[发明专利]加性噪声环境下数字通信的提高信噪比的信号处理方法

说明书

本发明公开了一种加性噪声环境下数字通信的提高信噪比的信号处理方法，该方法通过对数字编码信号进行调制，对接收到的含加性噪声的已调信号进行时域平移和反相相加，从而抵消噪声和放大有用信号，提高信噪比；并且，该信号处理方法具有数据传输速度快，效果明显的优点，同时数据处理过程简单、易于实现，不需要依赖于额外的噪声生成或采集电路或专用芯片，也不需要依赖傅里叶变换等复杂的频域处理和算法，因此对终端设备的硬件构成和处理性能要求都较低，通用性强，能够在众多数字通信应用场景中普遍适用。

技术领域

本发明涉及数字通信技术领域，具体涉及加性噪声环境下数字通信的提高信噪比的信号处理方法。

背景技术

数字通信（Digital Telecommunications）是用数字信号作为载体来传输消息，或用数字信号对载波进行数字调制后再传输的通信方式。它可传输电报、数字数据等数字信号，也可传输经过数字化处理的语声和图像等模拟信号。

数字通信过程中，通常由发送端将需要发送的有用信息进行信源编码成为数字编码信号，或者直接从数字信号源获得携带有用信息的数字编码信号，然后在发送端将数字编码信号进行调制编码成为适合于信道传输的信号，即已调信号，发送到通信传输所使用的通信信道上，传输到接收端，然后由接收端对接收到的信号进行相反的解调和解码转换，得到数字编码信号中所携带的有用信息。但在通信信道上，往往不可避免的存在加性噪声。例如，在移动支付的近场通信技术中经常要用到声波数据通信，比如作为发送端的手机等便携终端的喇叭所发出的带编码信息的声波，作为接收端的另一便携终端或阅读器通过麦克风采集声波后进行解调、解码后读取到编码信息，但由于声波传播容易被各种环境噪声（如商场人声、背景音乐、地铁机车声、广播声等环境杂音）所干扰，这种环境噪声就是典型的加性噪声。加性噪声的存在会导致接收信号的信噪比降低，从而直接影响接收端对数字编码信号的解码识别，导致出现误码，因此对加性噪声的降噪、提升信噪比的处理，在数字通信过程中是非常必要的。

要提升信噪比，最直接的方式是对接收信号进行降噪处理。现有技术中经常用到的降噪处理技术，最为简单的方式是依靠硬件电路或软件处理等方式执行常规的滤波降噪处理方法，但效果往往不理想。目前用得更多的一种降噪方法，是依靠相对复杂的傅里叶变换等数据计算处理方法，在信号中提取有用成分，达到降噪目的，但这类方法计算复杂且数据处理量大，对终端设备的处理能力要求高，并且效果也不是很理想。用得较多的另一种降噪方法，是依靠有源降噪处理的思路，接收端除了接收发送端传输的信号之外，还额外单独生成或采集噪声信号，例如通过双麦克风或多麦克风阵列来提取背景噪声，进而用上述各种复杂变换和算法或双麦克风（多麦克风）降噪硬件处理芯片来进行降噪；这类方法的降噪效果有所提升，但增加了麦克风、降噪芯片等针对于噪声额外生成或采集以及处理的相关硬件电路，而且在不同的信道传输环境之下，噪声生成或采集电路的具体设计和布局要求也随之不同，如果设计和布局不合理，容易导致携带有用信息的已调信号减弱，或者引入额外的残留噪声而导致信噪比降低，从而对降噪算法和处理的效果造成很大影响，同时，目前市场上现有的绝大多数便携终端设备（例如手机、平板电脑、低功耗笔记本电脑，便携式POS机等）也不具备多麦克风等额外的噪声生成或采集电路，即便是专门设计了噪声生成或采集电路的专用设备，在设备定型量产后，其电路设计和布局也不可能随着应用传输环境的不同而相应改变，这些因素大大制约了这类降噪方法在例如声波通信近场支付等很多应用场景下的推广。

因此，如何找到一种处理较为简单、对终端设备的硬件构成和处理性能要求都较低的加性噪声降噪方案，提升信噪比，使其能够在较为广泛的加性噪声环境下数字通信应用场景中得以推广普及，成为了数字通信技术研究的一个重要课题。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于提供加性噪声环境下数字通信的提高信噪比的信号处理方法，该方法不但可以有效降低数字通信信道中夹杂进入的加性噪声，更重要的是，携带有用信息的已调信号在处理过程中不仅不会被减弱，还能有效得到增强甚至倍增，从而使得信噪比得以提高，并且提高信噪比处理过程简单易行，对终端设备的硬件构成和处理性能要求都较低。