[發(fā)明專利]一種改進(jìn)誤碼性能的基于多倍帶寬采樣的LoRa解調(diào)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110073197.1
• 申請日: 2021-01-20
• 公開（公告）號: CN112671680B
• 公開（公告）日: 2023-01-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張成文;岳佳;焦利彬;史軍;索宏澤;王世鵬;王連凱
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué);中國電子科技集團(tuán)公司第五十四研究所
• 主分類號: H04L27/00
• 分類號: H04L27/00;H04B1/69
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠(yuǎn)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 23211
• 代理人: 劉景祥

1.一種改進(jìn)誤碼性能的基于多倍帶寬采樣的LoRa解調(diào)方法，其特征在于，所述LoRa解調(diào)方法包括以下步驟：

步驟1：應(yīng)用多倍帶寬的采樣頻率對LoRa符號作時域采樣；

步驟2：對步驟1的采樣點(diǎn)進(jìn)行DeChirp運(yùn)算；

步驟3：對步驟2的DeChirp運(yùn)算后的離散樣點(diǎn)抽取單倍帶寬采樣點(diǎn)，估計(jì)LoRa符號的頻率跳變點(diǎn)時刻；

步驟4：基于步驟3的跳變點(diǎn)時刻估計(jì)值生成輔助變換信號，并以此對DeChirp運(yùn)算后的采樣點(diǎn)進(jìn)行時頻關(guān)系變換，從而將LoRa符號時頻圖的分段信號整合為整段信號；

步驟5：對步驟4變換后的多倍帶寬采樣信號進(jìn)行離散傅里葉變換運(yùn)算；

步驟6：對步驟5離散傅里葉變換運(yùn)算后的頻譜利用譜峰搜索的LoRa解調(diào)方法恢復(fù)出原始信息；

所述步驟2對多倍帶寬采樣的離散信號進(jìn)行DeChirp，此時對應(yīng)的DownChirp信號為離散模式的多倍采樣d(n)，離散模式的多倍采樣d(n)信號為初始Chirp信號的復(fù)共軛，其斜率與待解調(diào)信號斜率互為相反數(shù)，即d(n)＝exp{-jπn²/(m²N)}，則DeChirp后的多倍帶寬采樣信號為：

其中是均值為0、方差為N₀/2的離散高斯白噪聲；

，所述步驟3頻率跳變點(diǎn)時刻估計(jì)具體包括以下步驟：

步驟3.1：離散數(shù)據(jù)樣點(diǎn)抽取；為了估計(jì)LoRa符號的頻率跳變點(diǎn)時刻的位置，對上述多倍帶寬采樣得到的mN個離散數(shù)據(jù)采取1/m樣點(diǎn)抽取，則該抽樣結(jié)果可等效為原始接收信號的單倍帶寬采樣；

步驟3.2：抽取信號樣點(diǎn)的離散傅里葉變換DFT；

步驟3.3：譜峰搜索；LoRa符號的所有功率均集中在單個采樣點(diǎn)，其余樣點(diǎn)僅包含噪聲，因此可對頻譜采取譜峰搜索的方式得到循環(huán)移位值K的估計(jì)值；

步驟3.4：頻率跳變點(diǎn)時刻估計(jì)；根據(jù)譜峰搜索得到的循環(huán)移位值，并進(jìn)一步求解信號的頻率跳變點(diǎn)時刻。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種改進(jìn)誤碼性能的基于多倍帶寬采樣的LoRa解調(diào)方法，其特征在于，所述步驟1具體為，

對于帶寬為B，擴(kuò)頻因子為SF的調(diào)制系統(tǒng)，每個傳輸符號被分為N＝2^SF個碼片，其中SF為擴(kuò)頻因子且SF∈{7,8,9,10,11,12}，碼片周期T_c＝1/B，符號周期為T_s＝N·T_c，調(diào)頻斜率μ＝B/T_s，LoRa信號的起始頻率定義為f₀＝(K·B)/N，其中K稱為Chirp信號的循環(huán)移位值，取值為{0,1,···N-1}，等效為將SF比特的二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制，以w_i表示傳輸二進(jìn)制比特的第i位信息，則循環(huán)移位值的計(jì)算公式如式(1)；

對于基帶傳輸系統(tǒng)，信號的頻率在[0,T_s]時間段內(nèi)從f₀上升至B，于T₀＝(N-K)/B時刻發(fā)生頻率跳變后返回0，再從0頻率上升至f₀；

則LoRa信號時頻變化函數(shù)f(t)具體為：

信道中僅考慮高斯白噪聲，則接收端信號r(t)表示為式(3)，

其中w(t)為零均值加性高斯白噪聲；

以多倍帶寬mB作為采樣頻率，采樣間隔為T_sample＝1/(mB)，采樣后的序列長度為mN，則接收信號的離散表達(dá)式為：

其中w(n)是均值為0、方差為N₀/2的高斯白噪聲樣點(diǎn)，N₀為噪聲單邊帶功率譜密度，且n的取值為0,1,···,mN-1；因此該收發(fā)模型中的SNR等于1/N₀。