CN1574822A - 在正交频分复用系统中测量信噪比的装置及其测量方法 - Google Patents

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Abstract

一种测量其中具有保护间隔(GI)和同步段(sync)的接收到的OFDM信号的信噪比(SNR)的SNR测量装置。该SNR测量装置包括：第一块，用于通过使用GI来测量第一噪声分量功率；第二块，用于通过使用同步段来测量第二噪声分量功率；平均值计算器，用于计算第一噪声分量和第二噪声分量功率的平均值；第三功率估计器，用于测量接收到的OFDM信号的功率；和第三加法器，用于通过从第三功率估计器的输出减去平均值计算器的输出来计算不包括噪声分量的信号分量的功率，并且测量SNR。通过使用GI和同步段信号测量SNR来覆盖TDS－OFDM系统，能够获得更加精确的测量。

Description

在正交频分复用系统中测量信噪比的装置及其测量方法
                        技术领域
本发明涉及一种用于在正交频分复用(OFDM)系统中使用迭代信号测量信噪比的装置和方法，并且特别涉及一种在OFDM系统中通过使用插入到OFDM信号中的保护间隔(GI)和同步段测量接收到的信号的信噪比的装置及其方法。
                        背景技术
图1显示了由时域同步正交频分复用(TDS-OFDM)系统传输的OFDM信号的结构。
如所示，OFDM信号帧包括含有被传输的数据的有效码元区域、保护间隔(GI)和同步段(sync)。
GI被用来降低在信号通过无线信道传输的多径信道环境下的码元间干扰，并且也在信道估计中使用来有效地找出频率和相位同步。同步段包括伪噪声(PN)序列，并且每隔“Tss+Tg+Ts”的时间间隔插入到每个被传输的OFDM码元的前面。
图2是使用在一般的CDMA系统或者TDS-OFDM系统中被接收的PN序列的信噪比(SNR)测量装置的方框图。
SNR测量装置包括乘法器210、相关器215、第一功率估计器220、第二功率估计器205和加法器230。乘法器210接收已接收到的PN序列和本机振荡PN序列，并且相关器215通过对这两个PN序列相关来提取噪声分量。第一功率估计器220测量提取出的噪声分量的功率，并且第二功率估计器205测量接收到的PN序列的功率。加法器230将从第二功率估计器205输出的接收到的PN序列的功率减去从第一功率估计器220输出的噪声分量的功率，并且接着计算噪声分量的功率。
当插入到接收到的信号中的两个PN序列定时彼此相同时，提取信号分量，另外，该序列具有与噪声相同的特性。因此，通过SNR测量装置来获得信号分量的功率，并且估计SNR。
但是，上面提到的使用PN序列的方法不适用于许多其他的系统，特别是不使用PN序列的系统，如WLAN(无线LAN)、欧洲DAB(数字音频广播)、DVB-T(地面数字视频广播)系统。
图3是具有保护间隔(GI)的传统的OFDM系统的SNR测量装置的方框图。该SNR测量装置包括：快速傅立叶变换(FFT)单元310，用于将时域中的信号变换到频域；GI提取器315，用于提取GI的信号分量；并-串转换器320，用于将并行信号转换为串行信号；第一功率估计器325，用于估计提取出的噪声分量的功率；第二功率估计器305，用于估计接收到的信号的功率；加法器330，用于从接收到的信号的功率减去提取出的噪声分量的功率。FFT单元310的运算定时由码元定时恢复单元(没有显示)确定。
关于具有GI的OFDM信号，因为GI不携带信号，所以接收端只从GI中提取出噪声分量。基于此，通过从接收到的信号的总的功率减去GI的噪声分量的功率可以获得SNR。
但是，上面的方法不能适用于如TDS-OFDM系统的不使用GI的系统。
                        发明内容
提出本发明是为了解决以上的缺点和与传统装置相关联的其他一些问题。本发明的目的在于提供一种信噪比(SNR)测量装置及其方法，其不仅适用于OFDM系统，也适用于TDS-OFDM系统，并且能够通过使用插入到OFDM信号中的迭代信号测量接收到的信号的SNR。
一种测量其中具有保护间隔(GI)和同步段(sync)的接收到的OFDM信号的信噪比(SNR)的SNR测量装置，基本实现本发明的上述目的及其他特性的改进包括：第一块，用于通过使用GI来测量第一噪声分量功率；第二块，用于通过使用同步段来测量第二噪声分量功率；平均值计算器，用于计算第一噪声分量和第二噪声分量功率的平均值；第三功率估计器，用于测量接收到的OFDM信号的功率；和第三加法器，用于通过从第三功率估计器的输出减去平均值计算器的输出来计算不包括噪声分量的信号分量的功率，并且测量SNR。
第一块包括：第一延迟器，用于通过将接收到的OFDM信号延迟一个有效码元区域来计算第一延迟后的信号；第一加法器，用于通过从接收到的OFDM信号减去第一延迟后的信号的GI来计算第一噪声分量；和第一功率估计器，用于通过测量第一噪声分量的功率来计算第一噪声分量功率。
第二块包括：第二延迟器，用于通过将接收到的OFDM信号延迟一个OFDM码元区域来计算第二延迟后的信号；第二加法器，用于通过从接收到的OFDM信号减去第二延迟后的信号的同步段来计算第二噪声分量；和第二功率估计器，用于通过测量第二噪声分量的功率来计算第二噪声分量功率。
根据本发明的一个方面，提供了一种测量其中具有同步段(sync)的接收到的OFDM信号的信噪比(SNR)的SNR测量装置，包括：延迟器，用于通过将接收到的OFDM信号延迟一个OFDM码元区域来计算延迟后的信号；第一加法器，用于通过从接收到的OFDM信号减去延迟后的信号的GI来计算噪声分量；第一功率估计器，用于测量噪声分量的功率；第二功率估计器，用于测量接收到的OFDM信号的功率；和第二加法器，用于通过从第二功率估计器的输出减去第一功率估计器的输出来计算不包括噪声分量的信号分量的功率，并且测量SNR。
根据本发明的另一个方面，提供了一种测量其中具有保护间隔(GI)的接收到OFDM的信号的信噪比(SNR)的SNR测量装置，包括：延迟器，用于通过将接收到的OFDM信号延迟一个有效的码元区域来计算延迟后的信号；第一加法器，用于通过从接收到的OFDM信号减去延迟后的信号的GI来计算噪声分量；第一功率估计器，用于测量噪声分量的功率；第二功率估计器，用于测量接收到的OFDM信号的功率；和第二加法器，用于通过从第二功率估计器的输出减去第一功率估计器的输出，来计算不包括噪声分量的信号分量的功率，并且测量SNR。
根据本发明的另一个方面，提供了一种测量其中具有保护间隔(GI)和同步段(sync)的接收到的OFDM信号的信噪比(SNR)的SNR测量方法，包括步骤：测量接收到的OFDM信号的功率；通过将接收到的OFDM信号延迟一个有效的码元区域来输出第一延迟后的信号，并且通过将接收到的OFDM信号延迟一个OFDM码元区域来计算第二延迟后的信号；通过从接收到的OFDM信号减去第一延迟后的信号的GI来计算第一噪声分量，并且通过从接收到的OFDM信号减去第二延迟后的信号的同步段来计算第二噪声分量；通过测量计算出的第一噪声分量的功率来计算第一噪声分量功率，并且通过测量计算出第二噪声分量的功率来计算第二噪声分量功率；计算第一和第二噪声分量的功率的平均值；和通过从接收到的OFDM信号的功率减去计算出的平均值，来计算不包括噪声分量的信号分量的功率。
根据本发明的另一个方面，提供了一种测量其中具有保护间隔(GI)的接收到的OFDM信号的信噪比(SNR)的SNR测量方法，包括步骤：测量接收到的OFDM信号的功率；通过将接收到的OFDM信号延迟一个有效的码元区域来计算延迟后的信号；通过从接收到的OFDM信号减去延迟后的信号的GI来计算噪声分量；通过测量计算出的噪声分量的功率来计算噪声分量功率；和通过从接收到的OFDM信号的功率减去计算出的噪声分量功率，来计算不包括噪声分量的信号分量的功率，并且测量SNR。
根据本发明的另一个方面，提供了一种测量其中具有同步段(sync)的接收到的OFDM信号的信噪比(SNR)的SNR测量方法，包括步骤：测量接收到的OFDM信号的功率；通过将接收到的OFDM信号延迟一个OFDM码元区域来计算延迟后的信号；通过从接收到的OFDM信号减去延迟后的信号的同步段来计算噪声分量；通过测量计算出的噪声分量的功率来计算噪声分量功率；和通过从接收到的OFDM信号的功率减去计算出的噪声分量功率来计算不包括噪声分量的信号分量的功率，并且测量SNR。
                         附图说明
通过参照附图对本发明的特定实施例进行描述，本发明的上述目的和特点将会变得更加清楚，其中：
图1是示出在TDS-OFDM系统中被传输的信号的帧结构的视图；
图2是在CDMA系统或者TDS-OFDM系统中使用被接收的PN序列的传统的信噪比(SNR)测量装置的方框图；
图3是在具有保护间隔(GI)的OFDM系统中使用的传统的SNR测量装置的方框图；
图4是示出根据本发明实施例的可应用于OFDM系统和TDS-OFDM系统的使用迭代信号的SNR测量装置的视图；和
图5是根据本发明实施例的使用迭代信号的SNR测量装置的操作的流程图。
                       具体实施方式
参照附图来详细描述本发明的特定实施例。
在下面的描述中，即使在不同的附图中，相同的附图标号表示相同的部件。在描述中所限定的事物如详细结构或部件只是有助于对本发明进行全面地理解。因此，很明显，本发明的实施可以不用那些限定的事物。另外，由于一些众所周知的功能或结构会使本发明在不必要的细节模糊，所以没有详细地描述这些功能或结构。
图4是示出根据本发明实施例的可应用于OFDM系统和TDS-OFDM系统的使用迭代信号的信噪比(SNR)测量装置的视图。
SNR测量装置包括：第一延迟器440、第一加法器445、第一功率估计器450、第二延迟器410、第二加法器415、第二功率估计器420、平均值计算器455、第三功率估计器405和第三加法器430。
SNR测量装置可以主要分解为三块。第一块包括：第一延迟器440、第一加法器445和第一功率估计器450，并且通过使用保护间隔(GI)来测量噪声分量的功率。第二块包括：第二延迟器410、第二加法器415和第二功率估计器420，并且通过使用同步段来测量噪声分量的功率。第三块包括第三功率估计器405并且测量接收到的信号的功率。
第一延迟器440将接收到的信号延迟相应于有效的码元区域的“Ts”。相应于OFDM信号的GI的区域表示为图1中的“a”。因为区域“a”与区域“a′，即接收到的OFDM信号的有效码元区域的最后部分，以相同的方式构造，所以通过GI和有效的码元区域的最后部分之间的相对功率差的测量可以测量噪声分量的功率。
第一加法器445减去延迟后的接收到的信号的GI。通过从有效的码元区域的最后部分的信号分量减去GI的信号分量，可以提取噪声分量。第一功率估计器450估计从第一加法器445输出的功率。
第二延迟器410将接收到的信号延迟相应于一个OFDM信号区域的时间“Tss+Tg+Ts”。第二加法器415从接收到的信号的同步段减去延迟后的信号的同步段。通过从当前接收到的信号的同步段减去先前接收到的信号的同步段，来提取噪声分量。接着，第二功率估计器420测量来自第二加法器415的输出的功率。
平均值计算器455获得从第一功率估计器450输出的功率和从第二功率估计器420输出的功率的平均值。在平均值计算器455中获得的平均值是比从第一功率估计器450输出的功率或者从第二功率估计器420输出的功率更加精确的功率。
第三功率估计器405测量接收到的信号的功率。第三加法器430将从自第三功率估计器405输出的接收到的信号的功率中减去从平均值计算器455输出的噪声分量的功率。从第三加法器430输出的功率变为只有信号分量的功率，并且其结果是，能够获得SNR。
同时，在信号不具有同步段的OFDM系统中，基于GI使用功率测量，通过经第一块获得噪声分量的功率可以获得SNR。
图5是根据本发明实施例的使用迭代信号的SNR测量装置的操作的流程图。
参照图5，SNR测量装置接收OFDM信号(步骤S510)并且测量接收到的OFDM信号的功率(步骤S515)。因此，测量出的功率是接收到的信号总的功率。
将接收到的信号延迟相应于GI的时间Tg作为第一延迟后的信号来输出，并且延迟相应于一个OFDM信号区域的时间作为第二延迟后的信号来输出(步骤S520)。
接着，从接收到的信号减去第一延迟后的信号来计算第一噪声分量，并且从接收到的信号减去第二延迟后的信号来计算第二噪声分量(步骤S525)。通过从有效的码元区域的最后部分的信号分量减去GI的信号分量来计算第一延迟后的信号，并由此，提取第一噪声分量。通过从先前的同步段信号减去同步段信号来计算第二延迟后的信号，并由此，提取第二噪声分量。
接着，通过测量第一噪声分量和第二噪声分量的功率来计算第一噪声功率和第二噪声功率(步骤S530)，并且获得噪声功率平均值来作为测量出的第一和第二噪声功率的平均值(步骤S535)。通过从接收到的信号的功率减去噪声功率平均值(步骤S540)，可以单独获得信号分量的功率，并由此，能够获得SNR。
在如上所述的本发明的一些实施例中，通过使用GI和同步段信号测量SNR来覆盖TDS-OFDM系统，能够获得更加精确的测量。
本发明也适用于一般的OFDM系统，并且因为需要较少的乘法器，所以减轻了硬件复杂度。另外，因为通过时域信号处理来获得SNR，所以不需要如FFT单元、GI提取装置和并-串转换器的电路。
上述实施例和优点仅是示例性的，并且不应该被解释为限制本发明。本教述可以容易地应用到其他形式的装置。另外，对本发明实施例的描述是示意性的，并不限制权利要求的范围，很明显，本领域的技术人员可以做出多种选择，修改和改变。

Claims (8)

1、一种测量其中具有保护间隔(GI)和同步段(sync)的接收到的OFDM信号的信噪比(SNR)的SNR测量装置，包括：
第一块，用于通过使用GI来测量第一噪声分量功率；
第二块，用于通过使用同步段来测量第二噪声分量功率；
平均值计算器，用于计算第一噪声分量和第二噪声分量功率的平均值；
第三功率估计器，用于测量接收到的OFDM信号的功率；和
第三加法器，用于通过从第三功率估计器的输出减去平均值计算器的输出，来计算不包括噪声分量的信号分量的功率，并且测量SNR。
2、根据权利要求1所述的SNR测量装置，其中第一块包括：
第一延迟器，用于通过将接收到的OFDM信号延迟一个有效的码元区域来计算第一延迟后的信号；
第一加法器，用于通过从接收到的OFDM信号减去第一延迟后的信号的GI来计算第一噪声分量；和
第一功率估计器，用于通过测量第一噪声分量的功率来计算第一噪声分量功率。
3、根据权利要求1所述的SNR测量装置，其中第二块包括：
第二延迟器，用于通过将接收到的OFDM信号延迟一个OFDM码元区域来计算第二延迟后的信号；
第二加法器，用于通过从接收到的OFDM信号减去第二延迟后的信号的同步段来计算第二噪声分量；和
第二功率估计器，用于通过测量第二噪声分量的功率来计算第二噪声分量功率。
4、一种测量其中具有同步段(sync)的接收到的OFDM信号的信噪比(SNR)的SNR测量装置，包括：
延迟器，用于通过将接收到的OFDM信号延迟一个OFDM码元区域来计算延迟后的信号；
第一加法器，用于通过从接收到的OFDM信号减去延迟后的信号的GI来计算噪声分量；
第一功率估计器，用于测量噪声分量的功率；
第二功率估计器，用于测量接收到的OFDM信号的功率；和
第二加法器，用于通过从第二功率估计器的输出减去第一功率估计器的输出，来计算不包括噪声分量的信号分量的功率，并且测量SNR。
5、一种测量其中具有保护间隔(GI)的接收到的OFDM信号的信噪比(SNR)的SNR测量装置，包括：
延迟器，用于通过将接收到的OFDM信号延迟一个有效码元区域来计算延迟后的信号；
第一加法器，用于通过从接收到的OFDM信号减去延迟后的信号的GI来计算噪声分量；
第一功率估计器，用于测量噪声分量的功率；
第二功率估计器，用于测量接收到的OFDM信号的功率；和
第二加法器，用于通过从第二功率估计器的输出减去第一功率估计器的输出，来计算不包括噪声分量的信号分量的功率，并且测量SNR。
6、一种测量其中具有保护间隔(GI)和同步段(sync)的接收到的OFDM信号的信噪比(SNR)的SNR测量方法，包括步骤：
测量接收到的OFDM信号的功率；
通过将接收到的OFDM信号延迟一个有效码元区域来输出第一延迟后的信号，并且通过将接收到的OFDM信号延迟一个OFDM码元区域来计算第二延迟后的信号；
通过从接收到的OFDM信号减去第一延迟后的信号的GI来计算第一噪声分量，并且通过从接收到的OFDM信号减去第二延迟后的信号的同步段来计算第二噪声分量；
通过测量计算出的第一噪声分量的功率来计算第一噪声分量功率，并且通过测量计算出第二噪声分量的功率来计算第二噪声分量功率；
计算第一和第二噪声分量功率的平均值；和
通过从接收到的OFDM信号的功率减去计算出的平均值，来计算不包括噪声分量的信号分量的功率。
7、一种测量其中具有保护间隔(GI)的接收到的OFDM信号的信噪比(SNR)的SNR测量方法，包括步骤：
测量接收到的OFDM信号的功率；
通过将接收到的OFDM信号延迟一个有效码元区域来计算延迟后的信号；
通过从接收到的OFDM信号减去延迟后的信号的GI来计算噪声分量；
通过测量计算出的噪声分量的功率来计算噪声分量功率；和
通过从接收到的OFDM信号的功率减去计算出的噪声分量功率，来计算不包括噪声分量的信号分量的功率，并且测量SNR。
8、一种测量其中具有同步段(sync)的接收到的OFDM信号的信噪比(SNR)的SNR测量方法，包括步骤：
测量接收到的OFDM信号的功率；
通过将接收到的OFDM信号延迟一个OFDM码元区域来计算延迟后的信号；
通过从接收到的OFDM信号减去延迟后的信号的同步段来计算噪声分量；
通过测量计算出的噪声分量的功率来计算噪声分量功率；和
通过从接收到的OFDM信号的功率减去计算出的噪声分量功率来计算不包括噪声分量的信号分量的功率，并且测量SNR。
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