CN1434645A - 全球移动通讯系统基站估计突发信号信噪比的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了全球移动通讯系统基站估计突发信号信噪比的装置及其方法。该装置包括：收信机、解调器和译码器，收信机从无线口接收到信号，经过变频和滤波后，形成了数字形式的基带突发信号，该信号输出到解调器后生成判决数据，再输出到译码器；其特征在于，还包括一信噪比估计模块的输入端输入基带突发信号，其输出端输出信噪比信号合并输入到解调器和译码器，解调器同时接收基带突发信号和信噪比信号经解调后生成判决数据，该判决数据与信噪比信号一起送到译码器，得到译码结果。该方法利用基站的收信机接收到的突发信号以及已知的训练序列，通过一种新的方法，计算该突发信号的信号能量和噪声能量的比值，即信噪比。该方法简单有效，运算量小，计算准确。
Description
技术领域
本发明涉及一种在全球移动通讯(GSM)系统中基站估计突发信号信噪比的装置及方法。
技术背景
GSM系统是一种已被广泛使用的移动通信系统，是一种典型的时分多址系统。在这种系统中，在空中传输的信号按照相等的时间单元分割成一段时间、一段时间的信号。在GSM系统中，被分割成最小时间单元的一段信号被称为突发。突发信号也随之成为基站或手机对空中信号进行解调和译码的最小单元。
突发分为五种，最常见的一个正常突发的时长是577微秒，又分为156.25个比特时域，标号为0-156，其结构如下表所示：
| 比特号 | 域长 | 内容 |
| 0 -2 | 3 | 尾比特 |
| 3 -41 | 39 | 信息比特 |
| 42 -105 | 64 | 训练序列 |
| 106 -144 | 39 | 信息比特 |
| 145 -147 | 3 | 尾比特 |
| 148 -156 | 8,25 | 检视比特 |
其中，训练比特对基站来说是已知的，信息比特是基站试图解调的目标。
无线信道非常复杂。由于电波传输环境随车辆所处的位置变化及车辆相对于基站的运动，产生时变衰落，多径时延又使得GSM系统中的码间干扰十分严重；而且，空中的各种电磁波的干扰和电磁噪声，以及基站收信机中所产生的物理噪声，均使得基站对突发信号的解调和译码非常困难和重要。
在一般基站采用的突发信号解调技术中，均采用了常规的均衡解调技术。如图1所示，图1是常规基站的调解和译码的结构示意图，包括：收信机11、解调器12和译码器13。收信机从无线口接收到信号，经过变频和滤波后，形成了数字形式的基带突发信号，该信号输出到解调器后生成判决数据，再送到到译码器输出译码结果。该技术的优点是能够通过均衡技术直接解调出突发信号中的有效信号。但这种解调技术并不对当前的突发信号的质量作出评估，没有利用这种信息对突发信号的解调进行可能的性能增强。虽然通过译码步骤能够计算一个语音帧的误码率，但由于一个语音帧含有8个突发信号，因此并不能评估单个突发信号的质量。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有基站解调技术不对当前的突发信号的质量作出评估、没有利用这种信息对突发信号的解调进行可能的性能增强的缺点，而提出的一种利用每个突发信号的信噪比，可以评估每个突发信号的质量。解调和译码可以利用突发信号的信噪比进行算法的改进，从而可以进一步提升基站对接收信号的解调和译码能力的全球移动通讯系统基站估计突发信号信噪比的装置及其方法。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：全球移动通讯系统基站估计突发信号信噪比的装置，包括：收信机、解调器和译码器，收信机从无线口接收到信号，经过变频和滤波后，形成了数字形式的基带突发信号，该信号输出到解调器后生成判决数据，再送到到译码器输出译码结果；其特点是，还包括一信噪比估计模块的输入端输入基带突发信号，其输出端输出信噪比信号合并输入到解调器和译码器，解调器同时接收基带突发信号和信噪比信号经解调后生成判决数据，该判决数据与信噪比信号一起送到译码器，得到译码结果。
上述全球移动通讯系统基站估计突发信号信噪比的装置，其中，所述的信噪比估计模块包括一第一相关器模块、一第二相关器模块、一第一均方器模块、一第二均方器模块、一减法器模块、和一除法器模块；由收信机输出的基带突发信号同时送到第一相关器模块和减法器模块，同时训练序列也送到第一相关器模块；经第一相关器模块相关计算后输出到第二相关器模块，同时训练序列也送到第二相关器模块；经第二相关器模块进行相关计算后得到有效信号部分分两路输出，一路输出到第一均方器模块，另一路到减法器；经减法器模块将基带突发信号和有效信号部分进行相减后得到噪声部分输出到第二均方器模块；由第一均方器模块输出的信号能量和第二均方器模块输出的噪声能量在除法器模块中相除，得到信噪比。
一种全球移动通讯系统基站估计突发信号信噪比的方法，其特点是，通过突发信号和已知的训练序列直接的关系，分离出突发信号中有效的信号部分和噪声部分，从而计算出该突发信号的信噪比。
上述全球移动通讯系统基站估计突发信号信噪比的方法，其中，该方法进一步包括以下步骤：
a、将突发信号和已知的训练序列在信道参数估计模块的第一相关器模块中进行相关计算，得到该突发信号在空中所经过的无线信道的信道参数；
b、将训练序列和上步计算出的信道参数在第二相关器模块中进行第二次相关计算，得到该突发信号中有效的信号部分；
c、通过均方器计算该信号部分的平均能量；
d、同时通过减法器模块将突发信号和有效的信号部分进行相减，得到突发信号中的噪声部分；
e、由第二均方器模块计算噪声部分的平均能量；
f、再通过除法器模块将信号部分的平均能量和噪声部分的平均能量相除，得到该突发信号的信噪比。
由于本发明采用了以上的计算措施，利用基站的收信机接收到的突发信号以及已知的训练序列，通过一种信噪比信道估计模块，计算该突发信号的信号能量和噪声能量的比值，因此运算量小，计算准确。
附图说明
本发明的具体特征性能由以下的实施例及其附图进一步描述。
图1是常规基站的解调技术结构示意图。
图2是本发明全球移动通讯系统基站估计突发信号信噪比的装置结构示意图。
图3是图2中信噪比估计模块的结构示意图。
图4是本发明信噪比估计方法流程图。
具体实施方式
本发明利用通过突发信号和已知的训练序列直接的关系，分离出突发信号中有效的信号部分和噪声部分，从而计算出该突发信号的信噪比。
请参见图2。本发明全球移动通讯系统基站估计突发信号信噪比的装置，包括：收信机21、解调器22和译码器23，还包括一信噪比估计模块24；收信机2 1从无线口接收到信号，经过变频和滤波后，形成了数字形式的基带突发信号，该信号是有一系列的数字符号表示的，每个数字符号都是一个复数，即包括实部和虚部两部分。训练序列则是有26个固定的+1和-1组成的，对基站来说，训练序列是已知的，如前所述。该基带突发信号分别送到信噪比估计模块的输入端和解调器模块，信噪比估计模块并输出信噪比信号分别输入到解调器和译码器，解调器同时接收基带突发信号和信噪比信号，经解调后生成判决数据，该判决数据与信噪比信号一起送到译码器，得到译码结果。
请参见图3。本发明所述的信噪比估计模块包括一第一相关器模块242、一第二相关器模块243、一第一均方器模块244、一第二均方器模块245、一减法器模块246、和一除法器模块247；由收信机21输出的基带突发信号同时送到第一相关器模块242和减法器模块246，同时训练序列也送到第一相关器模块242；经第一相关器模块242相关计算后输出到第二相关器模块243，同时训练序列也送到第二相关器模块243；经第二相关器模块243进行相关计算后得到有效信号部分分两路输出，一路输出到第一均方器模块244，另一路到减法器246；经减法器模块246将基带突发信号和有效信号部分进行相减后得到噪声部分输出到第二均方器模块245；由第一均方器模块244输出的信号能量和第二均方器模块245输出的噪声能量在除法器247模块中相除，得到信噪比。
本发明全球移动通讯系统基站估计突发信号信噪比的方法，通过突发信号和已知的训练序列直接的关系，分离出突发信号中有效的信号部分和噪声部分，从而计算出该突发信号的信噪比。
请见图4，本发明方法包括以下步骤：
a、将突发信号和已知的训练序列在信道参数估计模块的第一相关器模块中进行相关计算，得到该突发信号在空中所经过的无线信道的信道参数；
b、将训练序列和上步计算出的信道参数在第二相关器模块中进行第二次相关计算，得到该突发信号中有效的信号部分；
c、通过均方器计算该有效信号部分的平均能量，该能量为有效信号部分的平均能量；
d、同时通过减法器模块将突发信号和有效的信号部分进行相减，得到突发信号中的噪声部分；
e、由第二均方器模块计算噪声部分的平均能量，该能量为噪声部分的平均能量；
f、再通过除法器模块将信号部分的平均能量和噪声部分的平均能量相除，得到该突发信号的信噪比。
本发明可对GSM基站对上行突发信号信噪比进行估计，也可以用于手机对下行突发信号信噪比的估计，并且可以使用在其它类型的无线系统中。
Claims (4)
1、全球移动通讯系统基站估计突发信号信噪比的装置，包括：收信机、解调器和译码器，收信机从无线口接收到信号，经过变频和滤波后，形成了数字形式的基带突发信号，该信号输出到解调器后生成判决数据，再输出到译码器；其特征在于，还包括一信噪比估计模块的输入端输入基带突发信号，其输出端输出信噪比信号合并输入到解调器和译码器，解调器同时接收基带突发信号和信噪比信号经解调后生成判决数据，该判决数据与信噪比信号一起送到译码器，得到译码结果。
2、根据权利要求2所述的全球移动通讯系统基站估计突发信号信噪比的装置，其特征在于，所述的信噪比估计模块包括一第一相关器模块、一第二相关器模块、一第一均方器模块、一第二均方器模块、一减法器模块、和一除法器模块；由收信机输出的基带突发信号同时送到第一相关器模块和减法器模块，同时训练序列也送到第一相关器模块；经第一相关器模块相关计算后输出到第二相关器模块，同时训练序列也送到第二相关器模块；经第二相关器模块进行相关计算后得到有效信号部分分两路输出，一路输出到第一均方器模块，另一路到减法器；经减法器模块将基带突发信号和有效信号部分进行相减后得到噪声部分输出到第二均方器模块；由第一均方器模块输出的信号能量和第二均方器模块输出的噪声能量在除法器模块中相除，得到信噪比。
3、一种根据权利要求1所述的全球移动通讯系统基站估计突发信号信噪比装置进行突发信号信噪比估计的方法，其特征在于，通过突发信号和已知的训练序列直接的关系，分离出突发信号中有效的信号部分和噪声部分，从而计算出该突发信号的信噪比。
4、根据权利要求3所述的全球移动通讯系统基站估计突发信号信噪比的方法，其特征在于，该方法进一步包括以下步骤：
a、将突发信号和已知的训练序列在信道参数估计模块的第一相关器模块中进行相关计算，得到该突发信号在空中所经过的无线信道的信道参数；
b、将训练序列和上步计算出的信道参数在第二相关器模块中进行第二次相关计算，得到该突发信号中有效的信号部分；
c、通过均方器计算该信号部分的平均能量；
d、同时通过减法器模块将突发信号和有效的信号部分进行相减，得到突发信号中的噪声部分；
e、由第二均方器模块计算噪声部分的平均能量；
f、再通过除法器模块将信号部分的平均能量和噪声部分的平均能量相除，得到该突发信号的信噪比。
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