基于累积正反馈的闭环式相位同步方法及分布式通信系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及分布式通信技术领域，尤其涉及一种基于累积正反馈的闭环式相位同步方法及分布式通信系统。
【背景技术】
[0002]分布式波束成型技术是一种协同通信技术，由多个源节点协同地发送信息，使其在目标节点能够有效合并，实现通信范围、传输速率、能量效率的增长。为了实现上述优势，需要实现载波的同步。
[0003]现有的载波同步算法分为两大类:一类是闭环载波同步算法，目标节点测量接收信号强度是否满足系统要求，不断将测量结果反馈给源节点，源节点以此实现载波同步，其中源节点间很少通信。另一类是开环载波同步算法，通过源节点之间的通信实现同步，而目标节点与源节点之间很少通信。
[0004]现有的闭环载波同步算法包括RaghuramanMudumbai，Joao Hespanha，UpamanyuMadhow，Gwen Barriac提出的单比特正反馈迭代算法以及Shuo Song，JohnS.Thompson,Pe1-Jung Chung和Peter M.Grant在单比特正反馈迭代算法的基础上提出的混合负反馈载波同步算法。
[0005]单比特正反馈迭代算法在每个时隙内对源节点的发射相位增加一个随机的扰动，根据目标节点反馈的信息决定是否保留该随机扰动。该算法能够在不利用信道状态信息的前提下，近乎完美地在目标节点实现相位的对齐，并且该算法的收敛时间只是随着参与节点的个数线性增长，算法的基本原理可以轻易的运用于实际环境并且能够扩展到实现频率同步问题上。但该算法只利用了目标节点的单比特正反馈信息，并没有利用负反馈信息，因此没有充分利用单比特反馈的优势。
[0006]混合负反馈载波同步算法进一步地利用了目标节点反馈的正负两个方面的信息，提高了相位同步的速度，并且引入了连续负反馈时隙计数器，在计数器达到一个门限值时缩小扰动步长，使得目标节点接收到的信号强度进一步提高。然而，该算法也存在一定问题，比如迭代步长的选取有一定限制，在收敛的初始阶段，并不能充分利用大步长加快收敛速度。
【发明内容】
[0007]本发明所要解决的技术问题是，提供一种基于累积正反馈的闭环式相位同步方法及分布式通信系统，以提高相位同步过程中收敛初期的收敛速度。本发明是这样实现的:
[0008]—种基于累积正反馈的闭环式相位同步方法，包括如下步骤:
[0009]步骤A:各源节点在第1时隙以各自的发射相位0J1)同时向目标节点发射信号；目标节点检测第1时隙接收到的信号总强度R(l)，并将其作为第2时隙的最佳接收信号强度Rtest(2)，然后进入第2时隙；Θ J1)为第i源节点在第1时隙的发射相位；
[0010]步骤B:各源节点在第2时隙以各自的发射相位0J2)同时向目标节点发射信号；Θ ,(2) = 9^1)+5^2), θ χ⑵为第i源节点在第2时隙的发射相位，δ χ⑵为第i源节点在第2时隙的随机相位扰动；目标节点检测第2时隙接收到的信号总强度R(2)，并判断R(2)是否大于第2时隙的最佳接收信号强度Rtest(2)，如果是，则发送正反馈信号给各源节点，且设第3时隙的最佳接收信号强度Rtest (3) = R(2)，否则，发送负反馈信号给各源节点，且设Rbest(3) = Rbest(2);然后进入第3时隙;
[0011]步骤C:各源节点在第η时隙以各自的发射相位θ^η)同时向目标节点发射信号，θ i (η) = θ “η-1)+δ “η)+ξ “η)成为自然数，且η彡3，θ ; (η)为第i源节点在第η时隙的发射相位，δ χ (η)为第i源节点在第η时隙的随机相位扰动，ξ , (η)为第η时隙的相位扰动调整值；当各源节点接收到的上一时隙目标节点发送的信号为正反馈信号时，L(n) =0，当各源节点接收到的上一时隙目标节点发送的信号为负反馈信号时，L(n) =-5,(1!);同时，目标节点检测第η时隙接收到的信号总强度R(n)，并判断是否R(n) > Rbest (n), Rbest (η)为第η时隙的最佳接收信号强度，如果R(n) > Rbest (η)，则发送正反馈信号给各源节点，且设Rtest(n+1) =R(n)，否则，发送负反馈信号给各源节点，且设Rtest(n+1) =Rbest(n);然后进入第n+1时隙；
[0012]从第2时隙开始，各源节点通过正反馈计数器累加接收到正反馈信号的次数，如果在第η时隙时该次数未达到预设的第一阈值，则使δ^η+Ι) = δ^η);如果在第η时隙时该次数达到预设的第一阈值，则使S ifc+1) = δ Jn) X α ρ a 1，同时，将正反馈计数器清零并重新累加，并将第一阈值增大第一固定值。
[0013]进一步地，从第2时隙开始，各源节点通过负反馈计数器累加连续接收到负反馈信号的次数，在负反馈计数器累加次数的过程中，一旦发生正反馈，则负反馈计数清零，并重新累加；如果在第η时隙时该次数未达到预设的第二阈值，则使δ^η+Ι) = δ^η);如果在第η时隙时该次数达到预设的第二阈值，则使δ^η+Ι) = δι(η)Χα2,0< α2<1，同时，将正、负反馈计数器清零并重新累加，并将第二阈值减小第一固定值。
[0014]进一步地，当n+1达到设定值或第n+1时隙接收到的信号总强度R (n+1)达到设定强度时，完成第n+1时隙的迭代后，终止迭代。
[0015]—种分布式通信系统，包括目标节点和若干源节点；
[0016]各源节点在第1时隙以各自的发射相位0J1)同时向目标节点发射信号；目标节点检测第1时隙接收到的信号总强度R(l)，并将其作为第2时隙的最佳接收信号强度Rtest(2)，然后进入第2时隙；Θ工(1)为第i源节点在第1时隙的发射相位；
[0017]各源节点在第2时隙以各自的发射相位Θ J2)同时向目标节点发射信号:0^2)=9,(1)+5,(2), Θ工(2)为第i源节点在第2时隙的发射相位，δ χ⑵为第i源节点在第2时隙的随机相位扰动；目标节点检测第2时隙接收到的信号总强度R(2)，并判断R(2)是否大于第2时隙的最佳接收信号强度Rbest (2)，如果是，则发送正反馈信号给各源节点，且设第3时隙的最佳接收信号强度Rtest(3) = R(2)，否则，发送负反馈信号给各源节点，且设Rbest (3) = Rbest (2);然后进入第3时隙;
[0018]各源节点在第η时隙以各自的发射相位θ χ (η)同时向目标节点发射信号，θ χ (η)=θ i (n-1) + δ i (n) + ξ ； (n) ;n为自然数，且n彡3，θ ; (η)为第i源节点在第η时隙的发射相位，δ χ (η)为第i源节点在第η时隙的随机相位扰动，ξ , (η)为第η时隙的相位扰动调整值；当各源节点接收到的上一时隙目标节点发送的信号为正反馈信号时，L(n) =0，当各源节点接收到的上一时隙目标节点发送的信号为负反馈信号时，L(n) =-5,(1!);同时，目标节点检测第η时隙接收到的信号总强度R (η)，并判断是否R(n) > Rbest(n)，Rbest(n)为第η时隙的最佳接收信号强度，如果R(n) > Rbest (η)，则发送正反馈信号给各源节点，且设Rbest(n+1) =R(n)，否则，发送负反馈信号给各源节点，且设Rbest(n+1) = Rbest(n);然后进入第n+1时隙；
[0019]从第2时隙开始，各源节点通过正反馈计数器累加接收到正反馈信号的次数，如果在第η时隙时该次数未达到预设的第一阈值，则使δ^η+Ι) = δ^η);如果在第η时隙时该次数达到预设的第一阈值，则使S ifc+1) = δ Jn) X α ρ a 1，同时，将正反馈计数器清零并重新累加，并将第一阈值增大第一固定值。
[0020]进一步地，从第2时隙开始，各源节点通过负反馈计数器累加连续接收到负反馈信号的次数，在负反馈计数器累加次数的过程中，一旦发生正反馈，则负反馈计数清零，并重新累加；如果在第η时隙时该次数未达到预设的第二阈值，则使δ^η+Ι) = δ^η);如果在第η时隙时该次数达到预设的第二阈值，则使δ^η+Ι) = δι(η)Χα2,0< α2<1，同时，将正、负反馈计数器清零并重新累加，并将第二阈值减小第一固定值。
[0021]进一步地，当n+1达到设定值或第n+1时隙接收到的信号总强度R (n+1)达到设定强度时，完成第n+1时隙的迭代后，终止迭代。
[0022]与现有技术相比，本发明引入正反馈计数器累积目标节点在当前时隙接收到的信号总强度大于当前时隙的最佳接收信号强度的次数，当次数达到预设的阈值时，便会在下一时隙时自动增大随机相位扰动的步长，从而使得收敛前期的收敛速度得到提高。
【附图说明】
[0023]图1:本发明提供的分布式通信系统组成示意图；
[0024]图2:所述分布式通信系统的基于累积正反馈的闭环式相位同步方法流程示意图。
【具体实施方式】
[0025]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。
[0026]如图1所示为分布式通信系统的组成示意图，该系统包括若干源节点2以及目标节点1。该系统的基于累积正反馈的闭环式相位同步方法如图2所示，包括如下步骤:
[0027]步骤A:各源节点2在第1时隙以各自的发射相位0J1)同时向目标节点1发射信号，目标节点1检测第1时隙接收到的信号总强度R(l)，并将其作为第2时隙的最佳接收信号强度Rtest(2)，然后进入第2时隙。θ χ (1)为第i源节点2在第1时隙的发射相位，0,(1)可为各源节点2的发射信号的初始相位，各源节点2的初始相位可能是不同的。
[0028]步骤B:各源节点2在第2时隙以各自的发射相位θ χ (2)同时向目标节点1发射信号，Θ i (2) = Θ工(1) + δ工(2)。Θ工⑵为第i源节点2在第2时隙的发射相位，δ工⑵为第i源节点2在第2时隙的随机相位扰动。目标节点1检测第2时隙接收到的信号总强度R(2)，并判断R(2)是否大于第2时隙的最佳接收信号强度Rtest(2)，如果是，则发送正反馈信号给各源节点2，且设第3时隙的最佳接收信号强度Rtest (3) = R(2)，否则，发送负反馈信号给各源节点2，且设Rtest(3) = Rbest(2);然后进入第3时隙。
[0029]步骤C:各源节点2在第η时隙以各自的发射相位θ χ (η)同时向目标节点1发射信号，θ i (η) = θ >-1)+δ i(n)+ξ ?(η)，η为自然数，且η彡3，θ ; (η)为第i源节点2在第η时隙的发射相位，δ χ (η)为第i源节点2在第η时隙的随机相位扰动，ξ , (η)为第η时隙的相位扰