面向低功耗廣域網(wǎng)的DSSS系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究及實現(xiàn).pdf

1、低功耗廣域網(wǎng)(LPWAN: Low Power Wide Area Network)，是專門為實現(xiàn)低功耗、遠距離、低速率、大連接的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用而設(shè)計。電氣和電子工程師協(xié)會IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers)針對這一需求在低速率無線個域網(wǎng)上制定了IEEE802.15.4k標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)主要適用于低功耗關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施監(jiān)控（LECIM:Low Energy Critical

2、Infrastructure Monitoring）網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用。
　　本文基于IEEE802.15.4k標(biāo)準(zhǔn)的直接序列擴展頻譜系統(tǒng)的低功耗關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)（DSSS LECIM: Direct Sequence Spread Spectrum LECIM），對其物理層(Physical Layer)收發(fā)鏈路各模塊的關(guān)鍵技術(shù)進行了深入研究，設(shè)計并搭建了整個基帶收發(fā)鏈路。實際工程應(yīng)用中由于低成本的限制，一般采用普通的廉價的晶振，晶

3、振的頻率漂移高達40PPM(parts per million)以上。晶振的頻率漂移將引起接收性能的惡化，這對接收端在低信噪比環(huán)境下正確恢復(fù)出發(fā)送的數(shù)據(jù)造成了一定的難度，因此對物理層接收機鏈路中同步技術(shù)的研究具有非常重要的學(xué)術(shù)價值以及實際應(yīng)用意義。
　　針對上述問題，論文首先針對基帶接收機在低信噪比環(huán)境下存在隨機頻偏的長碼字捕獲技術(shù)進行研究。主要以基于快速傅里葉變換(FFT: Fast FourierTransformation)

4、運算的時頻域二維搜索捕獲和基于差分處理捕獲算法兩個方面進行研究，傳統(tǒng)的捕獲算法都不能滿足LECIM網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用需求。本論文提出一種基于差分處理的M階自相關(guān)偽碼同步改進算法。先將接收信號和偽碼相乘以消除偽碼信息，然后進行M階差分自相關(guān)消除載波頻偏信息同時對噪聲有一定的抑制。最后和傳統(tǒng)的幾種差分捕獲算法在相同條件下進行仿真驗證。實驗結(jié)果表明本論文提出改進算法的抗噪性能更加優(yōu)越，其捕獲性能有4-5dB的改善，很大程度上改善了信噪比，提高了基帶系

5、統(tǒng)的接收靈敏度，故更適應(yīng)于低信噪比條件下工作。
　　其次，對實現(xiàn)超低信噪比環(huán)境下的高精度頻偏估計技術(shù)，主要研究了利用FFT運算以及基于時域上的經(jīng)典Fitz算法?；诮?jīng)典Fitz算法，提出了對信號先進行預(yù)處理再進行相關(guān)運算的策略。該項處理在不縮小頻偏估計范圍的前提下，能通過有偏自相關(guān)并迭代的方法抑制噪聲，從而實現(xiàn)了在低信噪比環(huán)境下的頻偏估計問題。該算法可以大大的提高估計性能，并且隨著預(yù)處理次數(shù)增加而提高估計精度。該方法穩(wěn)定可靠，非常