信号的处理方法、装置和芯片与流程

1.本公开涉及信息处理技术领域，特别涉及一种信号的处理方法、信号的处理装置、芯片和非易失性计算机可读存储介质。


背景技术：

2.gnss(global navigation satellite system，全球导航卫星系统)经过几十年的发展，已经成为重要的空间基础设施。数量极为庞大的用户通过gnss接收机获得pvt(position velocity time，位置、速度、时间)信息。
3.但是，gnss卫星播发的信号到达地面的功率非常微弱，极容易受到其他有意或无意的功率压制干扰信号的影响。实际生产生活中也多次出现由于gnss受到干扰而出现事故的案例。因此，gnss接收机在复杂电磁环境下的鲁棒性日益受到关注。
4.对gnss接收机来说，一种有效的干扰抑制手段是采用阵列天线和自适应阵列信号处理算法。采用这种方法可有效抑制包括宽带干扰在内的各类干扰信号。随着芯片设计和制造工艺的进步，阵列抗干扰功能单元也开始在gnss芯片中被集成采用。
5.在相关技术中，射频通道均衡模块和抗干扰模块被设计为两个独立模块。


技术实现要素：

6.本公开的发明人发现上述相关技术中存在如下问题：硬件开销大，导致成本和功耗增加。
7.鉴于此，本公开提出了一种信号的处理技术方案，能够降低硬件开销，从而降低成本和功耗。
8.根据本公开的一些实施例，提供了一种信号的处理方法，包括：在滤波器集合中，选择能够满足所需通道均衡性能的第一数量的滤波器作为第一数量的均衡滤波器，在滤波器集合的剩余滤波器中，选择能够满足所需抗干扰性能的第二数量的滤波器作为第二数量的抗干扰滤波器；利用均衡滤波器和抗干扰滤波器，对多通道待处理信号进行处理。
9.在一些实施例中，利用均衡滤波器和抗干扰滤波器，对多通道待处理信号进行处理包括：利用第一数量的均衡滤波器，对多通道校正信号进行处理，以确定通道均衡处理结果；根据通道均衡处理结果，更新第一数量；利用更新后的第一数量的均衡滤波器，对多通道待处理信号进行处理。
10.在一些实施例中，利用均衡滤波器和抗干扰滤波器，对多通道待处理信号进行处理包括：利用第一数量的均衡滤波器，对多通道校正信号进行处理，以确定通道均衡处理结果；在通道均衡处理结果不满足均衡条件的情况下，更新第一数量和第二数量；重复上述步骤，直到通道均衡处理结果满足均衡条件；利用满足均衡条件时的第一数量的均衡滤波器和第二数量的抗干扰滤波器，对多通道待处理信号进行处理。
11.在一些实施例中，更新第一数量和第二数量包括：计算通道均衡处理结果的均衡对消比；在均衡对消比小于或等于阈值的情况下，增加第一数量；根据增加第一数量后滤波
器集合的剩余滤波器的数量，更新第二数量。
12.在一些实施例中，选择能够满足所需通道均衡性能的第一数量的滤波器作为第一数量的均衡滤波器包括：将能够满足所需通道均衡性能的均衡滤波器的最小数量，确定为第一数量；在滤波器集合中，选择第一数量的滤波器。
13.在一些实施例中，利用第一数量的均衡滤波器，对多通道校正信号进行处理包括：根据第一数量，确定均衡滤波器的均衡滤波器系数；利用均衡滤波器系数，对多通道校正信号进行处理。
14.在一些实施例中，将能够满足所需通道均衡性能的均衡滤波器的最小数量，确定为第一数量包括：利用多个射频通道，对功分处理后的多通道校正信号进行处理，以确定多通道数字中频采样信号；根据多通道数字中频采样信号，计算最小数量。
15.在一些实施例中，滤波器集合包括多个fir(finite impulse response，有限冲激响应)滤波器。
16.在一些实施例中，抗干扰滤波器用于实现stap(space time adaptive processing，空时自适应处理)。
17.根据本公开的另一些实施例，提供一种信号的处理装置，包括：选择单元，用于在滤波器集合中，选择能够满足所需通道均衡性能的第一数量的滤波器作为第一数量的均衡滤波器，在滤波器集合的剩余滤波器中，选择能够满足所需抗干扰性能的第二数量的滤波器作为第二数量的抗干扰滤波器；处理单元，用于利用均衡滤波器和抗干扰滤波器，对多通道待处理信号进行处理。
18.在一些实施例中，处理单元利用第一数量的均衡滤波器，对多通道校正信号进行处理，以确定通道均衡处理结果，根据通道均衡处理结果，更新第一数量，利用更新后的第一数量的均衡滤波器，对多通道待处理信号进行处理。
19.在一些实施例中，处理单元利用第一数量的均衡滤波器，对多通道校正信号进行处理，以确定通道均衡处理结果，在通道均衡处理结果不满足均衡条件的情况下，更新第一数量和第二数量，重复上述步骤，直到通道均衡处理结果满足均衡条件，利用满足均衡条件时的第一数量的均衡滤波器和第二数量的抗干扰滤波器，对多通道待处理信号进行处理。
20.在一些实施例中，处理单元计算通道均衡处理结果的均衡对消比，在均衡对消比小于或等于阈值的情况下，增加第一数量，根据增加第一数量后滤波器集合的剩余滤波器的数量，更新第二数量。
21.在一些实施例中，选择单元将能够满足所需通道均衡性能的均衡滤波器的最小数量，确定为第一数量；在滤波器集合中，选择第一数量的滤波器。
22.在一些实施例中，处理单元根据第一数量，确定均衡滤波器的均衡滤波器系数；利用均衡滤波器系数，对多通道校正信号进行处理。
23.在一些实施例中，处理单元利用多个射频通道，对功分处理后的多通道校正信号进行处理，以确定多通道数字中频采样信号；选择单元根据多通道数字中频采样信号，计算最小数量。
24.在一些实施例中，滤波器集合包括多个fir滤波器。
25.在一些实施例中，抗干扰滤波器用于实现stap。
26.根据本公开的又一些实施例，提供一种信号的处理装置，包括：存储器；和耦接至
存储器的处理器，处理器被配置为基于存储在存储器装置中的指令，执行上述任一个实施例中的信号的处理方法。
27.根据本公开的再一些实施例，提供一种非易失性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述任一个实施例中的信号的处理方法。
28.根据本公开的再一些实施例，提供一种芯片，包括：上述任一个实施例中的信号的处理装置。
29.在上述实施例中，利用射频通道均衡模块和抗干扰模块对于滤波器的共通性，通过二模块的一体化设计共用一套滤波器计算资源；根据实际情况中对通道均衡和抗干扰的需求大小，将共用的滤波器计算资源，适应性地分配给射频通道均衡模块和抗干扰模块。这样，能够降低硬件开销，从而降低成本和功耗。
附图说明
30.构成说明书的一部分的附图描述了本公开的实施例，并且连同说明书一起用于解释本公开的原理。
31.参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本公开：
32.图1示出本公开的信号的处理方法的一些实施例的流程图；
33.图2a～2b示出本公开的信号的处理方法的一些实施例的示意图；
34.图3示出本公开的信号的处理方法的另一些实施例的流程图；
35.图4示出本公开的信号的处理装置的一些实施例的框图；
36.图5示出本公开的信号的处理装置的另一些实施例的框图；
37.图6示出本公开的信号的处理装置的又一些实施例的框图。
具体实施方式
38.现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本公开的范围。
39.同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。
40.以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。
41.对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
42.在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。
43.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
44.如前所述，在gnss阵列抗干扰接收机方案中，空间信号被阵列天线的各个阵元接收，经过多路射频通道的滤波、放大、下变频，被多路ad同步采样成为多路并行的基带数字信号。集成了阵列抗干扰功能的接收机芯片中，基带模块通过自适应阵列信号处理算法，对
得到的多路并行基带数字信号进行处理。
45.例如，自适应阵列信号处理算法包括sap(space adaptive processing，空域自适应处理)、stap、sfap(space frequency adaptive processing，空频自适应处理)等。stap算法既能在空域自由度之外提供时域自由度，计算复杂度对应芯片的面积、功耗又较为可控，因此更适于被gnss接收机芯片设计采用。
46.在gnss阵列抗干扰接收机中，一个影响性能的关键因素是多路射频通道的幅相不一致性。差的幅相不一致性不但会降低可抑制的最大干扰噪声比inr，也会对卫星导航信号引入畸变，进而对接收机的pvt结果引入偏差。
47.在产品需求中，对多路射频通道可以仅在某个频点上提出幅相一致性指标要求。但是，实际上全信号带宽内各个频点的幅相不一致性都是影响性能的因素。为了在整个频带内抑制通道间的幅相不一致性，可在基带芯片中对每个通道设置一个数字均衡滤波器，对各个通道实施频率相应的均衡。
48.在通道均衡模块中，每个通道的输入中频数据在抗干扰前经过一组长度为l的fir均衡滤波器。均衡滤波器系数e(m,l)通常在gnss接收机正式启动前，通过在射频通道输入口注入校正信号一次标定，在接收机运行过程中系数不变。
49.经过通道均衡模块后，所有射频通道的频率响应被校正到与某个选定的参考通道相一致。均衡滤波器长度l由各个射频通道频率响应的差异程度决定，差异程度越大，就越需要选用较大的l以达到满足要求的均衡效果。
50.在stap抗干扰模块中，每个通道的中频采样数据经过一组长度为n的均衡滤波器后，所有通道的滤波结果再求和生成一路stap输出，n为stap的时间自由度。
51.stap加权系数w(m,n)在gnss接收机运行过程中以较快的速率更新。在每个stap权系数更新周期内，提取多个时间快拍的m
×
n维数据向量(m为阵元个数)，进行相关矩阵估计，进而在某一最优准则下求取stap权系数。一般来说，n越大，stap算法潜在的抗干扰能力越强。
52.然而，射频通道幅相不一致性的严重程度并不确定，不一致性的严重程度越大，所需的l也越大。基带芯片为了适应更多类的射频通道，将不得不按照最坏的情况设计，即将l预留较大的值，如l为15以上甚至更大。而且，为了获得较好的抗干扰能力，需要在stap模块中预留较大的n，如n为5、7、9等。
53.这样，l和n两者叠加，硬件中乘法器数量开销会很大，增加了基带芯片的成本和功耗。
54.针对上述技术问题，考虑到通道均衡和stap抗干扰均采用fir滤波器结构，两者具有相通性，可以对通道均衡和stap抗干扰进行联合设计，以获得更大的灵活性。这样，能够充分利用通道均衡和stap抗干扰计算结构的相通性，从而尽量减少总的fir滤波器乘法器数量，节省基带芯片的成本和功耗。例如，可以通过下面的实施例实现本公开的技术方案。
55.图1示出本公开的信号的处理方法的一些实施例的流程图。
56.如图1所示，在步骤110中，在滤波器集合中，选择能够满足所需通道均衡性能的第一数量的滤波器作为第一数量的均衡滤波器，在所述滤波器集合的剩余滤波器中，选择能够满足所需抗干扰性能的第二数量的滤波器作为第二数量的抗干扰滤波器。
57.在一些实施例中，滤波器集合中的滤波器具有相同的滤波器结构，例如，滤波器集
合可以包括多个fir滤波器。抗干扰滤波器可以用于实现stap。
58.在一些实施例中，将能够满足所需通道均衡性能的均衡滤波器的最小数量，确定为第一数量；在滤波器集合中，选择第一数量的滤波器。
59.例如，利用多个射频通道，对功分处理后的多通道校正信号进行处理，以确定多通道数字中频采样信号；根据多通道数字中频采样信号，计算最小数量。
60.例如，功分处理可以是一路信号经过功分器后输出等功率的多路信号。
61.在一些实施例中，可以通过图2a中的实施例实现步骤110。
62.图2a示出本公开的信号的处理方法的一些实施例的示意图。
63.如图2a所示，在射频通道均衡和stap抗干扰联合结构中，通道均衡和stap抗干扰共用长度为k的fir滤波器，即滤波器集合中总共包含k个滤波器。
64.在接收机开机前的均衡系数生成阶段，对校正信号(如功率高于阈值的高斯白噪声信号)rf_in_0～3进行功分后，从各个射频通道入口rf channel 0～3注入；输出的多通道数字中频采样信号if_in_0～3发送给均衡系数生成模块。
65.均衡系数生成模块计算能够满足均衡效果的均衡滤波器最小长度l，并在此l值下，计算均衡滤波器系数。
66.在接收机开机后，将均衡滤波器的长度固定为l；将剩余的长度为k-l的fir滤波器，分配给stap抗干扰使用，stap抗干扰可根据需要，选择任意一个小于或等于k-l的值作为其滤波器的长度n。
67.在一些实施例中，可以通过图2b的实施例计算均衡滤波器系数。
68.图2b示出本公开的信号的处理方法的一些实施例的示意图。
69.如图2b所示，在所有射频通道中，选取一路作为参考通道rf channel ref，其余各路为待校正通道rf channel equ。在参考通道中，选取中间时延的采样作为参考输出y
ref
(n)，n是采样时间序号，表示时间的变化。
70.待校正通道的l个输入采样组成向量x：
[0071][0072]
待校正通道的均衡滤波器系数组成向量v：
[0073]
v＝[v(0),v(1),
…
,v(l-1)]
t
[0074]
均衡通道的输出为y(n)＝vhx(n)，均衡的目标为：y
ref
(n)与y(n)之间的误差在统计意义下尽量小。
[0075]
基于上述条件，将均衡滤波器系数的计算问题建模为维纳滤波器求解问题，均衡系数的计算方法为：
[0076]
v＝r-1r[0077]
r＝e{xxh}，r＝e{xy
*ref
}，实现中期望运算用时间平均代替，“*”表示复数共轭运算。
[0078]
在确定了均衡滤波器和抗干扰滤波器的数量之后，可以通过图1中的其余步骤，继续进行信号处理。
[0079]
在步骤120中，利用均衡滤波器和抗干扰滤波器，对多通道待处理信号进行处理。
[0080]
在一些实施例中，利用第一数量的均衡滤波器，对多通道校正信号进行处理，以确
定通道均衡处理结果；根据通道均衡处理结果，更新第一数量；利用更新后的第一数量的均衡滤波器，对多通道待处理信号进行处理。
[0081]
例如，根据第一数量，确定均衡滤波器的均衡滤波器系数；利用均衡滤波器系数，对多通道校正信号进行处理。
[0082]
在一些实施例中，利用第一数量的均衡滤波器，对多通道校正信号进行处理，以确定通道均衡处理结果；在通道均衡处理结果不满足均衡条件的情况下，更新第一数量和第二数量；重复上述步骤，直到通道均衡处理结果满足均衡条件；利用满足均衡条件时的第一数量的均衡滤波器和第二数量的抗干扰滤波器，对多通道待处理信号进行处理。
[0083]
例如，计算通道均衡处理结果的均衡对消比；在均衡对消比小于或等于阈值的情况下，增加第一数量；根据增加第一数量后滤波器集合的剩余滤波器的数量，更新第二数量。
[0084]
例如，均衡对消比可以通过下面的公式计算：
[0085][0086]
e{}表示期望运算，可以采用时间平均运算代替期望运算。
[0087]
均衡对消比越大，说明均衡效果越好。若在某个l及其对应的组均衡系数下，对消比cr大于阈值cr
threshold
，可以确定均衡效果满足要求。
[0088]
图3示出本公开的信号的处理方法的另一些实施例的流程图。
[0089]
如图3所示，利用均衡系数生成模块确定均衡系数长度l的流程，运行在接收机正式开机工作前。
[0090]
在步骤310中，从射频通道入口，向所有射频通道注入相同的校正信号。
[0091]
在步骤320中，在基带芯片中，存储校正信号经过射频通道后的多通道数字中频信号。
[0092]
在步骤330中，将l的当前值初始化为一个较小值，如7等。
[0093]
在步骤340中，将滤波器系数长度设定为l的当前值。
[0094]
在步骤350中，用步骤320中存储的数据和图2b中实施例的方法，计算均衡滤波器系数。
[0095]
在步骤360中，计算均衡对消比cr(cancellation ratio，对消比)。
[0096]
在步骤370中，将cr与阈值cr
threshold
做比较。在cr》cr
threshold
的情况下，执行步骤380；否则，执行步骤390。
[0097]
在步骤380中，将滤波器系数长度固定为l的当前值，并将当前的均衡滤波器写入到基带芯片的寄存器中；执行步骤395。
[0098]
在步骤390中，执行此步骤，说明均衡效果未达到预期，将l加1后，重新执行步骤340。
[0099]
在步骤395中，退出流程。
[0100]
在一些实施例中，本公开的信号的处理方法可以由soc(system on chip，系统级芯片)运行在cpu上的软件控制。
[0101]
上述实施例中，射频通道均衡和stap抗干扰通过一体化设计共用一套fir滤波器
计算资源；根据射频通道不一致性严重程度的具体情况，灵活调整fir滤波器计算资源在射频通道均衡和stap抗干扰两者的分配情况。
[0102]
这样，可以减少gnss接收机基带芯片中射频通道均衡和stap抗干扰总体的fir滤波乘法器开销。
[0103]
而且，在与基带芯片配套使用的射频通道需要较多系数的均衡滤波器的情况下，较少的乘法器资源被留给stap抗干扰。由于差的通道不一致性会较严重影响抗干扰性能，所以通过通道均衡将通道不一致性降低到可接受的水平的重要性，是比提高stap的时间自由度更优先的目标。因此，上述权衡是合理的。
[0104]
在与基带芯片配套使用的射频通道一致性较好，均衡滤波器需要的系数较少的情况下，更多的乘法器资源留给stap抗干扰。这样，，使得stap算法获得更高的时间自由度，具有更强的潜在抗干扰能力。
[0105]
因此，随着fir滤波乘法器开销的节省，芯片的成本和功耗也降低，从而提高了芯片的市场竞争力。
[0106]
图4示出本公开的信号的处理装置的一些实施例的框图。
[0107]
如图4所示，信号的处理装置4包括：选择单元41，用于在滤波器集合中，选择能够满足所需通道均衡性能的第一数量的滤波器作为第一数量的均衡滤波器，在滤波器集合的剩余滤波器中，选择能够满足所需抗干扰性能的第二数量的滤波器作为第二数量的抗干扰滤波器；处理单元42，用于利用均衡滤波器和抗干扰滤波器，对多通道待处理信号进行处理。
[0108]
在一些实施例中，处理单元42利用第一数量的均衡滤波器，对多通道校正信号进行处理，以确定通道均衡处理结果，根据通道均衡处理结果，更新第一数量，利用更新后的第一数量的均衡滤波器，对多通道待处理信号进行处理。
[0109]
在一些实施例中，处理单元42利用第一数量的均衡滤波器，对多通道校正信号进行处理，以确定通道均衡处理结果，在通道均衡处理结果不满足均衡条件的情况下，更新第一数量和第二数量，重复上述步骤，直到通道均衡处理结果满足均衡条件，利用满足均衡条件时的第一数量的均衡滤波器和第二数量的抗干扰滤波器，对多通道待处理信号进行处理。
[0110]
在一些实施例中，处理单元42计算通道均衡处理结果的均衡对消比，在均衡对消比小于或等于阈值的情况下，增加第一数量，根据增加第一数量后滤波器集合的剩余滤波器的数量，更新第二数量。
[0111]
在一些实施例中，选择单元41将能够满足所需通道均衡性能的均衡滤波器的最小数量，确定为第一数量；在滤波器集合中，选择第一数量的滤波器。
[0112]
在一些实施例中，处理单元42根据第一数量，确定均衡滤波器的均衡滤波器系数；利用均衡滤波器系数，对多通道校正信号进行处理。
[0113]
在一些实施例中，处理单元42利用多个射频通道，对功分处理后的多通道校正信号进行处理，以确定多通道数字中频采样信号；选择单元根据多通道数字中频采样信号，计算最小数量。
[0114]
在一些实施例中，滤波器集合包括多个fir滤波器。
[0115]
在一些实施例中，抗干扰滤波器用于实现stap。
[0116]
图5示出本公开的信号的处理装置的另一些实施例的框图。
[0117]
如图5所示，该实施例的信号的处理装置5包括：存储器51以及耦接至该存储器51的处理器52，处理器52被配置为基于存储在存储器51中的指令，执行本公开中任意一个实施例中的信号的处理方法。
[0118]
其中，存储器51例如可以包括系统存储器、固定非易失性存储介质等。系统存储器例如存储有操作系统、应用程序、引导装载程序boot loader、数据库以及其他程序等。
[0119]
图6示出本公开的信号的处理装置的又一些实施例的框图。
[0120]
如图6所示，该实施例的信号的处理装置6包括：存储器610以及耦接至该存储器610的处理器620，处理器620被配置为基于存储在存储器610中的指令，执行前述任意一个实施例中的信号的处理方法。
[0121]
存储器610例如可以包括系统存储器、固定非易失性存储介质等。系统存储器例如存储有操作系统、应用程序、引导装载程序boot loader以及其他程序等。
[0122]
信号的处理装置6还可以包括输入输出接口630、网络接口640、存储接口650等。这些接口630、640、650以及存储器610和处理器620之间例如可以通过总线660连接。其中，输入输出接口630为显示器、鼠标、键盘、触摸屏、麦克、音箱等输入输出设备提供连接接口。网络接口640为各种联网设备提供连接接口。存储接口650为sd卡、u盘等外置存储设备提供连接接口。
[0123]
本领域内的技术人员应当明白，本公开的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本公开可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本公开可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用非瞬时性存储介质包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等上实施的计算机程序产品的形式。
[0124]
至此，已经详细描述了根据本公开的信号的处理方法、信号的处理装置、芯片和非易失性计算机可读存储介质。为了避免遮蔽本公开的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。
[0125]
可能以许多方式来实现本公开的方法和系统。例如，可通过软件、硬件、固件或者软件、硬件、固件的任何组合来实现本公开的方法和系统。用于方法的步骤的上述顺序仅是为了进行说明，本公开的方法的步骤不限于以上具体描述的顺序，除非以其它方式特别说明。此外，在一些实施例中，还可将本公开实施为记录在记录介质中的程序，这些程序包括用于实现根据本公开的方法的机器可读指令。因而，本公开还覆盖存储用于执行根据本公开的方法的程序的记录介质。
[0126]
虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本公开的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本公开的范围由所附权利要求来限定。