專利名稱：基于閉環(huán)頻偏控制的分布式波束形成方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種通過閉環(huán)控制節(jié)點簇內各節(jié)點頻率偏差，從而保持基站接收功率增益，達到長時間穩(wěn)定通信效果的方法。該方法可應用于無線傳感器簇的分布式波束形成遠距離傳輸系統中。
背景技術：
分布式波束形成的最突出特點在于不同源節(jié)點的本振是互相獨立的。大多數的本振是由節(jié)點的本地晶振通過上混頻來得到。而本地晶振的頻偏幾乎是不可能避免的，通過 上混頻后，晶振的頻偏會被放大。而這樣的頻偏對節(jié)點間的協作通信是致命的，因為這意味著節(jié)點間的相位在通信過程中不斷漂移，使得信號無法保持相干疊加，甚至形成反向抵消造成負增益。所以，傳統的波束形成方法的第一要務就是進行節(jié)點間的頻率同步，從而減少節(jié)點間本振頻差。傳統分布式波束形成分為兩種方法進行頻率同步，第一種是用鎖相環(huán)的方法(PPL) o所有節(jié)點對接收到的同一個載波信號，通過鎖相環(huán)，來進行跟蹤。從而達到所有節(jié)點的本振都與接收到的統一載波同頻同相的目的。然而，當通信載波在很高頻率時，傳統的鎖相環(huán)是沒有能力來完成這樣的鎖相任務的。所以，在高頻載波時，鎖相環(huán)的方法是不適用的。第二種是通過載波頻偏估計進行補償的方法。所有節(jié)點對接收到的同一個載波進行下混頻后，得到載波與本振的頻差。然后在上混頻時對本振進行補償，使得所有節(jié)點的發(fā)射載波頻率相同。這種方法通常意味著較復雜的數字端信號處理。因為節(jié)點基帶需要對混頻后的頻差進行估計，然后再通過這個估計頻差來生成補償所需要的頻率波形，從而不斷對本振進行補償。載波頻偏估計進行補償的方法需要面對兩個問題，一是很難估計出極小的頻率偏差。因為這意味在頻率同步時，需要較高的信噪比對周期很長的波形進行采集，然后估計其頻率，才能保證對頻差估計的準確性，從而導致頻率同步效率很低。而且盡管是很小的頻率偏差，也會造成無法進行長時間的可靠通信。二是節(jié)點晶振存在頻率漂移，即使在頻率同步階段各節(jié)點都已對本地本振進行了準確的同步。但是在通信過程中，節(jié)點的晶振頻率仍然是在緩慢變化的，造成新的頻差，使得長時間的可靠通信變得十分困難。解決這兩個問題的傳統方法是不斷的進行頻率和相位同步。在一次節(jié)點到接收基站的通信中，需要每隔一段時間，就重新對所有的節(jié)點的頻率與相位進行同步，以使一次通信能夠順利完成，而這無疑會帶來極高的復雜度和通信效率的降低。本發(fā)明提出的閉環(huán)控制系統可以保證在頻率差不大于某特定值的情況下，功率增益仍然保持在極值點附近變化，使基站接收功率保持穩(wěn)定。

發(fā)明內容
為了解決背景技術所述傳統載波頻偏估計補償方法所存在的問題，本發(fā)明提出一種使用閉環(huán)的方法來控制節(jié)點頻偏的波束形成方法。為了達到以上，本發(fā)明是采取如下技術方案予以實現的基于閉環(huán)頻偏控制的分布式波束形成方法，其特征在于包括下述步驟(I)初始化直接收斂過程基站與節(jié)點間分配兩個通信頻點，分別為通信頻點，反饋頻點；時間段11)基站在通信頻點廣播射頻載頻信號2)節(jié)點i在通信頻點接收到信號節(jié)點i本地載波
權利要求
1.一種基于閉環(huán)頻偏控制的分布式波束形成方法，其特征在于，包括下述步驟 (1)初始化直接收斂過程 基站與節(jié)點間分配兩個通信頻點，分別為通信頻點，反饋頻點； 時間段I I)基站在通信頻點廣播射頻載頻信號e_>t 2)節(jié)點i在通信頻點接收到信 節(jié)點i本地載波
2.如權利要求I所述的基于閉環(huán)頻偏控制的分布式波束形成方法，其特征在于，當節(jié)點i的頻率差Λ ω i為5000 30000弧度/秒時，節(jié)點i的相位調整量Λ φ幾02 O. 14弧度。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于閉環(huán)頻偏控制的分布式波束形成方法，其特征在于包括下述步驟(1)初始化時接收基站廣播射頻載頻，所有節(jié)點進行相位矯正，發(fā)射信號在接收基站在短時間內相干疊加，功率增益達到最大值；(2)有效通信的同時接收基站向所有節(jié)點廣播反饋信號，各點隨機調整各自載波相位。通過以上方法達到控制各節(jié)點頻偏的作用，從而保持了接收基站的增益，達到長時間穩(wěn)定通信的目的。
文檔編號H04W52/24GK102638878SQ20121007265
公開日2012年8月15日 申請日期2012年3月19日 優(yōu)先權日2012年3月19日
發(fā)明者曹晨, 鄧科 申請人:西安交通大學