CN103178894B - 一种多信号流的信号合成方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多信号流的信号合成方法和装置，所述方法包括：利用N个天线同时接收N路第一信号；根据N路第一信号被写入的缓存地址分别输出N路第二信号和N路第三信号；分别对N路第一信号和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个第一共轭乘积和M个第二共轭乘积；将M个第一共轭乘积中的每个数据分别与当前M个累计值中的对应值相加，并将M个相加值与M个第二共轭乘积中的对应值相减，以利用相减后的M个值更新当前M个累计值；利用更新后的M个累计值更新当前N路输出因子；将更新后的N路输出因子分别与N路第三信号中的对应数值相乘，并将相乘后得到的N个乘积相加，以将相加后的数据作为合成信号。

Description

一种多信号流的信号合成方法及装置

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-NoiseRatio，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；

将所述M个第一共轭乘积中的每个数据分别与当前M个累计值中的对应值相加，并将M个相加值与所述M个第二共轭乘积中的对应值相减，以利用所述相减后的M个相减值更新当前M个累计值；

利用更新后的M个累计值更新当前N路输出因子；

将更新后的N路输出因子分别与所述N路第三信号中的对应数值相乘，并将相乘后得到的N个乘积相加，以将相加后的数据作为当前采样周期的合成信号。

本发明还提供了一种多信号流的信号合成装置，包括：

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

信号缓存模块，用于将所述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；

共轭相乘处理模块，用于分别对所述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；

共轭乘积累计模块，用于将所述M个第一共轭乘积中的每个数据分别与当前M个累计值中的对应值相加，并将M个相加值与所述M个第二共轭乘积中的对应值相减，以利用所述相减后的M个相减值更新当前M个累计值；

输出因子更新模块，用于利用更新后的M个累计值更新当前N路输出因子；

合成信号获取模块，用于将更新后的N路输出因子分别与所述N路第三信号中的对应数值相乘，并将相乘后得到的N个乘积相加，以将相加后的数据作为当前采样周期的合成信号。

本发明多信号流的信号合成方法及装置，以逐个样点间相位权值(输出因子)的缓慢变化替代了现有SUMPLE算法中的每段信号的相位突变，避免了段与段之间的相位不连续，且逐个样点的处理方式避免了相位漂移在一段数据中的累积，因此出现较大相位漂移的概率大大降低，即漂移幅度在一定程度上被降低，使得相位漂移的问题得到大大改善，从而利用该相位进行信号合成将提高合成信号的质量。

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，下面将对实施例或现有技术描述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为现有技术中SUMPLE算法处理示意图；

图2为本发明多信号流的信号合成方法的流程示意图；

图3为本发明多路信号流流向框图；

图4为本发明信号缓存输出示意图；

图5为本发明共轭相乘处理示意图；

图6为本发明共轭相乘结果累计示意图；

图7为本发明输出因子更新示意图；

图8为本发明信号合成示意图；

图9为本发明多信号流的信号合成装置的结构示意图；

图10为本发明多信号流的信号合成装置的具体结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图2所示，图2为本发明提供的一种多信号流的信号合成方法的流程示意图，实现该方法的步骤如下：

S201：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。

以采样周期为时间单位，所述N路第一信号是N个不同天线对同一信号进行接收时分别接收到的N个信号。

S202：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。

为了方便理解本发明的技术方案，参见图3所示的多路信号流流向框图。

图3中的方框A可实现下述功能，具体参见图4所示的信号缓存输出示意图，可按照下述方式实现本发明的步骤S202：

首先，将所述N路第一信号中的每路信号分别写入N个不同缓存区的同一缓存地址中。

以采样周期为时间单位，将在每个采样周期内获取的N路第一信号分别写入对应的缓存区进行缓存。具体地：第一、各路信号流的缓存是并行的，每路对应有独立的缓存区(在数据开始写入缓存区前，缓存区内容为全0)；第二、每路信号具有相同的写入方式，即每路信号的缓存区均设有L个缓存地址(L为整数，L为每个缓存区中缓存地址的总数)，每个缓存地址对应缓存一个采样周期采集的一路信号；且每个采样周期获取的N路第一信号被写入的缓存地址均相同，例如：第一个采样周期获取的N路第一信号被写入每个缓存区的缓存地址1，在下一个采样周期即第二个采样周期获取的N路第一信号被写入每个缓存区的缓存地址2，以此类推，在每个时间单位由1至L顺序递增，但若当前写入的缓存地址为L时，下一个缓存地址便重新变为1。

然后，确定N路第一信号被写入的缓存地址，如果所述N路第一信号被分别写入对应缓存区的第一地址add_W，则从第一缓存出口输出所述对应缓存区的第二地址add_R₁中存储的N路第二信号，并从第二缓存出口输出所述对应缓存区的第三地址add_R₂中存储的N路第三信号，其中：

$\mathrm{add}\_R_1=\left\{\begin{array}{cc}\mathrm{add}\_W+1& \mathrm{add}\_W\≠L\\ 1& \mathrm{add}\_W=L\end{array}\right.,---\left(1\right)$

$\mathrm{add}\_R_2=\left\{\begin{array}{cc}\mathrm{add}\_W-L/2& \mathrm{add}\_W>L/2\\ \mathrm{add}\_W+L/2& \mathrm{add}\_W\≤L/2\end{array}\right.;---\left(2\right)$

其中，L为每个缓存区中存储地址的总数量，add_W+1为所述第一地址add_W的下一个地址。

每路信号具有相同的读取方式：

对于第一缓存出口，第一地址(写入地址)add_W与第二地址(读取地址)add_R₁之间存在式(1)所示的关系，按照公式(1)的对应关系，第一缓存出口输出各个缓存区中第二地址中存储的N路第二信号。例如：如果当前获取的N路第一信号被写入的第一地址add_W＝2，则第一地址add_W的下一个地址add_W+1＝3，此时，第二地址(读取地址)add_R₁＝add_W+1＝3，N路第二信号即为各个缓存区中缓存地址为3中存储的数据；假设每个缓存区的地址总数L＝8，如果当前获取的N路第一信号被写入的第一地址add_W＝L＝8，则第二地址(读取地址)add_R₁＝1，N路第二信号即为各个缓存区中缓存地址为1中存储的数据。

对于第二缓存出口，第一地址(写入地址)add_W与第三地址add_R₂(读取地址)之间存在式(2)所示的关系，按照公式(2)的对应关系，第二缓存出口输出N路第三信号。例如：假设每个缓存区的地址总数L＝8，如果当前获取的N路第一信号被写入的第一地址add_W＝6＞L/2，则第三地址(读取地址)add_R₂＝add_W-L/2＝6-8/2＝2，此时，N路第三信号即为各个缓存区中缓存地址2中存储的数据；如果当前获取的N路第一信号被写入的第一地址add_W＝3＜L/2，则第三地址(读取地址)add_R₂＝add_W+L/2＝3+8/2＝7，此时，N路第三信号即为各个缓存区中缓存地址7中存储的数据。

S203：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；

图3中的方框B1和B2可实现下述功能，具体参见图5所示的共轭相乘处理示意图，可按照下述方式实现本发明的步骤S203，下面分别对下述两种信号进行处理：

1、对利用天线直接接收的N路第一信号进行共轭相乘处理(图3中的B1)，具体如下：

首先，从所述N路第一信号(图5中N个输入采样点)中选取第i路信号和第j路信号，以获取M组第一信号组合，其中，1≤i≤N，1≤j≤N，i＞j，i和j均为整数，M＝N·(N-1)/2；然后，将每组第一信号组合中的第i路信号取共轭后与第j路信号相乘，以获取M个第一共轭乘积(图5中M个输出共轭乘积)。

2、对经第一缓存出口输出的N路第二信号进行共轭相乘处理(图3中的B2)，具体如下：

首先，从所述N路第二信号(图5中N个输入采样点)中选取第i路信号和第j路信号，以获取M组第二信号组合，其中，1≤i≤N，1≤j≤N，i＞j，i和j均为整数，M＝N·(N-1)/2；然后，将每组第二信号组合中的第i路信号取共轭后与第j路信号相乘，以获取M个第二共轭乘积(图5中M个输出共轭乘积)。

举例说明，针对N路第一信号，当N＝3时，有3路第一信号即3个输入采样点，则M＝N·(N-1)/2＝3，第一信号组合有3种组合方式，即(1，2)、(1，3)和(2，3)，其中，括号中的数字代表信号路数。对于第一信号组合(1，2)，对第2路信号取共轭后与第1路信号相乘，得到第1个共轭乘积；对于第一信号组合(1，3)，对第3路信号取共轭后与第1路信号相乘，得到第2个共轭乘积；对于第一信号组合(2，3)，对第3路信号取共轭后与第2路信号相乘，得到第3个共轭乘积，从而共获取到M＝3个第一共轭乘积。同理，采用同样的方法获取M个第二共轭乘积，在此不再赘述。

S204：将所述M个第一共轭乘积中的每个数据分别与当前M个累计值中的对应值相加，并将相加后的M个相加值与所述M个第二共轭乘积中的对应值相减，以利用所述相减后的M个相减值更新当前M个累计值；

图3中的方框C可实现下述功能，具体参见图6所示的共轭相乘结果累计示意图，用x(1)，x(2)…x(M)表示M个第一共轭乘积，并用y(1)，y(2)…y(M)表示M个第二共轭乘积，对x(1)，x(2)…x(M)与y(1)，y(2)…y(M)中的x(i)和y(i)(1≤i≤M)与当前累计值(初值均为0)分别做一次加法运算和一次减法运算，用运算后得到的C(1)，C(2)…C(M)表示更新后的累计结果。即：

设当前累计值为C(i)，即C(i)为上个采样周期获取的累计结果，首先对于第i个数据x(i)按下式运算：

C(i)＝C(i)+x(i)

再对第i个数据y(i)按下式运算：

C(i)＝C(i)-y(i)

利用经加法和减法计算后得到的新的C(i)来更新上个采样周期获取的C(i)。

本发明采用点进点出的方式进行滑动累计，可平滑噪声带来的抖动，具有抑制噪声抖动的效果，保证了系统性能。

S205：利用更新后的M个累计值更新当前N路输出因子；

图3中的方框D可实现下述功能，具体参见图7所示的输出因子更新示意图，可按照下述方式实现本发明的步骤S205：

S701：分别对当前N路输出因子中的每不同两路因子进行共轭相乘处理，以获取M个共轭输出因子。

具体参见图4所示的共轭相乘处理示意图，对当前N路输出因子进行共轭相乘处理(B3)：

首先，从当前N路输出因子(图5中N个输入采样点)中选取第i路因子和第j路因子，以获取M组输出因子组合，其中，1≤i≤N，1≤j≤N，i＞j，i和j为整数，M＝N·(N-1)/2；然后，将每组输出因子组合中的第i路因子取共轭后与第j路因子相乘，以获取M个共轭输出因子(图5中M个输出共轭乘积)。

获取M个共轭输出因子的方式与获取M个第一共轭乘积和M个第二共轭乘积的方式相同。其中，N路输出因子的初始值均为1。

S702：将更新后的M个累计值中的每个数值分别与所述M个共轭输出因子中的对应因子相乘，并从相乘后的M个结果中获取每组为N-1个数值的N种组合。

采用下述方法从相乘后的M个结果中获取每组为N-1个数值的N种组合：

从相乘后的M个结果中取除第K个数值以外的第1到第N个数值中N-1个数值，作为第K种组合，其中，K为整数，N≥K≥1；获取数值K的N种取值分别对应的N种组合。

具体地，在图7中，N路输出因子在经过B3处理后得到M个共轭输出因子，与M个累计值对应相乘后仍然为M个值，这M个值在取N-1组合后，得到N个不同的N-1组合。按照下述方式“取N-1路组合”：

从M个相乘结果(M个共轭输出因子和M个累计值对应相乘)中取出N-1个数值为一组，且共有N种取法，由N种取法得到N种组合(每组包含N-1个值)，之后的处理为每组分别求和，因此得到N个求和结果。

实现“N种取法”的具体方式：首先M个输入均为N路信号两两相关(共轭相乘)得到的因此每个值均对应第i，j两路的相关(共轭相乘)结果，则下面给出具体的N种取法，以及得到的N个组如下：

从M个相乘结果中，取第1，2路的相乘结果、第1，3的相乘结果...第1，N路的相乘结果为第一组(不包括第1，1路)；

从M个相乘结果中，取第1，2路(与2，1路等价)的相乘结果、第2，3的相乘结果...第2，N路的相乘结果为第二组(不包括第2，2路)；

从M个相乘结果中，取第1，i路的相乘结果、第2，i的相乘结果...第i，N路的相乘结果为第i组(不包括第i，i路)；

以此类推，最后从M个相关结果中，取第1，N路的相乘结果、第2，N的相乘结果...第N-1，N路的相乘结果为第N组(不包括第N，N路)。

举例说明，当N＝4时，M＝6；当K分别为1、2、3和4时，从M＝6个相乘结果中获取K的4种取值对应的4种组合，每个组合中包括N-1＝3个数值。具体地：

当K＝1时，第1种组合为：(1，2)、(1，3)和(1、4)；

当K＝2时，第2种组合为：(2，1)、(2，3)和(2、4)；

当K＝3时，第3种组合为：(3，1)、(3，2)和(3、4)；

当K＝4时，第4种组合为：(4，1)、(4，2)和(4、3)。

其中，括号中的数字表示M＝6个相乘结果中的对应路数的相乘结果。

图3中的D部分，首先将N个“输出因子”经过B3后得到M个输出值，再与M个累计值对应相乘得到M个相乘结果，最后进行分组求和。该B3处理过程相当于“权值的合成”，其中“与M个累计值对应相乘”相当于对输出因子间接加权；之后每一路信号对应得到一个分组，该分组内的N-1个数据的求和即为“合成”，这里的“合成”相当于对N-1个输出因子的合成，本发明对输出因子(权值相位)进行合成，实现了相位校准，可更好的提高信号质量(信噪比高)。

S603：将每种组合中的N-1个数值相加，并对相加后的N个数值进行模值归一化处理后获取N路输出因子的更新值，以利用所述更新值更新当前N路输出因子。

其中，对相加后的N个数值进行模值归一化处理的方法包括但不限于以下方式：

举例说明1：单路输出因子模值归一化。

将归一化前的N个数值表示为U₁，U₂...U_N，且均为复数形式，归一化后的N路输出因子的更新值W₁，W₂...W_N表示如下：

W₁＝U₁/|U₁|，W₂＝U₂/|U₂|，...W_N＝U_N/|U_N|。

其中，|U₁|，|U₂|...|U_N|分别表示数值U₁，U₂...U_N对应的模值。

举例说明2：多路输出因子联合归一化。

将归一化前的N个数值表示为U₁，U₂...U_N，且均为复数形式；归一化后的N路输出因子的更新值W₁，W₂...W_N表示如下：

W₁＝N×U₁/(|U₁|+|U₂|...+|U_N|)，

W₂＝N×U₂/(|U₁|+|U₂|...+|U_N|)，

W_N＝N×U_N/(|U₁|+|U₂|...+|U_N|)。

其中，|U₁|，|U₂|...|U_N|分别表示数值U₁，U₂...U_N对应的模值。

S206：将更新后的N路输出因子分别与所述N路第三信号中的对应数值相乘，并将相乘后得到的N个乘积相加，以将相加后的数据作为当前采样周期的合成信号，参见图8所示的信号合成示意图。

本发明多信号流的信号合成方法，以逐个样点间相位权值(输出因子)的缓慢变化替代了现有SUMPLE算法中的每段信号的相位突变，避免了段与段之间的相位不连续，且逐个样点的处理方式避免了相位漂移在一段数据中的累积，因此出现较大相位漂移的概率大大降低，即漂移幅度在一定程度上被降低，使得相位漂移的问题得到大大改善，从而利用该相位进行信号合成将提高合成信号的质量。

另外，现有的SUMPLE算法需要N段数据迭代收敛，每段数据有X个采样点，则收敛时间为N×X个采样周期，本发明逐个采样点加权处理的设计相当于每个采样点进行一次迭代，故收敛时间只需要N个采样周期，收敛效率大大提高。

此外，本发明只需要计算输入信号两两组合的相关(共轭相乘)，在利用输出因子(权值相位)合成保证相位校准的精度的前提下，将多路信号的处理分解为两两间的处理，因此在信号路数增多时计算的并行度不会受到影响，只需增加硬件计算单元即可保证实时性。

参见图9所示，图9为本发明提供的一种多信号流的信号合成装置的结构示意图，是与上述多信号流的信号合成方法对应的装置，该装置包括：

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

信号缓存模块2，用于将所述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；

共轭相乘处理模块3，用于分别对所述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；

共轭乘积累计模块4，用于将所述M个第一共轭乘积中的每个数据分别与当前M个累计值中的对应值相加，并将M个相加值与所述M个第二共轭乘积中的对应值相减，以利用所述相减后的M个相减值更新当前M个累计值；

输出因子更新模块5，用于利用更新后的M个累计值更新当前N路输出因子，其中，所述N路输出因子的初始值均为1；

合成信号获取模块6，用于将更新后的N路输出因子分别与所述N路第三信号中的对应数值相乘，并将相乘后得到的N个乘积相加，以将相加后的数据作为当前采样周期的合成信号。

参见图10所示，图10为本发明提供的一种多信号流的信号合成装置的具体结构示意图，该装置包括图9所示的所有模块。

其中，所述信号缓存模块2包括：

信号写入单元21，用于将所述N路第一信号中的每路信号分别写入N个不同缓存区的同一缓存地址中；信号输出单元22，用于在所述N路第一信号被分别写入对应缓存区的第一地址add_W时，从第一缓存出口输出所述对应缓存区的第二地址add_R₁中存储的N路第二信号，并从第二缓存出口输出所述对应缓存区的第三地址add_R₂中存储的N路第三信号，其中：

$\mathrm{add}\_R_1=\left\{\begin{array}{cc}\mathrm{add}\_W+1& \mathrm{add}\_W\≠L\\ 1& \mathrm{add}\_W=L\end{array}\right.,$

$\mathrm{add}\_R_2=\left\{\begin{array}{cc}\mathrm{add}\_W-L/2& \mathrm{add}\_W>L/2\\ \mathrm{add}\_W+L/2& \mathrm{add}\_W\≤L/2\end{array}\right.;$

其中，L为每个缓存区中存储地址的总数量，add_W+1为所述第一地址的下一个地址。

其中，所述共轭相乘处理模块3包括：

第一共轭相乘处理单元31，用于从所述N路第一信号中选取第i路信号和第j路信号，以获取M组第一信号组合，其中，1≤i≤N，1≤j≤N，i＞j，i和j为整数，M＝N·(N-1)/2；并将每组第一信号组合中的第i路信号取共轭后与第j路信号相乘，以获取M个第一共轭乘积。

第二共轭相乘处理单元32，用于从所述N路第二信号中选取第i路信号和第j路信号，以获取M组第二信号组合，其中，1≤i≤N，1≤j≤N，i＞j，i和j为整数，M＝N·(N-1)/2；并将每组第二信号组合中的第i路信号取共轭后与第j路信号相乘，以获取M个第二共轭乘积。

其中，所述输出因子更新模块5包括：

第三共轭相乘处理单元51，用于分别对当前N路输出因子中的每不同两路因子进行共轭相乘处理，以获取M个共轭输出因子；因子相乘单元52，用于将更新后的M个累计值中的每个数值分别与所述M个共轭输出因子中的对应因子相乘；组合获取单元53，用于从相乘后的M个结果中获取每组为N-1个数值的N种组合；因子更新单元54，用于将每种组合中的N-1个数值相加，并对相加后的N个数值进行模值归一化处理后获取N路输出因子的更新值，以利用所述更新值更新当前N路输出因子。

所述第三共轭相乘处理单元51，具体用于从当前N路输出因子中选取第i路因子和第j路因子，以获取M组输出因子组合，其中，1≤i≤N，1≤j≤N，i＞j，i和j为整数，M＝N·(N-1)/2；并将每组输出因子组合中的第i路因子取共轭后与第j路因子相乘，以获取M个共轭输出因子。

所述组合获取单元53，具体用于从相乘后的M个结果中取除第K个数值以外的第1到第N个数值中N-1个数值作为第K种组合，以获取数值K的N种取值分别对应的N种组合其中，K为整数，N≥K≥1。

本发明多信号流的信号合成装置，以逐个样点间相位权值(输出因子)的缓慢变化替代了现有SUMPLE算法中的每段信号的相位突变，避免了段与段之间的相位不连续，且逐个样点的处理方式避免了相位漂移在一段数据中的累积，因此出现较大相位漂移的概率大大降低，即漂移幅度在一定程度上被降低，使得相位漂移的问题得到大大改善，从而利用该相位进行信号合成将提高合成信号的质量。

另外，现有的SUMPLE算法需要N段数据迭代收敛，每段数据有X个采样点，则收敛时间为N×X个采样周期，本发明逐个采样点加权处理的设计相当于每个采样点进行一次迭代，故收敛时间只需要N个采样周期，收敛效率大大提高。

此外，本发明只需要计算输入信号两两组合的相关(共轭相乘)，在利用输出因子(权值相位)合成保证相位校准的精度的前提下，将多路信号的处理分解为两两间的处理，因此在信号路数增多时计算的并行度不会受到影响，只需增加硬件计算单元即可保证实时性。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种多信号流的信号合成方法，其特征在于，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；

将所述M个第一共轭乘积中的每个数据分别与当前M个累计值中的对应值相加，并将M个相加值与所述M个第二共轭乘积中的对应值相减，以利用所述相减后的M个相减值更新当前M个累计值；

利用更新后的M个累计值更新当前N路输出因子；

将更新后的N路输出因子分别与所述N路第三信号中的对应数值相乘，并将相乘后得到的N个乘积相加，以将相加后的数据作为当前采样周期的合成信号；

所述将所述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路第三信号包括：

将所述N路第一信号中的每路信号分别写入N个不同缓存区的同一缓存地址中；

如果所述N路第一信号被分别写入对应缓存区的第一地址add_W，则从第一缓存出口输出所述对应缓存区的第二地址add_R₁中存储的N路第二信号，并从第二缓存出口输出所述对应缓存区的第三地址add_R₂中存储的N路第三信号，其中：

$\mathrm{add}\_R_1=\left\{\begin{array}{cc}\mathrm{add}\_W+1& \mathrm{add}\_W\≠L\\ 1& \mathrm{add}\_W=L\end{array}\right.,$

$\mathrm{add}\_R_2=\left\{\begin{array}{cc}\mathrm{add}\_W-L/2& \mathrm{add}\_W>L/2\\ \mathrm{add}\_W+L/2& \mathrm{add}\_W\≤L/2\end{array}\right.;$

其中，L为每个缓存区中存储地址的总数量,add_W+1为所述第一地址的下一个地址；

所述利用更新后的M个累计值更新当前N路输出因子包括：

分别对当前N路输出因子中的每不同两路因子进行共轭相乘处理，以获取M个共轭输出因子；

将更新后的M个累计值中的每个数值分别与所述M个共轭输出因子中的对应因子相乘，并从相乘后的M个结果中获取每组为N-1个数值的N种组合；

将每种组合中的N-1个数值相加，并对相加后的N个数值进行模值归一化处理后获取N路输出因子的更新值，以利用所述更新值更新当前N路输出因子。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分别对所述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个第一共轭乘积包括：

从所述N路第一信号中选取第i路信号和第j路信号，以获取M组第一信号组合，其中，1≤i≤N,1≤j≤N，i>j，i和j为整数，M＝N·(N-1)/2；

将每组第一信号组合中的第i路信号取共轭后与第j路信号相乘，以获取M个第一共轭乘积。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分别对所述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个第二共轭乘积包括：

从所述N路第二信号中选取第i路信号和第j路信号，以获取M组第二信号组合，其中，1≤i≤N,1≤j≤N，i>j，i和j为整数，M＝N·(N-1)/2；

将每组第二信号组合中的第i路信号取共轭后与第j路信号相乘，以获取M个第二共轭乘积。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分别对当前N路输出因子中的每不同两路因子进行共轭相乘处理，以获取M个共轭输出因子包括：

从当前N路输出因子中选取第i路因子和第j路因子，以获取M组输出因子组合，其中，1≤i≤N,1≤j≤N，i>j，i和j为整数，M＝N·(N-1)/2；

将每组输出因子组合中的第i路因子取共轭后与第j路因子相乘，以获取M个共轭输出因子。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述从相乘后的M个结果中获取每组为N-1个数值的N种组合包括：

从相乘后的M个结果中取除第K个数值以外的第1到第N个数值中N-1个数值，作为第K种组合，其中，K为整数，N≥K≥1；

获取数值K的N种取值分别对应的N种组合。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述N路输出因子的初始值均为1。

7.一种多信号流的信号合成装置，其特征在于，包括：

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

信号缓存模块，用于将所述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；

共轭相乘处理模块，用于分别对所述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；

共轭乘积累计模块，用于将所述M个第一共轭乘积中的每个数据分别与当前M个累计值中的对应值相加，并将M个相加值与所述M个第二共轭乘积中的对应值相减，以利用所述相减后的M个相减值更新当前M个累计值；

输出因子更新模块，用于利用更新后的M个累计值更新当前N路输出因子；

合成信号获取模块，用于将更新后的N路输出因子分别与所述N路第三信号中的对应数值相乘，并将相乘后得到的N个乘积相加，以将相加后的数据作为当前采样周期的合成信号；

所述信号缓存模块包括：

信号写入单元，用于将所述N路第一信号中的每路信号分别写入N个不同缓存区的同一缓存地址中；

信号输出单元，用于在所述N路第一信号被分别写入对应缓存区的第一地址add_W时，从第一缓存出口输出所述对应缓存区的第二地址add_R₁中存储的N路第二信号，并从第二缓存出口输出所述对应缓存区的第三地址add_R₂中存储的N路第三信号，其中：

$\mathrm{add}\_R_1=\left\{\begin{array}{cc}\mathrm{add}\_W+1& \mathrm{add}\_W\≠L\\ 1& \mathrm{add}\_W=L\end{array}\right.,$

$\mathrm{add}\_R_2=\left\{\begin{array}{cc}\mathrm{add}\_W-L/2& \mathrm{add}\_W>L/2\\ \mathrm{add}\_W+L/2& \mathrm{add}\_W\≤L/2\end{array}\right.;$

其中，L为每个缓存区中存储地址的总数量,add_W+1为所述第一地址的下一个地址；

所述输出因子更新模块包括：

第三共轭相乘处理单元，用于分别对当前N路输出因子中的每不同两路因子进行共轭相乘处理，以获取M个共轭输出因子；

因子相乘单元，用于将更新后的M个累计值中的每个数值分别与所述M个共轭输出因子中的对应因子相乘；

组合获取单元，用于从相乘后的M个结果中获取每组为N-1个数值的N种组合；

因子更新单元，用于将每种组合中的N-1个数值相加，并对相加后的N个数值进行模值归一化处理后获取N路输出因子的更新值，以利用所述更新值更新当前N路输出因子。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述共轭相乘处理模块包括：

第一共轭相乘处理单元，用于从所述N路第一信号中选取第i路信号和第j路信号，以获取M组第一信号组合，其中，1≤i≤N,1≤j≤N，i>j，i和j为整数，M＝N·(N-1)/2；并将每组第一信号组合中的第i路信号取共轭后与第j路信号相乘，以获取M个第一共轭乘积；

第二共轭相乘处理单元，用于从所述N路第二信号中选取第i路信号和第j路信号，以获取M组第二信号组合，其中，1≤i≤N,1≤j≤N，i>j，i和j为整数，M＝N·(N-1)/2；并将每组第二信号组合中的第i路信号取共轭后与第j路信号相乘，以获取M个第二共轭乘积。

9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第三共轭相乘处理单元，具体用于从当前N路输出因子中选取第i路因子和第j路因子，以获取M组输出因子组合，其中，1≤i≤N,1≤j≤N，i>j，i和j为整数，M＝N·(N-1)/2；并将每组输出因子组合中的第i路因子取共轭后与第j路因子相乘，以获取M个共轭输出因子。

10.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述组合获取单元，具体用于从相乘后的M个结果中取除第K个数值以外的第1到第N个数值中N-1个数值作为第K种组合，以获取数值K的N种取值分别对应的N种组合其中，K为整数，N≥K≥1。