一种左旋右旋信号极化合成方法与流程

本发明涉及信号合成技术领域，具体来说，涉及一种左旋右旋信号极化合成方法。

背景技术：

在实际工作中，信号合成效果受到多方面的影响，其中加权系数计算精度、同频同相调整精度对合成增益影响很大。在两路信号信噪比相差不大时，最大比合成比等增益合成和选择合成效果要好，但是在两路信号信噪比相差比较大时，由于受加权系数计算精度和同频同相调整精度影响，最大比合成效果不一定比选择合成效果好，什么时候选择最大比合成，什么时候选择选择合成也是要考虑的问题。

因此，亟需一种左旋右旋信号极化合成方法。

针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现要素：

针对相关技术中的问题，本发明提出一种左旋右旋信号极化合成方法，以克服现有相关技术所存在的上述技术问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种左旋右旋信号极化合成方法，包括，包括以下步骤：

步骤s1，确定两路输入信号，并进行估计信噪比，其包括确定两路输入信号信噪比差值；

步骤s2，判断两路输入信号信噪比差值是否大于设定值，其若大于设定值则进行选择其中信噪比较高一路作为合成后信号，若两路输入信号信噪比差值包含在设定值内则进行合成；

步骤s3，进行对两路输入信号进行加权，其包括确定两路信号输入噪声功率谱密度；

步骤s4，同频同相调整，确定信号极化合成。

进一步的，包括以下步骤：

在信号带宽内任意取频段[ω3,ω4]；

确定信号加噪声的单位带宽功率，表示为：

确定信号的单位带宽功率，表示为：

确定信噪比估计，表示为：

进一步的，包括如下步骤：

确定两路信号分别为sl(t)和sr(t)，表示如下：

sl(t)＝alcos(ωlt+φ+θl)+nl

sr(t)＝arcos(ωrt+φ+θr)+nr

其中，al和ar分别为左旋和右旋信号的幅度；ωl和ωr分别为左旋和右旋信号的中心频率；θl和θr分别为左旋和右旋信号的初始相位；nl和nr分别为叠加在左旋和右旋信号上的高斯白噪声；φ为调制数据信息；

左旋信号表示为：

sl(t)＝acos(ωlt+φ+θl)+nl

右旋信号表示为：

sr(t)＝acos(ωrt+φ+θr)+nr

开始时左旋本地信号同相支路，表示为：

il＝2cos(ωt)

其正交支路，表示为：

ql＝2sin(ωt)

右旋本地同相支路，表示为：

ir＝2cos(ωt)

其正交支路，表示为：

qr＝2sin(ωt)

其中，ω为本地载波频率，其本地载波初始相位为零。

进一步的，包括步骤：

其左旋信号经过正交下变频后，同相支路(i支路信号)表示为：

li＝acos((ωl―ω)t+φ+θl)+acos((ωl+ω)t+φ+θl)+2nl*cos(ωt)

正交支路(q支路信号)表示为：

lq＝asin((ω―ωl)t―φ―θl)+asin((ωl+ω)t+φ+θl)+2nl*sin(ωt)

其右旋信号经过正交下变频后，同相支路信号，表示为：

ir＝acos((ωr―ω)t+φ+θr)+acos((ωr+ω)t+φ+θr)+2nr*cos(ωt)

正交支路信号，表示为：

qr＝asin((ω―ωr)t―φ―θr)+asin((ωr+ω)t+φ+θr)+2nr*sin(ωt)

其左旋混频信号经过滤波后，高频信号被滤除，同相信号，表示为：

il＝acos((ωl―ω)t+φ+θl)+nli

正交信号，表示为：

ql＝asin((ω―ωl)t―φ―θl)+nlq

其右旋混频信号经过滤波后，高频信号被滤除，同相信号，表示为：

ir＝acos((ωr―ω)t+φ+θr)+nri

正交信号，表示为：

qr＝asin((ω―ωr)t―φ―θr)+nrq

其中，nli、nlq、nri和nrq表示为滤波后的噪声。

对两路信号的左旋和右旋信号作互相关后，表示为：

il*ir+ql*qr＝a²cos((ωr―ωl)t+θr―θl)+ni

ql*ir―il*qr＝a²sin((ωr―ωl)t+θr―θl)+nr

其中，ni和nr为噪声。

进一步的，所述信号极化合成，表示如下：

其中，c1+c2＝1。

本发明的有益效果：

本发明提供左旋右旋信号极化合成方法，通过确定两路输入信号，并进行估计信噪比，判断两路输入信号信噪比差值是否大于设定值，其若大于设定值则进行选择其中信噪比较高一路作为合成后信号，若两路输入信号信噪比差值包含在设定值内则进行合成；进行对两路输入信号进行加权，进行同频同相调整，确定信号极化合成，实现两路信号信噪比的大小和合成增益的关系，并确定选择最大比合成还是选择合成，应用范围广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明实施例的一种左旋右旋信号极化合成方法的流程示意图；

图2是根据本发明实施例的一种左旋右旋信号极化合成方法的场景应用示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

根据本发明的实施例，提供了一种左旋右旋信号极化合成方法。

如图1-图2所示，根据本发明实施例的左旋右旋信号极化合成方法，包括以下步骤：

步骤s1，确定两路输入信号，并进行估计信噪比，其包括确定两路输入信号信噪比差值；

步骤s2，判断两路输入信号信噪比差值是否大于设定值，其若大于设定值则进行选择其中信噪比较高一路作为合成后信号，若两路输入信号信噪比差值包含在设定值内则进行合成；

步骤s3，进行对两路输入信号进行加权，其包括确定两路信号输入噪声功率谱密度；

步骤s4，同频同相调整，确定信号极化合成。

其中，包括以下步骤：

在信号带宽内任意取频段[ω3,ω4]；

确定信号加噪声的单位带宽功率，表示为：

确定信号的单位带宽功率，表示为：

确定信噪比估计，表示为：

其中，所述同频同相调整，包括如下步骤：

确定两路信号分别为sl(t)和sr(t)，表示如下：

sl(t)＝alcos(ωlt+φ+θl)+nl

sr(t)＝arcos(ωrt+φ+θr)+nr

其中，al和ar分别为左旋和右旋信号的幅度；ωl和ωr分别为左旋和右旋信号的中心频率；θl和θr分别为左旋和右旋信号的初始相位；nl和nr分别为叠加在左旋和右旋信号上的高斯白噪声；φ为调制数据信息；

左旋信号表示为：

sl(t)＝acos(ωlt+φ+θl)+nl

右旋信号表示为：

sr(t)＝acos(ωrt+φ+θr)+nr

开始时左旋本地信号同相支路，表示为：

il＝2cos(ωt)

其正交支路，表示为：

ql＝2sin(ωt)

右旋本地同相支路，表示为：

ir＝2cos(ωt)

其正交支路，表示为：

qr＝2sin(ωt)

其中，ω为本地载波频率，其本地载波初始相位为零。

其中，进一步包括步骤：

其左旋信号经过正交下变频后，同相支路(i支路信号)表示为：

li＝acos((ωl―ω)t+φ+θl)+acos((ωl+ω)t+φ+θl)+2nl*cos(ωt)

正交支路(q支路信号)表示为：

lq＝asin((ω―ωl)t―φ―θl)+asin((ωl+ω)t+φ+θl)+2nl*sin(ωt)

其右旋信号经过正交下变频后，同相支路信号，表示为：

ir＝acos((ωr―ω)t+φ+θr)+acos((ωr+ω)t+φ+θr)+2nr*cos(ωt)

正交支路信号，表示为：

qr＝asin((ω―ωr)t―φ―θr)+asin((ωr+ω)t+φ+θr)+2nr*sin(ωt)

其左旋混频信号经过滤波后，高频信号被滤除，同相信号，表示为：

il＝acos((ωl―ω)t+φ+θl)+nli

正交信号，表示为：

ql＝asin((ω―ωl)t―φ―θl)+nlq

其右旋混频信号经过滤波后，高频信号被滤除，同相信号，表示为：

ir＝acos((ωr―ω)t+φ+θr)+nri

正交信号，表示为：

qr＝asin((ω―ωr)t―φ―θr)+nrq

其中，nli、nlq、nri和nrq表示为滤波后的噪声。

对两路信号的左旋和右旋信号作互相关后，表示为：

il*ir+ql*qr＝a²cos((ωr―ωl)t+θr―θl)+ni

ql*ir―il*qr＝a²sin((ωr―ωl)t+θr―θl)+nr

其中，ni和nr为噪声。

另外，具体的，fpga计算出的非相干信号能量、噪声能量，分为左旋和右旋，同时上报软核，并实时做比较和选择。若两个支路的信号能量差值大于4db，则选择信号强的输出，否则选择合成后的信号输出。

其中，表示如下：

其中，c1+c2＝1。

另外，具体的，两路信号在进行合并时，需要对两路信号进行合适的加权，加权值的大小由两路信号的信噪比决定。如果两路信号输入噪声功率谱密度相同，两路信号的信噪比之比就由两路信号中有用信号的功率大小决定。

具体的，以单音信号为例介绍信噪比估计方法：

对于单音信号，因为合成是在解调之前完成，因此还没有完成对载波的跟踪，采用fft分析的方法完成载波功率估计，具体实现方法如下。

(1)对下变频滤波后的两路信号进行复数fft分析，在分析的时间内，如果多普勒值变化不大，fft分析结果中会有一较高值出现，从而实现信号能量聚集，fft分析的时间长短由多普勒变化率大小和输入信噪比大小共同决定，在某些情况下还要进行非相干累加；(2)对fft分析的结果求能量；(3)对分析能量的结果进行多次非相干累加；(4)对两路信号非相干累加的结果求最大值。最大值的大小可以代表信号中有用信号功率的大小。通过上述方法计算出两路有用信号的功率。根据此两路信号的大小计算出加权系数，并完成agc控制。

综上所述，借助于本发明的上述技术方案，提供左旋右旋信号极化合成方法，通过确定两路输入信号，并进行估计信噪比，判断两路输入信号信噪比差值是否大于设定值，其若大于设定值则进行选择其中信噪比较高一路作为合成后信号，若两路输入信号信噪比差值包含在设定值内则进行合成；进行对两路输入信号进行加权，进行同频同相调整，确定信号极化合成，实现两路信号信噪比的大小和合成增益的关系，并确定选择最大比合成还是选择合成，不受调制信号类型影响，应用范围广。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。