CN111294125B - 信噪比估计方法及装置、计算机可读存储介质 - Google Patents

信噪比估计方法及装置、计算机可读存储介质 Download PDF

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Abstract

一种信噪比估计方法及装置、计算机可读存储介质，所述信噪比估计方法，包括：计算每个RE对应的均衡后的软符号的实部和虚部之和，得到第一和值；计算所述每个RE的硬判星座点的实部和虚部之和，得到第二和值；根据所述每个RE对应的所述第一和值与所述第二和值，分别计算所述每个RE对应的均衡后的软符号的星座点幅度；根据所述每个RE对应的均衡后的软符号的星座点幅度，计算所述每个RE对应的通信系统的噪声功率；计算所述每个RE对应的通信系统的总能量；根据N个RE对应的总能量之和及噪声功率之和，计算所述通信系统的信噪比，N为RE的总数目。采用上述方案，可以提高信噪比估计的准确度。

Description

信噪比估计方法及装置、计算机可读存储介质
技术领域
本发明实施例涉及通信技术领域，尤其涉及一种信噪比估计方法及装置、计算机可读存储介质。
背景技术
现有技术中，可以根据信道估计值计算信噪比，也可以根据星座点计算信噪比。采用星座点计算信噪比时，采用大量资源元素(Resource Element，RE)对应的星座点计算星座点平均幅度的统计值，根据星座点平均幅度统计值得到信号能量，从而根据总能量和计算得到的信号能量，计算通信系统的信噪比。
然而，目前采用星座点计算信噪比的方式会计入信道估计损失，在衰落信道下信噪比估计值和真实值之间存在较大差距，从而信噪比估计的准确度较低。
发明内容
本发明实施例解决的技术问题是信噪比估计的准确度较低。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种信噪比估计方法，包括：计算每个RE对应的均衡后的软符号的实部和虚部之和，得到第一和值；计算所述每个RE的硬判星座点的实部和虚部之和，得到第二和值；根据所述每个RE对应的所述第一和值与所述第二和值，分别计算所述每个RE对应的均衡后的软符号的星座点幅度；根据所述每个RE对应的均衡后的软符号的星座点幅度，计算所述每个RE对应的通信系统的噪声功率；计算所述每个RE对应的通信系统的总能量；根据N个RE对应的总能量之和及噪声功率之和，计算所述通信系统的信噪比，N为RE的总数目。
可选的，采用如下公式计算第i个RE对应的均衡后的软符号的星座点幅度，1≤i≤N：
Figure BDA0002059397550000011
其中，A为所述第i个RE对应的均衡后的软符号的星座点幅度，Atot为所述第i个RE对应的均衡后的软符号的实部和虚部之和，L为所述第i个RE的硬判星座点的实部和虚部之和。
可选的，当存在RE的第二和值为2的m幂次时，选取第二和值为2的m幂次的RE作为样点，采用移位操作计算第j个RE对应的均衡后的软符号的星座点幅度，第j个RE的第二和值为2的幂次，1≤j≤N。
可选的，采用如下公式计算第i个RE对应的通信系统的噪声功率：
Figure BDA0002059397550000021
其中，σ2为所述第i个RE对应的通信系统的噪声功率，S为所述第i个RE对应的均衡后的软符号，
Figure BDA0002059397550000022
为所述第i个RE的硬判星座点，A为所述第i个RE对应的均衡后的软符号的星座点幅度。
可选的，采用如下公式计算第i个RE对应的通信系统的总能量：Ptot＝||S||2；其中，Ptot为第i个RE对应的通信系统的总能量，S为第i个RE对应的均衡后的软符号。
可选的，采用如下公式计算所述通信系统的信噪比：
Figure BDA0002059397550000023
其中，SNR为所述通信系统的信噪比，∑Ptot为N个RE对应的总能量之和，∑σ2为N个RE对应的噪声功率之和。
本发明实施例还提供一种信噪比估计装置，包括：第一计算单元，适于计算每个RE对应的均衡后的软符号的实部和虚部之和，得到第一和值；第二计算单元，适于计算所述每个RE的硬判星座点的实部和虚部之和，得到第二和值；第三计算单元，适于根据所述每个RE对应的所述第一和值与所述第二和值，分别计算所述每个RE对应的均衡后的软符号的星座点幅度；第四计算单元，适于根据所述每个RE对应的均衡后的软符号的星座点幅度，计算所述每个RE对应的通信系统的噪声功率；第五计算单元，适于计算所述每个RE对应的通信系统的总能量；第六计算单元，适于根据N个RE对应的总能量之和及噪声功率之和，计算所述通信系统的信噪比，N为RE的总数目。
可选的，所述第三计算单元，适于采用如下公式计算第i个RE对应的均衡后的软符号的星座点幅度，1≤i≤N：
Figure BDA0002059397550000024
其中，A为所述第i个RE对应的均衡后的软符号的星座点幅度，Atot为所述第i个RE对应的均衡后的软符号的实部和虚部之和，L为所述第i个RE的硬判星座点的实部和虚部之和。
可选的，所述第三计算单元，适于当存在RE的第二和值为2的m幂次时，选取第二和值为2的m幂次的RE作为样点，采用移位操作计算第j个RE对应的均衡后的软符号的星座点幅度，第j个RE的第二和值为2的幂次，1≤j≤N。
可选的，所述第四计算单元，适于采用如下公式计算第i个RE对应的通信系统的噪声功率：
Figure BDA0002059397550000031
其中，σ2为所述第i个RE对应的通信系统的噪声功率，S为所述第i个RE对应的均衡后的软符号，
Figure BDA0002059397550000032
为所述第i个RE的硬判星座点，A为所述第i个RE对应的均衡后的软符号的星座点幅度。
可选的，所述第五计算单元，适于采用如下公式计算第i个RE对应的通信系统的总能量：Ptot＝||S||2；其中，Ptot为第i个RE对应的通信系统的总能量，S为第i个RE对应的均衡后的软符号。
可选的，所述第六计算单元，适于采用如下公式计算所述通信系统的信噪比：
Figure BDA0002059397550000033
其中，SNR为所述通信系统的信噪比，∑Ptot为N个RE对应的总能量之和，∑σ2为N个RE对应的噪声功率之和。
本发明实施例提供另一种信噪比估计装置，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有可在所述处理器上运行的计算机指令，所述处理器运行所述计算机指令时执行上述任一信噪比估计方法的步骤。
本发明实施例提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质为非易失性存储介质或非瞬态存储介质，其上存储有计算机指令，所述计算机指令运行时执行上述任一信噪比估计方法的步骤。
与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下有益效果：
分别根据每个RE对应的均衡后的软符号的实部和虚部之和，以及每个RE对应的硬判星座点的实部和虚部之和，计算每个RE对应的均衡后的软符号的星座点幅度；计算每个RE对应的通信系统的总能量和噪声功率，进而根据所有RE对应的总能量之和及噪声功率之和，计算通信系统的信噪比。由于每个RE对应的均衡后的软符号的星座点幅度均是独立计算的，从而可以降低信道衰落和信道估计误差对信噪比计算的影响，提高信噪比估计的准确度。
进一步，选取第二和值为2的m幂次的RE作为样点，可以采用移位操作实现除法运算，在进行信道比估计时，可以有效地降低运算复杂度。
附图说明
图1是本发明实施例中的一种信噪比估计方法的流程图；
图2是本发明实施例中的一种信噪比估计装置的结构示意图。
具体实施方式
现有技术中，可以根据信道估计值计算信噪比，也可以根据星座点计算信噪比。采用星座点计算信噪比时，认为星座点偏差由噪声引起，用总能量与信号能量相减计算噪声。总能量为接收到的信号的平方(|y|2)，采用大量RE对应的星座点计算星座点平均幅度的统计值，根据星座点平均幅度统计值得到信号能量，从而根据总能量和计算得到的信号能量，计算通信系统的信噪比。然而，目前采用星座点计算信噪比的方式会计入信道估计损失，在衰落信道下信噪比估计值和真实值之间存在较大差距，从而信噪比估计的准确度较低。
本发明实施例中，分别根据每个RE对应的均衡后的软符号的实部和虚部之和，以及每个RE对应的硬判星座点的实部和虚部之和，计算每个RE对应的均衡后的软符号的星座点幅度；计算每个RE对应的通信系统的总能量和噪声功率，进而根据所有RE对应的总能量之和及噪声功率之和，计算通信系统的信噪比。由于每个RE对应的均衡后的软符号的星座点幅度均是独立计算的，从而可以降低信道衰落和信道估计误差对信噪比计算的影响，提高信噪比估计的准确度。
为使本发明实施例的上述目的、特征和有益效果能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
参照图1，给出了本发明实施例中的一种信噪比估计方法的流程图。具体可以包括如下步骤：
步骤11，计算每个RE对应的均衡后的软符号的实部和虚部之和，得到第一和值。
在具体实施中，可以将每个RE输入至最小均方误差(Minimum Mean SquareError，MMSE)接收机进行处理，分别得到每个RE对应的均衡后的软符号S，软符号S也可以称为软判星座点。
软符号S可以为一个复数，每个软符号S包括实部I和虚部Q。一个软符号S是一个自由度(degree of freedom)为2的变量，也就是把实部和虚部看做两个变量，噪声就是实部I值和虚部Q值的波动。
在本发明实施例中，在得到每个RE对应的均衡后的软符号S之后，可以计算每个软符号S的实部和虚部之和，得到第一和值。
为了便于描述，下面以第i个RE为例，对第i个RE对应的第一和值的计算进行说明，其中1≤i≤N，N为RE的总数目。
在本发明实施例中，可以采用如下公式(1)计算第i个RE对应的均衡后的软符号的实部和虚部之和：
Atot＝|realS|+|imagS|； (1)
其中，Atot为第i个RE对应的均衡后的软符号的实部和虚部之和，也即第一和值；|realS|为第i个RE对应的均衡后的软符号的实部的绝对值；|imagS|为第i个RE对应的均衡后的软符号的虚部的绝对值。
步骤12，计算所述每个RE的硬判星座点的实部和虚部之和，得到第二和值。
在具体实施中，获取每个RE对应的硬判星座点，并计算每个RE的硬判星座点的实部和虚部之和，得到第二和值。
在本发明实施例中，每个RE对应的硬判星座点可以来自于MMSE接收机，也可以来自RQ分解和M算法检测(QR decomposition and M-algorithm detector，QRM)接收机，还可以来自于其他类型的接收机。
在本发明实施例中，可以采用如下公式(2)计算第i个RE的硬判星座点的实部和虚部之和：
Figure BDA0002059397550000051
其中，L为第i个RE的硬判星座点的实部和虚部之和，也即第二和值；
Figure BDA0002059397550000061
为第i个RE的硬判星座点的实部的绝对值；
Figure BDA0002059397550000062
为第i个RE的硬判星座点的虚部的绝对值。
步骤13，根据所述每个RE对应的所述第一和值与所述第二和值，分别计算所述每个RE对应的均衡后的软符号的星座点幅度。
在具体实施中，每个RE均对应有第一和值和第二和值，可以根据每个RE对应的第一和值和第二和值，分别计算每个RE对应的均衡后的软符号的星座点幅度。
在本发明实施例中，可以采用如下公式(3)计算第i个RE对应的均衡后的软符号的星座点幅度：
Figure BDA0002059397550000063
其中，A为第i个RE对应的均衡后的软符号的星座点幅度；Atot为第i个RE对应的第一和值；L为第i个RE对应的第二和值。
步骤14，根据所述每个RE对应的均衡后的软符号的星座点幅度，计算所述每个RE对应的通信系统的噪声功率。
在具体实施中，可以采用如下公式(4)计算第i个RE对应的通信系统的噪声功率：
Figure BDA0002059397550000064
其中，σ2为所述第i个RE对应的通信系统的噪声功率，S为所述第i个RE对应的均衡后的软符号，
Figure BDA0002059397550000065
为所述第i个RE的硬判星座点，A为所述第i个RE对应的均衡后的软符号的星座点幅度。
步骤15，计算所述每个RE对应的通信系统的总能量。
在具体实施中，可以采用如下公式(5)计算第i个RE对应的通信系统的总能量：
Ptot＝||S||2； (5)
其中，Ptot为第i个RE对应的通信系统的总能量，S为第i个RE对应的均衡后的软符号。
步骤16，根据N个RE对应的总能量之和及噪声功率之和，计算所述通信系统的信噪比。
在具体实施中，计算得到每个RE对应的总能量及噪声功率之后，可以得到所有RE的总能量之和及噪声功率之和，将所有RE的总能量之和减去噪声功率之和可以得到所有RE对应的信号能量。计算所有RE的信号能量的平均值以及噪声功率平均值。根据所有RE的信号能量的平均值以及噪声功率平均值估计得到通信系统的信噪比。
在本发明实施例中，可以采用如下公式(6)计算通信系统的信噪比：
Figure BDA0002059397550000071
其中，SNR为所述通信系统的信噪比，∑Ptot为N个RE对应的总能量之和，∑σ2为N个RE对应的噪声功率之和。
由上述方案可知，分别根据每个RE对应的均衡后的软符号的实部和虚部之和，以及每个RE对应的硬判星座点的实部和虚部之和，计算每个RE对应的均衡后的软符号的星座点幅度；计算每个RE对应的通信系统的总能量和噪声功率，进而根据所有RE对应的总能量之和及噪声功率之和，计算通信系统的信噪比。由于每个RE对应的均衡后的软符号的星座点幅度均是独立计算的，从而可以降低信道衰落和信道估计误差对信噪比计算的影响，提高信噪比估计的准确度。
此外，通过提高信道比估计的准确度，可以提高基于信道比的通信系统或者其他系统的相关性能。例如，可以提高通信系统的鲁棒性。又如，可以提高解码速度或准确度等。
在具体实施中，在16正交幅度调制(Quadrature Amplitude Modulation，QAM)中，L取值{1，3}+{1，3}＝{2，4，6}，当L＝{2，4}时，4是2的幂次。64QAM时有44％的概率出现2的幂次，256QAM时有22％概率出现2的幂次。为了降低信噪比估计的运算复杂度，在本发明实施例中，当存在RE的硬判星座点的实部和虚部之和为2的m幂次，也即第二和值为2的m幂次时，选取实部和虚部之和为2的m幂次的RE作为样点，采用移位操作计算所述第j个RE的硬判星座点的实部和虚部之和，第j个RE的第二和值为2的幂次，1≤j≤N。当样点很多时，可以选取第二和值L为2的幂次的星座点来计算，从而可以大大降低信噪比估计的运算复杂度。
例如，第二和值L2是第二和值L1的22倍，在采用公式(3)计算得到第二和值L1对应的A1之后，可以将A1右移2位，并在左边空位补0，得到第二和值L2对应的A2。第二和值L3是第二和值L1的24、在采用公式(3)计算得到L1对应的A1之后，可以将A1右移4位，并在左边空位补0，得到第二和值L3对应的A3。
为了便于本领域技术人员更好的理解和实现本发明实施例，本发明实施例还提供一种信噪比估计装置。
参照图2，给出了本发明实施例中的一种信噪比估计装置的结构示意图。信噪比估计装置20可以包括：第一计算单元21、第二计算单元22、第三计算单元23、第四计算单元24、第五计算单元25及第六计算单元26，其中：
第一计算单元21，适于计算每个RE对应的均衡后的软符号的实部和虚部之和，得到第一和值；
第二计算单元22，适于计算所述每个RE的硬判星座点的实部和虚部之和，得到第二和值；
第三计算单元23，适于根据所述每个RE对应的所述第一和值与所述第二和值，分别计算所述每个RE对应的均衡后的软符号的星座点幅度；
第四计算单元24，适于根据所述每个RE对应的均衡后的软符号的星座点幅度，计算所述每个RE对应的通信系统的噪声功率；
第五计算单元25，适于计算所述每个RE对应的通信系统的总能量；
第六计算单元26，适于根据N个RE对应的总能量之和及噪声功率之和，计算所述通信系统的信噪比，N为RE的总数目。
在具体实施中，所述第一计算单元21可以采用上述公式(1)计算第i个RE对应的均衡后的软符号的实部和虚部之和。
在具体实施中，所述第二计算单元22可以采用上述公式(2)计算第i个RE的硬判星座点的实部和虚部之和。
在具体实施中，所述第三计算单元23，适于采用如下公式计算第i个RE对应的均衡后的软符号的星座点幅度，1≤i≤N：
Figure BDA0002059397550000091
其中，A为所述第i个RE对应的均衡后的软符号的星座点幅度，Atot为所述第i个RE对应的均衡后的软符号的实部和虚部之和，L为所述第i个RE的硬判星座点的实部和虚部之和。
在具体实施中，所述第三计算单元23，适于当存在RE的第二和值为2的m幂次时，选取第二和值为2的m幂次的RE作为样点，采用移位实现除法操作计算第j个RE对应的均衡后的软符号的星座点幅度，第j个RE的第二和值为2的幂次，1≤j≤N。
在具体实施中，所述第四计算单元24，可以适于采用如下公式计算第i个RE对应的通信系统的噪声功率：
Figure BDA0002059397550000092
其中，σ2为所述第i个RE对应的通信系统的噪声功率，S为所述第i个RE对应的均衡后的软符号，
Figure BDA0002059397550000093
为所述第i个RE的硬判星座点，A为所述第i个RE对应的均衡后的软符号的星座点幅度。
在具体实施中，所述第五计算单元25，可以适于采用如下公式计算第i个RE对应的通信系统的总能量：
Ptot＝||S||2；
其中，Ptot为第i个RE对应的通信系统的总能量，S为第i个RE对应的均衡后的软符号。
在具体实施中，所述第六计算单元26，可以适于采用如下公式计算所述通信系统的信噪比：
Figure BDA0002059397550000094
其中，SNR为所述通信系统的信噪比，∑Ptot为N个RE对应的总能量之和，∑σ2为N个RE对应的噪声功率之和。
在具体实施中，信噪比估计装置20的工作原理及工作流程可以参考本发明上述实施例中对信噪比估计流程中的描述，此处不再赘述。
本发明实施例还提供另一种信噪比估计装置，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有可在所述处理器上运行的计算机指令，所述处理器运行所述计算机指令时执行本发明上述任一实施例提供的信噪比估计方法的步骤。
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质为非易失性存储介质或非瞬态存储介质，其上存储有计算机指令，所述计算机指令运行时执行本发明上述任一实施例提供的信噪比估计方法的步骤。
本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于任一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：ROM、RAM、磁盘或光盘等。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (14)

1.一种信噪比估计方法，其特征在于，包括：
计算每个RE对应的均衡后的软符号的实部和虚部之和，得到第一和值；
计算所述每个RE的硬判星座点的实部和虚部之和，得到第二和值；
根据所述每个RE对应的所述第一和值与所述第二和值，分别计算所述每个RE对应的均衡后的软符号的星座点幅度；
根据所述每个RE对应的均衡后的软符号的星座点幅度，计算所述每个RE对应的通信系统的噪声功率；
计算所述每个RE对应的通信系统的总能量；
根据N个RE对应的总能量之和及噪声功率之和，计算所述通信系统的信噪比，N为RE的总数目。
2.根据权利要求1所述的信噪比估计方法，其特征在于，采用如下公式计算第i个RE对应的均衡后的软符号的星座点幅度，1≤i≤N：
Figure FDA0002059397540000011
其中，A为所述第i个RE对应的均衡后的软符号的星座点幅度，Atot为所述第i个RE对应的均衡后的软符号的实部和虚部之和，L为所述第i个RE的硬判星座点的实部和虚部之和。
3.根据权利要求2所述的信噪比估计方法，其特征在于，当存在RE的第二和值为2的m幂次时，选取第二和值为2的m幂次的RE作为样点，采用移位操作计算第j个RE对应的均衡后的软符号的星座点幅度，第j个RE的第二和值为2的幂次，1≤j≤N。
4.根据权利要求1所述的信噪比估计方法，其特征在于，采用如下公式计算第i个RE对应的通信系统的噪声功率：
Figure FDA0002059397540000012
其中，σ2为所述第i个RE对应的通信系统的噪声功率，S为所述第i个RE对应的均衡后的软符号，
Figure FDA0002059397540000013
为所述第i个RE的硬判星座点，A为所述第i个RE对应的均衡后的软符号的星座点幅度。
5.根据权利要求1所述的信噪比估计方法，其特征在于，采用如下公式计算第i个RE对应的通信系统的总能量：
Ptot＝||S||2；
其中，Ptot为第i个RE对应的通信系统的总能量，S为第i个RE对应的均衡后的软符号。
6.根据权利要求1至5任一项所述的信噪比估计方法，其特征在于，采用如下公式计算所述通信系统的信噪比：
Figure FDA0002059397540000021
其中，SNR为所述通信系统的信噪比，∑Ptot为N个RE对应的总能量之和，∑σ2为N个RE对应的噪声功率之和。
7.一种信噪比估计装置，其特征在于，包括：
第一计算单元，适于计算每个RE对应的均衡后的软符号的实部和虚部之和，得到第一和值；
第二计算单元，适于计算所述每个RE的硬判星座点的实部和虚部之和，得到第二和值；
第三计算单元，适于根据所述每个RE对应的所述第一和值与所述第二和值，分别计算所述每个RE对应的均衡后的软符号的星座点幅度；
第四计算单元，适于根据所述每个RE对应的均衡后的软符号的星座点幅度，计算所述每个RE对应的通信系统的噪声功率；
第五计算单元，适于计算所述每个RE对应的通信系统的总能量；
第六计算单元，适于根据N个RE对应的总能量之和及噪声功率之和，计算所述通信系统的信噪比，N为RE的总数目。
8.根据权利要求7所述的信噪比估计装置，其特征在于，所述第三计算单元，适于采用如下公式计算第i个RE对应的均衡后的软符号的星座点幅度，1≤i≤N：
Figure FDA0002059397540000022
其中，A为所述第i个RE对应的均衡后的软符号的星座点幅度，Atot为所述第i个RE对应的均衡后的软符号的实部和虚部之和，L为所述第i个RE的硬判星座点的实部和虚部之和。
9.根据权利要求8所述的信噪比估计装置，其特征在于，所述第三计算单元，适于当存在RE的第二和值为2的m幂次时，选取第二和值为2的m幂次的RE作为样点，采用移位操作计算第j个RE对应的均衡后的软符号的星座点幅度，第j个RE的第二和值为2的幂次，1≤j≤N。
10.根据权利要求7所述的信噪比估计装置，其特征在于，所述第四计算单元，适于采用如下公式计算第i个RE对应的通信系统的噪声功率：
Figure FDA0002059397540000031
其中，σ2为所述第i个RE对应的通信系统的噪声功率，S为所述第i个RE对应的均衡后的软符号，
Figure FDA0002059397540000032
为所述第i个RE的硬判星座点，A为所述第i个RE对应的均衡后的软符号的星座点幅度。
11.根据权利要求7所述的信噪比估计装置，其特征在于，所述第五计算单元，适于采用如下公式计算第i个RE对应的通信系统的总能量：
Ptot＝||S||2；
其中，Ptot为第i个RE对应的通信系统的总能量，S为第i个RE对应的均衡后的软符号。
12.根据权利要求7至11任一项所述的信噪比估计装置，其特征在于，所述第六计算单元，适于采用如下公式计算所述通信系统的信噪比：
Figure FDA0002059397540000033
其中，SNR为所述通信系统的信噪比，∑Ptot为N个RE对应的总能量之和，∑σ2为N个RE对应的噪声功率之和。
13.一种信噪比估计装置，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有可在所述处理器上运行的计算机指令，其特征在于，所述处理器运行所述计算机指令时执行权利要求1至6任一项所述的信噪比估计方法的步骤。
14.一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质为非易失性存储介质或非瞬态存储介质，其上存储有计算机指令，其特征在于，所述计算机指令运行时执行权利要求1至6任一项所述的信噪比估计方法的步骤。
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