[发明专利]一种基于OFCDM的精确时间测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及精确时间测量领域，涉及一种分布式多节点之间的精确时间同步的方法。

背景技术

分布式相参干扰将干扰信号限定在特定的区域，要求各节点间在低截获（LPI）通信的条件下保持严格时间同步，同步精度通常要求在皮秒(ps)量级（射频频率1GHz时），且载波频率越高要求的同步精度越高。受发射功率、时钟稳定性等约束，实现多个无线连接节点间的高精度时间同步的技术难度大，特别是节点运动、抗截获、抗干扰等因素的限制会进一步加深高精度时间同步的难度。通常采用的分布式网络时钟同步方案有主从方案、分级主从方案、外部参考方案、单端控制方案、外边控制方案、应用于稀疏阵列组网的基于芯片级原子时钟的同源同步方案，但这些同步方案所能提供的时钟同步精度还不能满足实施区域精确电子攻击的要求。

因此，研究在保证LPI通信的条件下，精确、有效的多节点时间同步方法对分布式相参干扰设备的研制和分布式协同通信的应用都非常有价值。

发明内容

本发明为了有效解决分布式相参干扰节点间的同步问题，提供了一种基于OFCDM（正交频分码分复用）技术的精确时间同步方法。本方法在保持节点之间正常通信的同时，实现节点间精确时间的测量，实施起来方便，可直接应用于分布式相参干扰节点之间的同步方案。

本发明的基本思路是：基于OFCDM系统采用二维扩频的特点，利用不同的正交二维码，分别作为通信与精确时间测量使用。采用导频码信道中的时域扩频码作为粗时间测量，并且基于各子载波的精确相位测量进行时间的精确测量。

本发明的技术方案是：一种基于OFCDM的精确时间测量方法，结合图1中的发射原理框图、图2中的接收原理框图，给出实现精确时间测量的具体的方法，具体包括如下步骤：

第一步：发送端，发送通信数据流经过编码、调制，导频数据经过调制后，分别经过                                               维的时域扩频与维的频域扩频，然后再进行码的复用，最后再采用常规的OFDM的方式调制：经过IFFT变换、插入保护间隔、频率搬移后，发送。

通信数据经调制后，在第个子载波、第个OFCDM符号内等效基带信号可表示为

其中是第个数据码信道待发送的基带数据，是每个子载波的信号功率，是矩形脉冲，与是第个码信道的二维扩频码，为OFCDM符号的周期，为第个子载波对应的基带频率。

发送的导频信号设置为全1，导频信号第个子载波、第个OFCDM符号内等效基带信号可表示为：

其中与是导频信道的二维扩频码。

则，长度为的一帧等效OFCDM基带信号可表示为：

其中是OFCDM的子载波数。

第二步：接收端，对接收信号进行下变频到基带信号，移除保护间隔，再进行FFT变换到基带，然后利用导频码信道与数据码信道的二维扩频码的正交性，进行二维的时频解扩，获得通信与导频数据。通信码信道经解调、译码后获得原始数据流。导频码信道的数据直接作为精确的时间测量使用。

接收端接收到的第个子载波、第个OFCDM符号等效基带信号为

其中是加性高斯白噪声，是每个子载波的信号功率，是矩形脉冲，与是第个码信道的二维扩频码，与是导频信道的二维扩频码，为OFCDM符号的周期，为第个子载波对应的基带频率。

移除保护间隔，进行FFT变换，并对导频信号先进行时域解扩，获得第个子载波等效基带导频信号为

其中，为收发两端本地振荡器的相位差。

第三步：求相邻子载波的相位差，并求精确的时间误差。

导频信道中第个子载波与第个子载波上信号的相位差为

、为时域解扩后第个子载波与第个子载波上的加性高斯白噪声导致的相位误差。

先进行频率解扩，然后利用下式求最终的相位差与时间误差。

相位误差可通过下式求得：

其中，是频域扩频因子，是频域被扩频的符号数。

时间误差可通过下式求得：

其中为子载波的频率间隔。