一种多路信号融合方法与流程

1.本发明属于无线通信领域中多路信号融合技术领域，特别涉及一种多路信号融合方法。


背景技术：

2.多路信号融合技术是用来改善接收信号的质量，补偿信道中的衰落损耗的信号处理方法。利用多收发信道的模式实现，通过接收端对多路信号的处理，可提高信道的传输效率。
3.多路信号融合技术指对获得的若干信息，在一定的准则下快速分析和综合，使信号达到相应要求的信号处理技术。其基本原理是载有相同信息并经过多信道传输的信号会携带有各信道不同的传输特性，信号的衰落也不尽相同。该衰落总体上呈现偶然突发性和相互独立性，这就使得经过同一信道传输的信号也存在不同的衰落。若不使用信号融合技术进行信号处理，不论选取哪路信号都可能在某处存在信号的突然衰减，造成不可预计的信息缺失。尤其是在信号来源复杂，信道多样的无线通信场景中，采用信号融合技术可以提高无线通信信道的传输质量，最大程度地避免接收信号中存在信息缺失的现象，满足通信对接收信号的高要求。因此，多路信号融合技术对于提高信号质量十分重要，具有广阔的应用前景。
4.多路信号融合是接收端对采集到载有相同信息的多路信号先做预处理(加窗同步)，依据与每路信号相对应的场强信号(表征信号的衰落程度)来进行再处理，避免单独某路信号中存在信息缺失的信号处理方法。融合分为判断分析和信息合并。判断分析是使接收端能够基于场强信号快速对具有统计独立的多路信号进行特定处理。合并是指将特定处理后的信号择优截取，短时间内组合成准确度最高的接收信号来降低衰落的影响。
5.传统的接收方式大多都是通过接收端选取匹配度最高的某单路信号作为接收，一定程度上的确可以通过最佳匹配来降低信道衰落对接收信号的干扰。但由于信道衰落的突发性，不可避免的在匹配到的接收信号中存在某处信号不可靠或信息丢失的问题。另外，想要得到较高质量的信号还需要一定的处理时间。在一些要求严格的通信场景中，传统的接收方式的不足之处逐渐显露，不能达到应用需求。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于克服现有技术中对信道质量依赖性强、信号恢复质量低、信号处理时效性差以及存在无法预测的因信道快衰而引起的信息缺失等问题，提供一种同时接收多路信号，并对多路信号场强进行比较，找出每个位信号场强最大值对应的帧信号，然后将每个位信号进行融合得到最佳帧信号，提高了接收信号的准确率，保证了信号的完整性和可靠性的多路信号融合方法。
7.本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种多路信号融合方法，包括以下步骤：
8.s1、接收多路输入信号；
9.s2、将接收到的输入信号进行下变频和滤波放大处理，然后进行解调得到帧信号，同时通过场强信号捕获得到每路输入信号的场强信号，将每一路输入信号的场强信号和帧信号对应保存；
10.s3、检测各路帧信号，将所有帧信号中最先识别到的帧头信号作为起始时间点，开启帧头检测窗；
11.s4、判断其余各路帧信号是否识别到帧头，若识别到帧头则记录该路输入信号到达时间，同时将该输入信号的场强信号与帧信号一同存储作为有效信号；若某路信号未识别到帧头，则将该路信号当作无效信号，不参与处理；
12.s5、判断帧头检测窗时间是否结束，若是则关闭帧头检测窗，否则返回步骤s4继续检测；
13.s6、将接收到的有效信号置于相同的起始时间形成对齐的有效信号组；
14.s7、对有效信号组中的场强信号进行逐位比较，在每个位信号上，选取场强信号最大的一路帧信号作为最优位信号，其余路的位信号视为劣位信号进行舍弃；
15.s8、从第一个位信号开始，将所有最优位信号依次归并融合，成为新的最佳帧信号。
16.本发明的有益效果是：本发明提出的基于场强信号强度来实现的多路信号融合技术克服了传统接收技术中对信道质量依赖性强、信号恢复质量低、信号处理时效性差以及存在无法预测的因信道快衰而引起的信息缺失等问题。通过同时接收多路信号，并对多路信号场强进行比较，找出每个位信号场强最大值对应的帧信号，然后将每个位信号进行融合，得到最佳帧信号，对于个别信息丢失的通道数据，也能够通过其他通道的数据得到最佳帧信号，提高了接收信号的准确率，保证了信号的完整性和可靠性。
附图说明
17.图1为本发明使用场景示意图；
18.图2为本发明的多路信号融合方法的流程图；
19.图3为本发明信号处理示意图；
20.图4为本发明对齐有效信号组示意图；
21.图5为本发明信号融合过程示意图；
22.图6为本发明融合后的信号。
具体实施方式
23.本发明的目的是在移动无线通信系统中，尤其是对接收信号质量有严格要求的应用场景下，例如图1所示的地面基站与列车通信场景中，地面基站与列车天线通过无线网络进行通信。通过对场强信号的检测来实现多路信号融合，在短时间内改善通信质量。列车对地面基站通信过程类似。
24.本发明的实现有以下几个前提条件：1、系统中有多个接收通道，形成相同信息的多路接收信号；2、无线通信系统中信息以帧格式进行传输，帧头作为识别和同步标识；3、可检测到每路信号所对应的场强信号作为判断依据。
25.下面结合附图进一步说明本发明的技术方案。
26.如图2所示，本发明的一种多路信号融合方法，实现过程主要分为两个部分，当接收端需要进行多路信号融合时，首先对接收到经过多路不同信道传输的信号做预处理，再通过数据融合后合并成为优质信号传输到下一级；
27.预处理为多路信号融合技术实现的前提条件，主要包含接收信号解调，场强信号检测以及有效信号的同步对齐。主要目的是为了方便接下来对多路帧信号的每一位进行处理和补充。包括以下步骤：
28.s1、接收多路输入信号；
29.s2、将接收到的输入信号进行下变频和滤波放大处理，然后进行解调得到帧信号，同时通过场强信号捕获得到每路输入信号的场强信号，将每一路输入信号的场强信号和帧信号对应保存，如图3所示；
30.s3、设有多路承载相同信息的信号到达接收端，检测各路帧信号，将所有帧信号中最先识别到的帧头信号作为起始时间点，开启帧头检测窗；帧头检测窗的大小可根据实际的应用场景来确定；
31.s4、判断其余各路帧信号是否识别到帧头，若识别到帧头则记录该路输入信号到达时间，同时将该输入信号的场强信号与帧信号一同存储作为有效信号；若某路信号未识别到帧头，则将该路信号当作无效信号，不参与处理，如图4所示；
32.s5、判断帧头检测窗时间是否结束，若是则关闭帧头检测窗，否则返回步骤s4继续检测；
33.s6、将接收到的有效信号置于相同的起始时间形成对齐的有效信号组；
34.数据融合为多路信号融合的再处理部分，主要目的是对预处理后对齐的有效信号组的每一位进行判断分析。由于信道快衰的独立性和突发性，不同路的接收信号对应的场强大小有所不同，同路不同位的接收信号对应的场强大小也互有差异。接收端并行检测、筛选出含有相同信息的多路有效信号，同时捕获每路有效信号对应的场强信号。然后通过场强信号对多路信号进行融合，具体包括以下步骤：
35.s7、对有效信号组中的场强信号进行逐位比较，在每个位信号上，选取场强信号最大的一路帧信号作为最优位信号，其余路的位信号视为劣位信号进行舍弃，如图5所示；
36.s8、从第一个位信号开始，将所有最优位信号依次归并融合，成为新的最佳帧信号，融合后的信号如图6所示。
37.本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。