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

1、低功耗廣域網(wǎng)(LPWAN: Low Power Wide Area Network)，是專門為實(shí)現(xiàn)低功耗、遠(yuǎn)距離、低速率、大連接的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用而設(shè)計(jì)。電氣和電子工程師協(xié)會(huì)IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers)針對(duì)這一需求在低速率無線個(gè)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(kuò)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(duì)其物理層(Physical Layer)收發(fā)鏈路各模塊的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了深入研究，設(shè)計(jì)并搭建了整個(gè)基帶收發(fā)鏈路。實(shí)際工程應(yīng)用中由于低成本的限制，一般采用普通的廉價(jià)的晶振，晶

3、振的頻率漂移高達(dá)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(duì)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(duì)物理層接收機(jī)鏈路中同步技術(shù)的研究具有非常重要的學(xué)術(shù)價(jià)值以及實(shí)際應(yīng)用意義。
　　針對(duì)上述問題，論文首先針對(duì)基帶接收機(jī)在低信噪比環(huán)境下存在隨機(jī)頻偏的長碼字捕獲技術(shù)進(jìn)行研究。主要以基于快速傅里葉變換(FFT: Fast FourierTransformation)

4、運(yùn)算的時(shí)頻域二維搜索捕獲和基于差分處理捕獲算法兩個(gè)方面進(jìn)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(jìn)算法。先將接收信號(hào)和偽碼相乘以消除偽碼信息，然后進(jìn)行M階差分自相關(guān)消除載波頻偏信息同時(shí)對(duì)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(jìn)行仿真驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明本論文提出改進(jìn)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(duì)實(shí)現(xiàn)超低信噪比環(huán)境下的高精度頻偏估計(jì)技術(shù)，主要研究了利用FFT運(yùn)算以及基于時(shí)域上的經(jīng)典Fitz算法?；诮?jīng)典Fitz算法，提出了對(duì)信號(hào)先進(jìn)行預(yù)處理再進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算的策略。該項(xiàng)處理在不縮小頻偏估計(jì)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(shí)現(xiàn)了在低信噪比環(huán)境下的頻偏估計(jì)問題。該算法可以大大的提高估計(jì)性能，并且隨著預(yù)處理次數(shù)增加而提高估計(jì)精度。該方法穩(wěn)定可靠，非常