[发明专利]一种多信号流的信号合成方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及信号处理技术领域，尤其涉及一种多信号流的信号合成方法及装置。

背景技术

随着无线通信的使用范围越来越广泛，使得无线信号越来越密集，电磁环境越来越复杂，造成某些应用环境(如非合作通信)的接收信号变得越来越微弱。其中，随着人类对深空探索的逐渐深入，深空航天器离地球的距离越来越远，到达地面的信号变得越来越微弱，且使用大口径天线仍难以实现信号的有效接收，因此需要找出一种能够提高接收信号信噪比(Signal-to-Noise Ratio，SNR)的方法来解决这一问题，而多天线信号合成技术是提高接收信号信噪比的一种有效方法，它通过对接收同一信号的多个天线信号进行合成，以达到提高信号信噪比的目的。

理想的信号合成效果指的是合成输出的SNR为所有接收天线SNR之和，由最大合成信号SNR(Maximizing the Combined Output Signal-to-Noise Ratio，MC0SNR)准则可知，得到该理想合成SNR的条件为：各天线信号的权值在相位上使得各信号相位对齐，在幅度上正比于各加权信号幅度和噪声方差的比值。

因此多天线信号合成的关键技术主要可分为参数差异估计与补偿、权值估计与信号合成两个部分。参数估计与补偿主要完成接收信号间频差和时差的估计与补偿工作；权值估计与信号合成主要完成权值的估计，利用该权值实现信号间相差和幅度差的补偿，以将补偿后的信号加权求和得到合成信号。其中，接收信号间频差和时差可通过频率预校正和根据地理位置的时差预校正等方法得到解决。而权值可分为权值相位和权值幅度，而权值幅度可根据天线口径或天线增益直接得到，当然也可通过估计算法得到，在各路信号接收质量(即信噪比)相差不大时，权值幅度对合成性能的影响较小；权值相位却直接影响合成效果，故必须通过信号处理算法进行校准，因此相位校准对齐是信号合成实现方案中必不可缺的基本步骤，也是最为重要的步骤。

在现有的相位估计补偿算法中的SUMPLE算法中，该算法的权值相位从0开始迭代，每次轮流N_a个天线中的一个，通过将每个天线与由其余N_a-1天线的加权和信号进行互相关(共轭相乘)，以获得权值相位，N_a表示天线总数。每次迭代后，前一个权值相位被新的权值相位所代替，经过几次迭代后算法总是从随机状态收敛。SUMPLE算法合成性能与天线数量、每次迭代的信号长度以及各路信号信噪比有关。

参见图1所示的SUMPLE算法处理示意图，主要是依次对每根天线连续接收的一段数据进行处理，即是将每根天线接收的一段信号与其余信号段的加权和(称为“伪参考信号”)作互相关(共轭相乘)，每根天线的接收信号(每路输入信号)均为长为X个采样点的一段信号，X为整数，X≥1。该算法可归纳为以下几个步骤：

(1)、首先对每根天线接收到的每段信号加权(补偿相位)，而后对加权后的所有信号求和以得到信号加权和，每段信号对应的权值来自上一段数据的权值(相位)计算结果。

(2)、将每路每段信号加权和与所有信号加权和相减构造出N个“伪参考信号”，再利用“伪参考信号”与各路信号计算互相关(共轭相乘)；图中的“相关”表示“一段数据的互相关运算”，即为一段信号中的每个信号分别与对应的“伪参考信号”进行共轭乘积后得到X个乘积。

(3)、将各路获取的X个乘积取平均值后，对各个平均值进行模值归一化后即为新得到的权值(相位)计算结果。

但在SUMPLE算法中，由于各路信号的相位均向“伪参考信号”靠拢，而“伪参考信号”的相位在低SNR时会随着时间变化，造成在低SNR下存在相位漂移问题，且由于信号参考不同，使得每段信号的相位对齐到不同的参考相位，造成段与段之间的相位不连续，从而利用该相位进行信号合成将降低合成信号的质量。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种多信号流的信号合成方法及装置，以实现提高合成信号质量的目的。

为实现上述目的，本发明提供了一种多信号流的信号合成方法，包括：

在每个采样周期内，利用N个天线同时接收N路第一信号，其中，N为整数，N≥1；

将所述N路第一信号写入对应的N个缓存区，并根据所述写入的缓存地址从第一缓存出口与第二缓存出口分别输出N路第二信号和N路第三信号；

分别对所述N路第一信号中的每不同两路信号进行共轭相乘处理，以获取M个第一共轭乘积，并分别对所述N路第二信号中的每不同两路信号进行共轭相乘处理，以获取M个第二共轭乘积，其中，M为整数，M≥1；