[发明专利]多径信号的同步误差处理方法以及处理装置

说明书

技术领域

本发明涉及数字通信技术领域，更具体的，本发明涉及一种多径信号的同步误差处理方法以及处理装置。

背景技术

在无线通信领域，多径是指信号在从发射极传输至接收机的过程中，可能会经由不同的通信路径。大气层对电波的散射、电离层对电波的反射和折射，以及山峦、建筑等地表物体对电波的反射都可能造成多径传播。如图1所示，信号经由三条路径从发射极达到接收机，其中路径1以及路径2均经过了反射到达，而路径3是直接到达，这三条路径的信号延时不同，衰减也不相同。因此如果发射信号为S(t)，其中S是信号幅度，t是信号的时间常数，那么接收到的信号实际上是多径信号R(t)＝a₁S(t-t₁)，a₂S(t-t₂)，a₃S(t-t₃)；其中a_xS是各条路径的幅度，而t_x是各条路径的延迟。通常各条路径中选择幅度最大的称之为主径，其他的为副径。如果接收机处于运动状态，每条路径的幅度、延时甚至旋转速率都会随时间变化，这种情况称之为时变信道。原来幅度较大的主径可能会逐渐衰弱，其他的副径则可能逐渐增强，因此如果要在时变情况下选取主径，需要在各条路径之间进行切换。

通信系统中同步具有相当重要的地位，通信系统能否有效地、可靠地工作，在很大程度上依赖于有无良好的同步系统。常见的同步类型包括定时同步、载波同步，而根据具体同步机制还分为前向型同步和反馈型同步。例如图2提供了一个采样、反馈型定时同步的数字通信接收机，其中，为了恢复发送端发送的信息，解调器的输出必须以符号速率周期性地在精确的抽样时刻上抽样，每个符号间隔至少抽样一次。因此，要求在接收端必须有一个与发送端同频同相的采样时钟来对接收到的数据进行采样，上述在接收机中提取这种时钟信号并进行的处理过程即同步过程。

当接收机的采样单元101对接收信号进行采样后，先依次经过自动增益控制单元102调节信号的幅度，经过混频器103调整信号的中心频率，经过抗混叠滤波器104去除带外干扰，然后进入定时同步阶段。

所述定时同步由一个锁相环路和插值器106构成的反馈回路完成，具体方法包括：首先，进行定时误差提取，即提取采样偏差；然后，环路滤波器去除定时误差中的噪声；NCO数控振荡器根据去除噪声后的定时误差，产生插值器106所需的控制信号；最后，插值器根据上述控制信号将采样信号变换到原始发射信号的符号率或其整数倍上。

类似的，在进行载波同步时，接收机需要提取信号的载波频率或相位误差，经过滤波操作后控制本地振荡器和混频器，将接收到的信号调制到所需的频带上。具体的，使得调制后的信号中心频率与发射信号的中心频率尽量相等。

在上述的各种同步机制中，最重要的环节是同步误差提取(例如提取采样偏差或载波相位误差)，此环节需要克服噪声干扰以及多径的影响而准确的获取同步误差。当存在多径的情况时，现有的同步误差处理方法是，选取主径，并以主径的信号为基准进行同步误差的提取。其原因是主径的信号幅度最大，所携带同步信息的信噪比最高。

现有的同步误差处理方法存在如下问题：仅选取主径的信号进行同步误差的提取，而忽略其他副径的信号所携带的同步信息，并不能准确还原原始的发射信号。尤其在多径中，各条路径的幅度差别不大时，根据上述同步误差处理方法存在较大偏差。其次，在时变信道中主径处于变化的状态，之前选取的主径可能会逐渐衰减，以至于无法继续提供可靠的同步信息，而需要接收机动态估计信道特性，并将同步误差的来源切换到新的主径。然而进行主径的切换，需要非常复杂的状态控制机制，且难以应对信号切换时因旧主径和新主径所携带同步信息的相位不相同而产生的突变情况。

发明内容

本发明解决的是现有的多径信号的同步误差处理方法，所存在的同步信息不全面，同步偏差较大，且难以满足时变信道中主径切换的问题。

本发明提供的同步误差的处理方法，包括：分别提取多径信号中各条路径信号的同步误差；对所述各条路径信号的同步误差进行加权处理得到加权同步误差。

其中，所述对各条路径信号的同步误差进行加权处理包括：将各条路径信号的同步误差先乘以相对应的加权因子然后相加获得加权同步误差。

可选的，所述加权因子可以通过平均加权法获得，包括：以多径信号中所包含的路径总数的倒数作为各条路径信号相应的加权因子。

可选的，所述加权因子可以通过幅度加权法获得，包括：各路径信号的幅度相对于各路径信号的幅度和的比值作为该路径信号相应的加权因子。