信号处理方法及装置与流程

本发明涉及信号处理领域，具体来说，涉及一种信号处理方法及装置。
背景技术：
：同步是一切通信体制正常通信的前提，为了达到较好的时间同步性能，一般采用滑动相关的方法，计算接收序列与预存序列的相关值，然后求底噪，之后用相关值与底噪的比值和门限进行对比，如果大于门限，则认为检测到了同步点，反之，则没有。这种方法称为全字长的时间同步方法，参见图1为联合相关数为N时候的时间同步模块示意图，图1中D为一个突发在当前接收信号采样率下的样点数，N为联合相关数目，时延0＝(N-1)D，时延1＝(N-2)D，…，时延N-1＝0。N组本地序列分别对应帧结构中突发#0、突发#1、突发#2、…突发#N-1使用的Midamble码所生成的本地序列。接收信号首先与N组本地预存序列进行相关值的计算，之后对N组相关值平方结果进行叠加，进而把叠加结果送入底噪计算和检测判决模块，最后取得时间同步位置。图中所示为单根接收天线的同步模块，若为多根接收天线，则每根天线都经过图中所示的相关结果计算模块，最后把多根天线的相关叠加结果一起送入叠加模块进行底噪计算和检测判决模块。符号位量化的同步方法是指对接收序列进行符号位量化，在实现中只需一位字长便可表示接收序列，符号位运算大大降低了开发复杂度。各通信体制通常采用的时间同步方案为全字长的时间同步方法，即直接计算接收训练序列与预存序列的相关值，然后求底噪，之后用相关值与底噪的比值和门限进行比对，如果大于门限，则认为检测到了同步点，反之，则没有。此门限为通过仿真获取，并与实际环境有关。但是，实际环境中会出现抖动剧烈的时域脉冲干扰，在这种通信环境比较恶劣的时候，全字长的时间同步算法由于在计算过程中会因为抖动剧烈的干扰 的存在，使得相关得到的功率值较大而超过门限，被误判为同步点，使得误判概率增大，从而恶化时间同步性能。由此，恶劣环境下的全字长时间同步算法失效，失效原因为接收序列的功率抖动。符号位量化的时间同步算法通过对接收序列进行符号位量化，使得相关结果不受接收序列功率抖动的影响，并且，在实现中只需一位字长便可表示接收序列，并大大降低了开发复杂度。仿真某数据在全字长和符号位两种同步方法下的相关值对比结果，参见图2和图3。符号位量化的方法可以有效改善恶劣环境下的时间同步性能，但是相比于全字长方法，符号位量化方法在接收信号方面丢失了更多的幅度信息。因此，在无干扰的情况下，符号位量化的方法会恶化时间同步的性能。也即，全字长的时间同步算法适用于无干扰的环境，符号位量化的方法适用于抖动干扰的环境。当突发脉冲干扰、单音干扰和宽带干扰同时存在的时候，单纯的全字长方法或符号位量化方法都会恶化时间同步的性能。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，本发明提出一种信号处理方法及装置，能够适用于多种干扰环境并存的情况下，可以有效提高系统的时间同步性。本发明的技术方案是这样实现的：根据本发明的一个方面，提供了一种信号处理方法。该信号处理方法包括：检测当前环境的干扰类型；根据干扰类型选择与干扰类型对应的抗干扰处理方法。其中，检测当前环境的干扰类型包括：检测当前环境是否存在时域脉冲干扰。其中，根据干扰类型选择与干扰类型对应的抗干扰处理方法包括：当当前环境存在时域脉冲干扰的情况下，通过符号位量化的方法进行抗干 扰处理。其中，根据干扰类型选择与干扰类型对应的抗干扰处理方法进一步包括：当当前环境不存在时域脉冲干扰的情况下，通过全字长同步方法进行抗干扰处理。此外，检测当前环境是否存在时域脉冲干扰包括：将一个时隙长度的数据分为M个检测窗，M≥0；计算每个检测窗的平均功率值Pm；计算每个检测窗的采样点的功率值若当前检测窗的则判定当前检测窗存在时域脉冲干扰，其中a为一预定门限值；若数据中存在时域脉冲干扰的检测窗的数量大于检测窗总数的一半，则判定当前环境存在时域脉冲干扰。根据本发明的另一方面，还提供了一种信号处理装置，该装置包括：检测模块，用于检测当前环境的干扰类型；选择模块，用于根据干扰类型选择与干扰类型对应的抗干扰处理方法。其中，检测模块进一步用于检测当前环境是否存在时域脉冲干扰。其中，选择模块包括：第一处理子模块，用于当当前环境存在时域脉冲干扰的情况下，通过符号位量化的方法进行抗干扰处理。其中，选择模块进一步包括：第二处理子模块，用于当当前环境不存在时域脉冲干扰的情况下，通过全字长同步方法进行抗干扰处理。此外，检测模块进一步包括：划分子模块，用于将一个时隙长度的数据分为M个检测窗，M≥0；第一计算子模块，用于计算每个检测窗的平均功率值Pm；第二计算子模块，用于计算每个检测窗的采样点的功率值第一判定模块，用于若当前检测窗的则判定当前检测窗存在时域脉冲干扰，其中a为一预定门限值；第二判定模块，用于若数据中存在时域脉冲干扰的检测窗的数量大于检测 窗总数的一半，则判定当前环境存在时域脉冲干扰。本发明通过对干扰类型进行判断，依据判决的结果，选择相应的同步方案，能够有效改善突发脉冲干扰、单音干扰和宽带干扰条件下时间同步不准确或无法同步的问题，适用于突发脉冲干扰、单音带干扰和宽带干扰并存的环境，大大提升了时间同步的性能，从而提升系统性能。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是现有技术中联合相关数为N时候的时间同步模块的示意图；图2是现有技术中某数据的全字长同步相关值的仿真示意图；图3是现有技术中某数据的符号位量化同步相关值的仿真示意图；图4是本发明实施例的信号处理方法的流程示意图；图5是根据本发明实施例的信号处理方法的流程图；图6是根据本发明实施例的添加脉冲干扰后的时域接收信号波形示意图；图7是根据本发明实施例的在进行干扰检测并进行抗干扰后的时域接收信号波形示意图；图8是根据本发明实施例的突发结构的示意图；图9是根据本发明实施例的信号处理装置的框图。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。基于现有技术中出现的问题，发明人发现由于两种时间同步相关方法对于不同的干扰形式有各自的优势：对于突发抖动剧烈的脉冲干扰，符号位量化方 法的抗干扰效果比较好，对于其他诸如单音、宽带等干扰，由于符号位量化的方法使得幅度信息丢失，其性能要差于全字长同步方法。基于以上原因，可以提出一种解决方案即考虑在同步之前首先进行干扰类型判断，然后基于干扰类型判决的结果进行相关模式选择，当时域干扰检测完成之后，根据脉冲干扰检测的结果，如果检测到脉冲干扰，使用符号位量化法，如果没有检测到脉冲干扰，使用全字长法，之后进行时间同步。其流程如图4所示，对于时间同步抗干扰方案图4中的数据存储部分，由于在没有找到准确的同步点之前，如果按照每次一个突发长度做干扰检测，无法保证选取的数据段内包含全部完整的同步序列，因此，每次将做完干扰检测后的数据放到缓冲区中存储，进行滑动相关时，同步窗口依次滑过每个干扰检测后的数据块，待同步窗口滑动出前面的数据时，可在该缓冲区中丢弃该数据块。根据本发明的实施例，提供了一种信号处理方法。如图5所示，根据本发明实施例的信号处理方法包括：步骤S501，检测当前环境的干扰类型；步骤S503，根据干扰类型选择与干扰类型对应的抗干扰处理方法。具体的，在检测当前环境的干扰类型时可以检测当前环境是否存在时域脉冲干扰。如果检测到当前环境存在时域脉冲干扰，则通过符号位量化的方法进行抗干扰处理。如果检测到当前环境不存在时域脉冲干扰，则通过全字长同步方法进行抗干扰处理。其中，在检测当前环境是否存在时域脉冲干扰时可以通过检测算法实现，具体步骤如下：A：将一个时隙长度的数据分为M个检测窗，M≥0；B：求出每个窗m(m＝0,1,…,M-1)的平均功率值Pm；C：求出每个窗内各采样点的功率值D：对于每个窗m，对比与aPm(其中系数a通过仿真得到，门限值跟典型环境下的干扰类型如个数、持续时间、强度等有直接关系，因此门限的选取还需要结合实际情况考虑)的大小；E：对于每个窗m，如果存在则认为本窗内检测到时域脉冲干扰，反之，则认为本窗内没有检测到时域脉冲干扰；F：如果检测到脉冲干扰的窗的数目多于总窗数的一半，则认为有脉冲干扰存在，反之，则无。然后，依据干扰判断结果进行后续处理，如果存在脉冲干扰，则采用符号位量化的方法进行抗干扰处理，如果没有脉冲干扰存在，则采用全字长同步方法进行抗干扰处理。脉冲干扰检测算法效果见图6和图7。为表征算法的效果，图7将脉冲干扰位置处做置零处理。另外，对检测到脉冲干扰位置还可以处有置零和不置零两种处理方法，本发明不做置零操作，理论上来说置零会使得后续相关算法丢失一些幅度先验信息，本发明也通过仿真验证了不置零相对于置零有增益。但是应当知道，本发明也可以在适当的时候适当的选择做置零或不置零处理。现有技术可以改善恶劣环境下的时间同步不准确的问题，但是对于无干扰的环境的时间同步性能会有一定程度的恶化，这是因为符号位量化的方法相比于传统的全字长同步方法损失了一些幅度信息。基于不同的时间同步方法对不同的干扰类型有各自不同的优势，本发明提出基于相关模式选择的时间同步抗干扰方法。具体方案为首先对环境中是否存在抖动剧烈的时域脉冲干扰进行判断，然后依据判决结果，如果存在脉冲干扰，则采用符号位量化的时间同步方法，如果不存在时域脉冲干扰，则采用全字长的时间同步方法。之后进行时间同步。相比于现有的技术方案，本发明适用于多种干扰类型并存的环境，可以规避无干扰环境下现有技术对于时间同步性能的恶化，达到对于不同干扰不同处理的效果，适用于各种干扰环境。仿真评估本发明的时间同步抗干扰性能，其中仿真条件和假设如下：表1仿真条件和假设注：联合相关数为参与同步相关运算中训练序列的组数。此数值越大，同步性能越好。综合现有技术方案和本发明在各干扰条件下的时间同步门限，参见表2、表3、表4和表5。表2无干扰下各方法的同步门限时域干扰检测算法OFFON相关方法符号位选择同步门限Es/N0(dB)-9-9表3脉冲干扰下各方法的同步门限相关方式选择OFFONON干扰位置置零OFFOFFON相关方法符号位选择选择同步门限Es/N0(dB)-8-8-7表4SIR＝-2dB单音干扰下各方法下的同步门限时域干扰检测算法OFFON相关方法符号位选择同步门限Es/N0(dB)0-5表5SIR＝-12.5dB宽带干扰下各方法下的同步门限时域干扰检测算法OFFON相关方法符号位选择同步门限Es/N0(dB)137从表2、表3、表4、表5及仿真实验可以得知：1)无干扰下，相比于现有技术，本发明与现有技术方案有相同的时间同步性能；2)单音干扰下，相比于现有技术方案，本发明有5个dB的增益；3)宽带干扰下，相比于现有技术方案，本发明有6个dB的增益；4)脉冲干扰条件下，相比于现有方案，本发明有0.5个dB的恶化。由此，在脉冲干扰条件下，由于本发明在时域脉冲干扰检测部分会有少许 的误判或漏判，会带来些许的性能损失，但是，对于其他白噪干扰环境下的同步性能会有大大的改善。由此，本发明可以大大改善现有技术方案对于无干扰环境下的时间同步性能，而不会恶化干扰环境下的时间同步性能，适用于多种干扰并存的环境。此外，本发明还对抗干扰的处理方法及过程进行了优化，以下内容将详细阐述本发明实施例在实现符号位量化的同步方法及全字长同步方法的抗干扰过程。时间同步的目标是要找到定时参考点，进而定位帧头及时隙结构中各数据段的位置。本发明中的突发结构图请参见图8。本发明首先对环境中是否存在时域脉冲干扰进行判断，然后根据判定结果决定采用全字长同步方法还是符号位量化的方法。本发明的全字长同步方法如下：假设xi为发送信号，ni为高斯白噪声，则接收到信号表达式如下式：ri＝xi+ni,i＝0,1,…L-1其中，L为接收信号长度。假设sk为本地预存序列，对接收序列和预存序列做相关运算，相关值表示为：Ci=|Σk=0N-1xi+ksk*+Σk=0N-1si+knk*|2=|ϵ1+ϵ2|2]]>其中，ϵ1=Σk=0N-1xi+ksk*,ϵ2=Σk=0N-1si+knk*.]]>在白噪无干扰环境下，当xk≠sk时，由于sk的较小互相关性，ε1，ε2均为比较小的值，Ci值也较小，不会检测为同步点。如果存在突发干扰，则此时nk的功率会很大，使得ε2增大，当Ci值足够大，便会误检为同步点。由上述推导过程可以得出，接收序列r的功率抖动是导致同步误检的原 因。由此，提出了符号位量化的同步方法。符号位量化的同步方法是指对序列进行符号位量化，在实现中只需一位字长便可表示序列，且符号位运算大大降低了开发复杂度。分别对接收序列以及本地预存序列进行符号位量化：rk=1,rk>=0-1,rk<0]]>sk=1,sk>=0-1,sk<0]]>同步点检测其他所有步骤不变。量化后的sk仍有很好的互相关性和自相关性，因此，无论rk的功率怎样抖动，符号位量化后的相关功率值却抖动很小，只有rk＝sk时才会出现较大相关值，从而可以大大提高了时间同步正检概率，有效降低了误检。根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种信号处理装置，如图9所示该装置包括：检测模块91，用于检测当前环境的干扰类型；选择模块92，用于根据干扰类型选择与干扰类型对应的抗干扰处理方法。其中，检测模块91进一步用于检测当前环境是否存在时域脉冲干扰。其中，选择模块92进一步可以包括：第一处理子模块(未示出)，用于当当前环境存在时域脉冲干扰的情况下，通过符号位量化的方法进行抗干扰处理。其中，选择模块92可以进一步包括：第二处理子模块(未示出)，用于当当前环境不存在时域脉冲干扰的情况下，通过全字长同步方法进行抗干扰处理。此外，检测模块91还可以进一步包括：划分子模块(未示出)，用于将一个时隙长度的数据分为M个检测窗，M≥0；第一计算子模块(未示出)，用于计算每个检测窗的平均功率值Pm；第二计算子模块(未示出)，用于计算每个检测窗的采样点的功率值第一判定模块(未示出)，用于若当前检测窗的则判定当前检测窗存在时域脉冲干扰，其中a为一预定门限值；第二判定模块(未示出)，用于若数据中存在时域脉冲干扰的检测窗的数量大于检测窗总数的一半，则判定当前环境存在时域脉冲干扰。综上所述，借助于本发明的上述技术方案，本发明通过对干扰类型进行判断，依据判决的结果，选择相应的同步方案，能够有效改善突发脉冲干扰、单音干扰和宽带干扰条件下时间同步不准确或无法同步的问题，适用于突发脉冲干扰、单音带干扰和宽带干扰并存的环境，大大提升了时间同步的性能，从而提升系统性能。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。当前第1页1 2 3