阅读说明：本技术 一种多天线接收赋形前后snr测量方法及装置 (SNR (signal to noise ratio) measuring method and device before and after multi-antenna receiving forming ) 是由 熊军 马杰 王湛兴 彭涛 孙长红 于 2020-03-05 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种多天线接收赋形前后SNR测量方法及装置,属于通信技术领域,特别涉及一种多天线接收赋形前后SNR测量方法,包括：对阵列天线进行波束赋形处理；对赋形合并之后的信号进行同步,提取各自天线的前导同步序列,根据前导同步序列和本地的同步序列得到各个天线的信噪比数值,根据得到的各个天线的信噪比数值计算接收波束赋形前总的信噪比数值；提取各天线的数据段前导同步序列,根据数据段前导同步序列计算接收波束赋形后总的信噪比数值。本发明提供的技术方案能够有效地计算出接收波束赋形前后总的信噪比数值,计算结果准确度高,方法操作简单,容易实施。(The invention discloses a method and a device for measuring SNR before and after multi-antenna shaping, which belongs to the technical field of communication, in particular to a method for measuring SNR before and after multi-antenna shaping, and comprises the following steps: carrying out beam forming processing on the array antenna; synchronizing signals after shaping and combining, extracting a preamble synchronization sequence of each antenna, obtaining a signal-to-noise ratio value of each antenna according to the preamble synchronization sequence and a local synchronization sequence, and calculating a total signal-to-noise ratio value before receiving beam shaping according to the obtained signal-to-noise ratio value of each antenna; and extracting the data segment preamble synchronous sequence of each antenna, and calculating the total signal-to-noise ratio value after the received wave beam is shaped according to the data segment preamble synchronous sequence. The technical scheme provided by the invention can effectively calculate the total signal-to-noise ratio value before and after the shaping of the received beam, and has the advantages of high accuracy of the calculation result, simple operation of the method and easy implementation.)

一种多天线接收赋形前后SNR测量方法及装置

技术领域

本发明属于通信技术领域，特别涉及一种多天线接收赋形前后SNR测量方法及装置。

背景技术

随着网络技术的飞速发展，多媒体作为传递数字、文字、声音、图形等信息的载体，具有集成性、实时性和交互性的计算机综合处理声文图信息的技术，已经得到广泛的推广和应用。多媒体数据信号的传输已成为无线通信网络必不可少的一部分。

目前通信系统中用户设备经常是需要向基站设备上报信道状态信息。因此，UE需要估计当前信道条件，而得到用于计算SNR的导频的信道估计结果，一般都是需要进行时延扩展估计、速度估计和SNR估计。

本发明人经研究发现，现有技术中估计的SNR就不够准确。

发明内容

为了至少解决上述技术问题，本发明提供了一种多天线接收赋形前后SNR测量方法及装置。

根据本发明第一方面，提供了一种多天线接收赋形前后SNR测量方法，包括：

对阵列天线进行波束赋形处理；

对赋形合并之后的信号进行同步，提取各自天线的前导同步序列，根据前导同步序列和本地的同步序列得到各个天线的信噪比数值，根据得到的各个天线的信噪比数值计算接收波束赋形前总的信噪比数值；

提取各天线的数据段前导同步序列，根据数据段前导同步序列计算接收波束赋形后总的信噪比数值。

进一步地，所述方法，还包括：根据所述各个天线的信噪比数值筛选出已损坏的天线。

进一步地，所述根据所述各个天线的信噪比数值筛选出已损坏的天线，包括：对所述各个天线的信噪比数值进行判断，在存在天线的信噪比数值小于平均信噪比数值的情形下，判定此根天线损坏。

进一步地，所述方法还包括：根据所述各天线的数据段前导同步序列计算波束赋形因子，根据所述波束赋形因子对接收信号进行加权合并，得到新的信噪比数值。

进一步地，所述方法还包括：根据所述接收波束赋形前总的信噪比数值和所述接收波束赋形后总的信噪比数值计算赋形增益。

进一步地，所述根据所述接收波束赋形前总的信噪比数值和所述接收波束赋形后总的信噪比数值计算赋形增益，包括：

将所述接收波束赋形后总的信噪比数值和所述接收波束赋形前总的信噪比数值做减法运算，将得到的计算结果作为赋形增益。

进一步地，所述对赋形合并之后的信号进行同步，提取各自天线的前导同步序列，根据前导同步序列和本地的同步序列得到各个天线的信噪比数值，根据得到的各个天线的信噪比数值计算接收波束赋形前总的信噪比数值，包括：

对赋形合并之后的信号进行同步，同步确定之后，提取各天线的前导同步序列，根据接收的同步序列和本地的同步序列做矢量减法，得到各个天线的信噪比数值，根据得到的各个天线的信噪比数值计算接收波束赋形前总的信噪比数值。

根据本发明第二方面，提供一种多天线接收赋形前后SNR测量装置，包括：

赋形模块，用于对阵列天线进行波束赋形处理；

第一信噪比数值计算模块，用于对赋形合并之后的信号进行同步，提取各自天线的前导同步序列，根据前导同步序列和本地的同步序列得到各个天线的信噪比数值，根据得到的各个天线的信噪比数值计算接收波束赋形前总的信噪比数值；

第二信噪比数值计算模块，用于提取各天线的数据段前导同步序列，根据数据段前导同步序列计算接收波束赋形后总的信噪比数值。

根据本发明第三方面，提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，

所述处理器执行所述程序时实现如上任一项所述方法的步骤。

根据本发明第四方面，提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有程序，所述程序被执行时，能够实现如上任一项所述的方法。

本发明的有益效果：通过对阵列天线进行波束赋形处理，提升有用信号功率，通过对赋形合并之后的信号进行同步，提取各自天线的前导同步序列，再根据前导同步序列和本地的同步序列得到各个天线的信噪比数值，进而计算接收波束赋形前总的信噪比数值，依据从各天线提取的数据段前导同步序列计算接收波束赋形后总的信噪比数值，此种方法测量SNR准确度高，操作简单。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中，

图1为本发明提供的一种多天线接收赋形前后SNR测量方法流程图；

图2为本发明提供的一种多天线接收赋形前后SNR测量装置示意图；

图3为本发明提供的接收天线1对应的波束赋形前星座图；

图4为本发明提供的接收天线2对应的波束赋形前星座图；

图5为本发明提供的接收天线3对应的波束赋形前星座图；

图6为本发明提供的接收天线4对应的波束赋形前星座图；

图7为本发明提供的4个天线波束赋形后星座图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。

在本发明的第一方面，提供一种多天线接收赋形前后SNR测量方法，如图1所示，包括：

步骤201：对阵列天线进行波束赋形处理；

在本发明实施例中，在阵列天线接收到接收信号的情形下，将接收信号按照上次的赋形因子进行接收赋形，进一步地，在接收到接收信号之后通过加权合并，预先赋形加权合并，其中，赋形加权因子采用预存的赋形加权因子w1，w2，…wka，使得在有用信号上形成主波束。

本发明实施例中，由于估计最佳解需要的数据是含噪声的，通过采用加权合并后同步的方式，有利于提升有用信号功率。

步骤202：对赋形合并之后的信号进行同步，提取各自天线的前导同步序列，根据前导同步序列和本地的同步序列得到各个天线的信噪比数值，根据得到的各个天线的信噪比数值计算接收波束赋形前总的信噪比数值；

本发明实施例中，对接收信号进行赋形处理，采用矢量相减的方法，根据赋形处理后的接收信号和本地参考信号，得到噪声信号。进一步地，将赋形处理后的接收信号与本地参考信号做矢量减法，将得到的计算结果作为噪声信号。

也就是说，接收信号按照上次的赋形因子进行接收赋形，赋形合并之后的信号进行同步，同步确定之后，提取各自天线的前导同步序列，然后根据接收的同步序列和本地的同步序列相关得到各个天线各自的SNR数值SNR1，SNR2，...SNRka。

在本发明实施例中，接收波束赋形前信噪比的计算方法如下：

amp＝mean(rms(x_ka(k)))./rms(d(k)),,ka＝1,2,...KA

d(k)＝d(k)*amp

Noise_ma(k)＝x_ka(k)-d(k)

进而得到接收波束赋形前信噪比

在本发明的另一个实施例中，还可以根据得到的各个天线的信噪比数值筛选出已损坏的天线。进一步地，对各天线的信噪比数值进行判断，在存在天线的信噪比数值小于平均信噪比数值的情形下，判定此根天线损坏，后续不再使用。即根据SNR数值大小，判断是否存在SNR明显低于平均SNR的情况，如果有，则说明此根天线损坏，后续不再使用。

例如：4天线中SNR测量结果分别为snr_meas＝-3.9853 13.6476 13.164212.6080，-3.9853显著小于-3.9853 13.6476 13.1642 12.6080的平均值，由此判断出第一根天线损坏。

步骤203：提取各自天线的数据段前导同步序列，根据数据段前导同步序列计算接收波束赋形后总的信噪比数值；

本发明实施例中，接收波束赋形后信噪比的计算方法如下：

Noise_bf(k)＝d(k)-y(k)

接收波束赋形后信噪比为

在本发明的另一实施例中，提供一种SNR测量方法，包括：

对阵列天线进行波束赋形处理；

对赋形合并之后的信号进行同步，提取各自天线的前导同步序列，根据前导同步序列和本地的同步序列得到各个天线的信噪比数值，根据得到的各个天线的信噪比数值计算接收波束赋形前总的信噪比数值；

提取各天线的数据段前导同步序列，根据数据段前导同步序列计算接收波束赋形后总的信噪比数值。

进一步地，所述方法，还包括：根据所述各个天线的信噪比数值筛选出已损坏的天线。

更进一步地，所述根据所述各个天线的信噪比数值筛选出已损坏的天线，包括：对所述各个天线的信噪比数值进行判断，在存在天线的信噪比数值小于平均信噪比数值的情形下，判定此根天线损坏。

进一步地，所述方法还包括：根据所述各天线的数据段前导同步序列计算波束赋形因子，根据所述波束赋形因子对接收信号进行加权合并，得到新的信噪比数值。

进一步地，所述方法还包括：根据所述接收波束赋形前总的信噪比数值和所述接收波束赋形后总的信噪比数值计算赋形增益。

更进一步地，所述根据所述接收波束赋形前总的信噪比数值和所述接收波束赋形后总的信噪比数值计算赋形增益，包括：

将所述接收波束赋形后总的信噪比数值和所述接收波束赋形前总的信噪比数值做减法运算，将得到的计算结果作为赋形增益。

进一步地，所述对赋形合并之后的信号进行同步，提取各自天线的前导同步序列，根据前导同步序列和本地的同步序列得到各个天线的信噪比数值，根据得到的各个天线的信噪比数值计算接收波束赋形前总的信噪比数值，包括：

对赋形合并之后的信号进行同步，同步确定之后，提取各天线的前导同步序列，根据接收的同步序列和本地的同步序列做矢量减法，得到各个天线的信噪比数值，根据得到的各个天线的信噪比数值计算接收波束赋形前总的信噪比数值。

在本发明另一实施例中，提供一种多天线接收赋形前后SNR测量方法，包括：

步骤201’：对阵列天线进行波束赋形处理；

在本发明实施例中，在本发明实施例中，在阵列天线接收到接收信号的情形下，将接收信号按照上次的赋形因子进行接收赋形，进一步地，在接收到接收信号之后通过加权合并，预先赋形加权合并，其中，赋形加权因子采用预存的赋形加权因子w1，w2，…wka，使得在有用信号上形成主波束。

本发明实施例中，由于估计最佳解需要的数据是含噪声的，通过采用加权合并后同步的方式，有利于提升有用信号功率。

步骤202’：对赋形合并之后的信号进行同步，提取各自天线的前导同步序列，根据前导同步序列和本地的同步序列得到各个天线的信噪比数值，根据得到的各个天线的信噪比数值计算接收波束赋形前总的信噪比数值；

对接收信号进行赋形处理，采用矢量相减的方法，根据赋形处理后的接收信号和本地参考信号，得到噪声信号。进一步地，将赋形处理后的接收信号与本地参考信号做矢量减法，将得到的计算结果作为噪声信号。

也就是说，接收信号按照上次的赋形因子进行接收赋形，赋形合并之后的信号进行同步，同步确定之后，提取各自天线的前导同步序列，然后根据接收的同步序列和本地的同步序列相关得到各个天线各自的SNR数值SNR1，SNR2，...SNRka。

在本发明实施例中，接收波束赋形前信噪比的计算方法如下：

amp＝mean(rms(x_ka(k)))./rms(d(k)),,ka＝1,2,...KA

d(k)＝d(k)*amp

Noise_ma(k)＝x_ka(k)-d(k)

进而得到接收波束赋形前信噪比

在本发明的另一个实施例中，还可以根据得到的各个天线的信噪比数值筛选出已损坏的天线。进一步地，对各天线的信噪比数值进行判断，在存在天线的信噪比数值小于平均信噪比数值的情形下，判定此根天线损坏，后续不再使用。即根据SNR数值大小，判断是否存在SNR明显低于平均SNR的情况，如果有，则说明此根天线损坏，后续不再使用。

例如：4天线中SNR测量结果分别为snr_meas＝-3.9853 13.6476 13.164212.6080，-3.9853显著小于-3.9853 13.6476 13.1642 12.6080的平均值，由此判断出第一根天线损坏。

步骤203’：提取各自天线的数据段前导同步序列，根据数据段前导同步序列计算接收波束赋形后总的信噪比数值；

本发明实施例中，接收波束赋形后信噪比的计算方法如下：

Noise_bf(k)＝d(k)-y(k)

接收波束赋形后信噪比为

步骤204’：根据接收波束赋形前总的信噪比数值和接收波束赋形后总的信噪比数值计算赋形增益。

在本发明实施例中，将接收波束赋形后总的信噪比数值和接收波束赋形前总的信噪比数值做减法运算，将得到的计算结果作为赋形增益。

本实施例中，赋形增益为snr_BF＝snr_Abf-snr_nobf，以此完成了赋形前后信号信噪比测量改善情况。

在本发明另一实施例中，提供一种多天线接收赋形前后SNR测量方法，包括：

步骤201”：对阵列天线进行波束赋形处理；

在本发明实施例中，在本发明实施例中，在阵列天线接收到接收信号的情形下，将接收信号按照上次的赋形因子进行接收赋形，进一步地，在接收到接收信号之后通过加权合并，预先赋形加权合并，其中，赋形加权因子采用预存的赋形加权因子w1，w2，…wka，使得在有用信号上形成主波束。

本发明实施例中，由于估计最佳解需要的数据是含噪声的，通过采用加权合并后同步的方式，有利于提升有用信号功率。

步骤202”：对赋形合并之后的信号进行同步，提取各自天线的前导同步序列，根据前导同步序列和本地的同步序列得到各个天线的信噪比数值，根据得到的各个天线的信噪比数值计算接收波束赋形前总的信噪比数值；

对接收信号进行赋形处理，采用矢量相减的方法，根据赋形处理后的接收信号和本地参考信号，得到噪声信号。进一步地，将赋形处理后的接收信号与本地参考信号做矢量减法，将得到的计算结果作为噪声信号。

也就是说，接收信号按照上次的赋形因子进行接收赋形，赋形合并之后的信号进行同步，同步确定之后，提取各自天线的前导同步序列，然后根据接收的同步序列和本地的同步序列相关得到各个天线各自的SNR数值SNR1，SNR2，...SNRka。

在本发明实施例中，接收波束赋形前信噪比的计算方法如下：

amp＝mean(rms(x_ka(k)))./rms(d(k)),,ka＝1,2,...KA

d(k)＝d(k)*amp

Noise_ma(k)＝x_ka(k)-d(k)

进而得到接收波束赋形前信噪比

步骤203”：提取各自天线的数据段前导同步序列，根据各自天线的数据段前导同步序列计算波束赋形因子，根据波束赋形因子对接收信号进行加权合并，得到新的信噪比数值，根据数据段前导同步序列计算接收波束赋形后总的信噪比数值。

本发明实施例中，接收波束赋形后信噪比的计算方法如下：

Noise_bf(k)＝d(k)-y(k)

接收波束赋形后信噪比为

根据本发明第二方面，提供一种多天线接收赋形前后SNR测量装置，包括：

赋形模块401，用于对阵列天线进行波束赋形处理；

在本发明实施例中，赋形模块401，用于在阵列天线接收到接收信号的情形下，将接收信号按照上次的赋形因子进行接收赋形，进一步地，在接收到接收信号之后通过加权合并，预先赋形加权合并，其中，赋形加权因子采用预存的赋形加权因子w1，w2，…wka，使得在有用信号上形成主波束。

本发明实施例中，由于估计最佳解需要的数据是含噪声的，通过采用加权合并后同步的方式，有利于提升有用信号功率。

第一信噪比数值计算模块402，用于对赋形合并之后的信号进行同步，提取各自天线的前导同步序列，根据前导同步序列和本地的同步序列得到各个天线的信噪比数值，根据得到的各个天线的信噪比数值计算接收波束赋形前总的信噪比数值；

本发明实施例中，第一信噪比数值计算模块402，对接收信号进行赋形处理，采用矢量相减的方法，根据赋形处理后的接收信号和本地参考信号，得到噪声信号。进一步地，将赋形处理后的接收信号与本地参考信号做矢量减法，将得到的计算结果作为噪声信号。

也就是说，接收信号按照上次的赋形因子进行接收赋形，赋形合并之后的信号进行同步，同步确定之后，提取各自天线的前导同步序列，然后根据接收的同步序列和本地的同步序列相关得到各个天线各自的SNR数值SNR1，SNR2，...SNRka。

在本发明实施例中，接收波束赋形前信噪比的计算方法如下：

amp＝mean(rms(x_ka(k)))./rms(d(k)),,ka＝1,2,...KA

d(k)＝d(k)*amp

Noise_ma(k)＝x_ka(k)-d(k)

进而得到接收波束赋形前信噪比

在本发明的另一个实施例中，本装置还可以根据得到的各个天线的信噪比数值筛选出已损坏的天线。进一步地，对各天线的信噪比数值进行判断，在存在天线的信噪比数值小于平均信噪比数值的情形下，判定此根天线损坏，后续不再使用。即根据SNR数值大小，判断是否存在SNR明显低于平均SNR的情况，如果有，则说明此根天线损坏，后续不再使用。

例如：4天线中SNR测量结果分别为snr_meas＝-3.9853 13.6476 13.164212.6080，-3.9853显著小于-3.9853 13.6476 13.1642 12.6080的平均值，由此判断出第一根天线损坏。

第二信噪比数值计算模块403，用于提取各天线的数据段前导同步序列，根据数据段前导同步序列计算接收波束赋形后总的信噪比数值。

本发明实施例中，第二信噪比数值计算模块403接收波束赋形后信噪比的计算方法如下：

Noise_bf(k)＝d(k)-y(k)

接收波束赋形后信噪比为

在本发明的另一个实施例中，本装置还包括：根据各自天线的数据段前导同步序列计算波束赋形因子，根据波束赋形因子对接收信号进行加权合并，得到新的信噪比数值。

在本发明另一实施例中，提供一种多天线接收赋形前后SNR测量装置，包括：

赋形模块401’，用于对阵列天线进行波束赋形处理；

在本发明实施例中，赋形模块401’，用于在阵列天线接收到接收信号的情形下，将接收信号按照上次的赋形因子进行接收赋形，进一步地，在接收到接收信号之后通过加权合并，预先赋形加权合并，其中，赋形加权因子采用预存的赋形加权因子w1，w2，…wka，使得在有用信号上形成主波束。

本发明实施例中，由于估计最佳解需要的数据是含噪声的，通过采用加权合并后同步的方式，有利于提升有用信号功率。

第一信噪比数值计算模块402’，用于对赋形合并之后的信号进行同步，提取各自天线的前导同步序列，根据前导同步序列和本地的同步序列得到各个天线的信噪比数值，根据得到的各个天线的信噪比数值计算接收波束赋形前总的信噪比数值；

本发明实施例中，第一信噪比数值计算模块402’对接收信号进行赋形处理，采用矢量相减的方法，根据赋形处理后的接收信号和本地参考信号，得到噪声信号。进一步地，将赋形处理后的接收信号与本地参考信号做矢量减法，将得到的计算结果作为噪声信号。

也就是说，接收信号按照上次的赋形因子进行接收赋形，赋形合并之后的信号进行同步，同步确定之后，提取各自天线的前导同步序列，然后根据接收的同步序列和本地的同步序列相关得到各个天线各自的SNR数值SNR1，SNR2，...SNRka。

在本发明实施例中，接收波束赋形前信噪比的计算方法如下：

amp＝mean(rms(x_ka(k)))./rms(d(k)),,ka＝1,2,...KA

d(k)＝d(k)*amp

Noise_ma(k)＝x_ka(k)-d(k)

进而得到接收波束赋形前信噪比

在本发明的另一个实施例中，本装置还可以根据得到的各个天线的信噪比数值筛选出已损坏的天线。进一步地，对各天线的信噪比数值进行判断，在存在天线的信噪比数值小于平均信噪比数值的情形下，判定此根天线损坏，后续不再使用。即根据SNR数值大小，判断是否存在SNR明显低于平均SNR的情况，如果有，则说明此根天线损坏，后续不再使用。

例如：4天线中SNR测量结果分别为snr_meas＝-3.9853 13.6476 13.164212.6080，-3.9853显著小于-3.9853 13.6476 13.1642 12.6080的平均值，由此判断出第一根天线损坏。

第二信噪比数值计算模块403’，用于提取各自天线的数据段前导同步序列，根据数据段前导同步序列计算接收波束赋形后总的信噪比数值；

本发明实施例中，接收波束赋形后信噪比的计算方法如下：

Noise_bf(k)＝d(k)-y(k)

接收波束赋形后信噪比为

在本发明的另一个实施例中，本装置还包括，根据各自天线的数据段前导同步序列计算波束赋形因子，根据波束赋形因子对接收信号进行加权合并，得到新的信噪比数值。

增益模块204’，用于根据接收波束赋形前总的信噪比数值和接收波束赋形后总的信噪比数值计算赋形增益。

在本发明实施例中，增益模块204’，用于将接收波束赋形后总的信噪比数值和接收波束赋形前总的信噪比数值做减法运算，将得到的计算结果作为赋形增益。

本实施例中，赋形增益为snr_BF＝snr_Abf-snr_nobf，以此完成了赋形前后信号信噪比测量改善情况。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。

应当理解，以上借助优选实施例对本发明的技术方案进行的详细说明是示意性的而非限制性的。本领域的普通技术人员在阅读本发明说明书的基础上可以对各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。