[發明專利]一種基于海面無線傳感網的分布式波束形成載波相位同步方法

有效

• 申請號: 201410280637.0
• 申請日: 2014-06-20
• 公開（公告）號: CN104022990B
• 公開（公告）日: 2017-06-20
• 發明（設計）人: 石碩;胡瑞東;賈敏;馬健欣;顧學邁;王雪;余方圓;田斯
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: H04L27/18
• 分類號: H04L27/18;H04W84/18
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所23109
• 代理人: 張宏威

1.一種基于海面無線傳感網的分布式波束形成載波相位同步方法，該方法包括如下步驟：

步驟一、源節點Node_i獲取并存儲數據拷貝信號m(t)，源節點Node_i中Node₁為主節點，Node_K為從節點，其中，K為大于等于2的正整數；i為大于等于1的正整數；K∈i；

步驟二、目標節點D向源節點Node_i發送單頻信標信號x₀(t)；源節點Node_i接收所述單頻信標信號x₀(t)，并形成源節點接收信號y_0i(t)；

源節點接收信號y_0i(t)中y₀₁(t)表示主節點接收信號，y_0K(t)表示從節點接收信號；

步驟三、主節點Node₁對主節點接收信號y₀₁(t)進行信號處理得到主節點載波信號x₁₀(t)，從節點Node_K對從節點接收信號y_0K(t)進行信號處理得到從節點載波信號x_K0(t)；

步驟四、主節點Node₁將所述數據拷貝信號m(t)加載在主節點載波信號x₁₀(t)上得到主節點調制信號s₁(t)；從節點Node_K將所述數據拷貝信號m(t)加載在從節點載波信號x_K0(t)上得到從節點調制信號s_K(t)；

步驟五、主節點Node₁將所述主節點調制信號s₁(t)發送至目標節點D；從節點Node_K將所述從節點調制信號s_K(t)發送至目標節點D；

步驟六、目標節點D將接收到的主節點調制信號s₁(t)及從節點調制信號s_K(t)疊加得到目標節點調制信號S(t)；

其特征在于，步驟二中所述的單頻信標信號x₀(t)的表達式為

其中，t₀表示起始時間，φ₀表示單頻參考信號在目標節點D處的初始相位，w為頻率，j²＝-1，t為時間；

步驟一中所述源節點接收信號y_0i(t)的表達式為

$y_{0i}\left(t\right)=e^{j\[w(t-t_0-{\mathrm{\τ}}_{0i})+{\mathrm{\φ}}_0\]};$

其中，τ_0i表示目標節點D到源節點Node i(i＝1,2,...,K)的路徑時延；

當i＝1時，主節點接收信號為

當i＝2,3……K時，帶入源節點接收信號表達式后即為從節點接收信號y_0K(t)，

從節點接收信號的表達式為

步驟三中所述主節點Node₁對主節點接收信號y₀₁(t)進行信號處理得到主節點載波信號x₁₀(t)，獲得所述主節點載波信號的過程是由相位鑒別電路實現的，獲得所述主節點載波信號的過程為：

步驟三一、主節點Node₁中的本地振蕩器產生本地振蕩信號O₁(t)，其表達式為

其中，φ₁表示本地信號的初始相位；

步驟三二、根據步驟三一中的本地振蕩信號O₁(t)，主節點Node₁的主節點接收信號y₀₁(t)還可以表示為：

$y_{01}\left(t\right)=O_1\left(t\right)e^{j\[w(-{\mathrm{\τ}}_{01})+{\mathrm{\φ}}_0-{\mathrm{\φ}}_1\]}=O_1\left(t\right)h\left(t\right)$

其中，是主節點接收信號y₀₁(t)與信號O₁(t)的相位差，h(t)的共軛信號

步驟三三、所述本地振蕩信號O₁(t)與共軛信號h^*(t)相乘得到主節點載波信號x₁₀(t)，所述主節點載波信號x₁₀(t)的表達式為

步驟三中所述從節點Node_K對從節點接收信號y_0K(t)進行信號處理得到從節點載波信號x_K0(t)，所述獲得從節點載波信號的過程為：

步驟三A、從節點Node_K對接收的單頻信標信號x₀(t)進行周期延拓后得到延拓后的單頻信標信號x_0K(t)，

所述延拓后的單頻信標信號x_0K(t)由從節點Node_K標示為從節點接收信號y_0K(t)，從節點Node_K將所述從節點接收信號y_0K(t)轉發至主節點Node₁；

步驟三B、主節點Node₁經過周期延拓后將接收的從節點接收信號y_0K(t)標示為延拓后的從節點接收信號y_K1(t)；

步驟三C、主節點Node₁對所述延拓后的從節點接收信號y_K1(t)進行相位鑒別電路處理并得到主從信號x_1K(t)；

步驟三D、主節點Node₁將所述主從信號x_1K(t)再回傳至從節點Node_K，從節點Node_K將所述主從信號x_1K(t)標示為從主信號y_1K(t)；

步驟三E、從節點Node_K將所述從主信號y_1K(t)轉化為從節點載波信號x_K0(t)，

步驟三C中所述主節點Node₁對所述延拓后的從節點接收信號y_K1(t)進行相位鑒別電路處理并得到主從信號x_1K(t)，所述得到主從信號x_1K(t)的過程為：

步驟C1、主節點Node₁中的本地振蕩器產生本地振蕩信號O₁(t)，其表達式為

其中，φ₁表示本地信號的初始相位；

步驟C2、根據步驟C1中的本地振蕩信號O₁(t)，主節點Node₁的延拓后的從節點接收信號y_K1(t)；還可以表示為：

$y_{K1}\left(t\right)=O_1\left(t\right)e^{j\[w(-{\mathrm{\τ}}_{0K}-{\mathrm{\τ}}_{K1})+{\mathrm{\φ}}_0-{\mathrm{\φ}}_1\]}=O_1\left(t\right)h_0\left(t\right);$

其中，是延拓后的從節點接收信號y_K1(t)與本地振蕩信號O₁(t)的相位差，τ_K1表示從節點Node_K到主節點Node₁的路徑延時；h₀(t)的共軛信號

步驟C3、所述本地振蕩信號O₁(t)與共軛信號h₀^*(t)相乘得到主從信號x_1K(t)，所述主從信號x_1K(t)的表達式為