声能量En，计算数据序列r2的平均能量E，将平均能量E与平均噪声能量En相减，得到信号能量Es，从而计算得到信噪比。
本发明通过利用保护间隔来估计信噪比，可以快速准确得到实时信噪比，是DTMB系统中的高精度信噪比估计方法和装置，可以摆脱传统基于星座点或信道估计的信噪比估计对其它模块计算结果的依赖，仅依赖于定时跟踪环路及频偏(包括载波频偏和采样频偏)跟踪环路的稳定性，而上述两环路的稳定性是接收系统能正常工作的前提，因而其对信噪比的要求远低于接收门限。
本发明大大降低了运算复杂度，计算简便，可以实现信噪比的实时估计检测，为系统状态切换及均衡器参数调整优化提供实时准确的依据。
本发明的方法和装置不仅适用于DTMB无线通信系统的接收系统，只要是采用了固定序列作为帧结构前缀的通信系统，在接收端都可以用本发明进行信噪比估计。
附图说明
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1是本发明的实施例实现高精度信噪比估计的装置结构图；
图2是图1中PN保护间隔截取模块的操作方法示意图；
图3是图1中噪声及信号能量计算模块的操作方法示意图。
具体实施方式
在下面的描述中将以PN保护间隔长度为595的DTMB接收系统中的信噪比估计为实施例对本发明进行说明。当然，对于PN保护间隔长度为420或是945的DTMB接收系统中的信噪比估计，本发明同样适用。应特别注意的是，文中所述参数的常数取值，仅仅是为了方便实施例的描述，绝不用于限制发明。
对于PN保护间隔长度为595的DTMB接收系统，待定时跟踪环路及频偏(包括载波频偏和采样频偏)跟踪环路稳定后，如果帧头模式为保护间隔中存在双导频的PN595模式，图1中的PN保护间隔截取模块从接收数据r中当前帧的前两帧信息数据之间的保护间隔中截取，否则从接收数据r中当前帧的前一帧的保护间隔中截取，长度小于保护间隔长度595与预计最大时延扩展之差的所需数据序列r1。从接收数据r中截取当前帧循环连续的保护间隔中以保护间隔末尾为结束，且长度小于保护间隔长度与预计最大时延扩展之差的所需数据序列r2。其操作过程如图2所示。
噪声及信号能量计算模块对PN保护间隔截取模块得到的数据序列r1和r2对齐相减，计算得到序列n的平均能量E0，即噪声能量，对噪声能量E0进行平滑滤波得到平均噪声能量En，计算数据序列r2的平均能量E，将平均能量E与平均噪声能量En相减，得到信号能量Es，Es与En之比即为信噪比。其操作过程如图3所示。
如果系统保护间隔是旋转相位的，则需把数据序列r1和r2旋转到同相位上后再逐点相减。
本发明的高精度信噪比估计方法不只适用于DTMB无线通信系统的接收系统，只要是采用了固定序列作为帧结构前缀的通信系统，在接收端都可以用本方法进行信噪比估计。
以上通过具体实施方式对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种DTMB系统中信噪比估计方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1、待定时跟踪环路及频偏跟踪环路稳定后，如果帧头模式为保护间隔中存在双导频的PN595模式，则从接收数据r中当前帧的前两帧信息数据之间的保护间隔中截取，否则从接收数据r中当前帧的前一帧的保护间隔中截取，以保护间隔末尾为结束，且长度小于保护间隔长度与预计最大时延扩展之差的所需数据序列r1；
步骤2、从接收数据r中截取当前帧循环连续的保护间隔中的，以保护间隔末尾为结束，且长度小于保护间隔长度与预计最大时延扩展之差的所需数据序列r2；
步骤3、将数据序列r1和r2逐点相减，得到序列n，并计算序列n的噪声能量E0，对噪声能量E0进行平滑滤波得到平均噪声能量En；
步骤4、计算数据序列r2的平均能量E，将平均能量E与平均噪声能量En相减，得到信号能量Es；用信号能量Es除以平均噪声能量En即得到信噪比。
2.如权利要求1所述的信噪比估计方法，其特征在于：步骤3中，如果系统保护间隔是旋转相位的，则需把序列r1和r2旋转到同相位上后再逐点相减。
3.如权利要求1所述的信噪比估计方法，其特征在于：步骤1中所述频偏包括载波频偏和采样频偏。
4.一种实现权利要求1所述方法的装置，其特征在于，包括：
PN保护间隔截取模块，待定时跟踪环路及频偏跟踪环路稳定后，如果帧头模式为保护间隔中存在双导频的PN595模式，则从接收数据r中当前帧的前两帧信息数据之间的保护间隔中截取，否则从接收数据r中当前帧的前一帧的保护间隔中截取，以保护间隔末尾为结束，且长度小于保护间隔长度与预计最大时延扩展之差的所需序列r1；从接收数据r中截取当前帧循环连续的保护间隔中以保护间隔末尾为结束，且长度小于保护间隔长度与预计最大时延扩展之差的所需数据序列r2；
噪声及信号能量计算模块，与所述PN保护间隔截取模块连接，将数据序列r1和r2对齐相减得到序列n，计算序列n的噪声能量E0，对噪声能量E0进行平滑滤波得到平均噪声能量En，计算序列r2的平均能量E，将平均能量E与平均噪声能量En相减，得到信号能量Es，从而计算得到信噪比。
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