本發(fā)明屬于信號檢測估計，具體地說是涉及一種基于線性調(diào)頻特性的lora信號盲估計方法。

背景技術(shù)：

1、隨著萬物互聯(lián)概念的提出，智能設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)成為了關(guān)注的重點。目前，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)主要分為兩類，一類為短距離通信技術(shù)，例如wi-fi、藍牙，zigbee等，但由于通信距離短、功耗高的缺點，無法應(yīng)用于工業(yè)和農(nóng)業(yè)等需要大規(guī)模部署且需要低成本維護的應(yīng)用場景。因此，為了解決物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展所遇到的問題，低功耗廣域網(wǎng)(low?power?wide?area?network，lpwan)技術(shù)慢慢進入了大家的視野。

2、lora是低功耗廣域網(wǎng)(low?power?wide?area?networks，lpwan)通信技術(shù)的一種。目前l(fā)pwan技術(shù)主要有l(wèi)ora、sigfox、lte、cat-m和nb-iot等，lora相比于其他的lpwan技術(shù)，不僅成本低，部署靈活，還具有良好的抗多普勒性能，更為重要的是lora可以通過增大或減小擴頻因子(sf)對傳輸距離、接收靈敏度、傳輸速率上進行靈活的調(diào)整。正因為這些優(yōu)點，lora逐漸被重視，其已經(jīng)成為最有前途、最受歡迎的lpwan技術(shù)之一。

3、lora信號指的是lora通信技術(shù)中利用擴頻技術(shù)進行產(chǎn)生的可用于長距離通信的信號類型，其主要調(diào)制方法是頻移啁啾調(diào)制(fscm)技術(shù)，也即基于線性擴頻技術(shù)的調(diào)制方式。其頻率隨時間變化的曲線如下圖所示，lora調(diào)制中的每一個碼元都可以表示為正弦信號，fc為中心信號掃過頻率范圍的中心頻率，bw為信號帶寬，頻帶范圍為[fc-bw/2,fc+bw/2]，lora碼元持續(xù)時間為ts，從頻率范圍內(nèi)的某一個初始頻率開始上升，到達最高頻率fc+bw/2，然后回落到最低頻率fc-bw/2，繼續(xù)開始上升，直到碼元的持續(xù)時間ts。所以在一個ts時間內(nèi)，lora碼元的頻率一定會掃過整個頻帶范圍，如圖1所示。

4、對一個典型的lora信號的單一碼元基帶信號而言，信號s(t)的模型表達式如式(1)所示。

5、

6、其中finit為lora信號的起始頻率，t1為頻率跳變的時間，k為信號的調(diào)頻斜率，為信號瞬時相位，t為時間刻度，e為自然底數(shù)。

7、lora信號通過線性擴頻調(diào)制的方式，獲得了擴頻信號的增益效果，根據(jù)式(2)給出的香農(nóng)公式，可以得到信道容量一定的情況下，通過增加帶寬可以起到換取更低的信噪比條件下工作的效果，在lora信號的情況下，由于擴頻因子最大可以達到212，也就是36db的擴頻增益，使得lora信號在特殊情況下可以工作在-10db以下的信噪比，這使得一般的對lora信號的檢測估計都難以實現(xiàn)。

8、

9、其中c為信道容量，b為信號帶寬，s/n為信噪比。

10、圖2給出了lora信號在能夠正常工作的-10db信噪比條件下的功率譜，可以看到信號已經(jīng)完全淹沒在噪聲之中，可見利用傳統(tǒng)的手段已經(jīng)很難在這種信噪比條件下對lora信號進行檢測估計。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對上述問題，本發(fā)明提出了一種基于線性調(diào)頻特性的lora信號盲估計方法。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案是：

3、一種基于線性調(diào)頻特性的lora信號盲估計方法，方案包括以下步驟：

4、s1、將接收機接收到的信號進行下變頻操作到基帶。

5、s2、將基帶信號用自身的時移共軛信號與之相乘。

6、s3、通過傅里葉變換得到峰值位置，計算得到調(diào)頻斜率k的估計數(shù)值。

7、s4、用計算得到的調(diào)頻斜率數(shù)值產(chǎn)生一個下降斜率的lfm信號，用lfm信號與其卷積得到峰值的間隔，利用此數(shù)據(jù)估計lora信號的帶寬，并通過擴頻因子只會是2的指數(shù)倍來進行相對精確的估計。

8、本發(fā)明的有益效果為，本發(fā)明的方法主要是對截獲的lora信號使用載頻進行下變頻，利用lora信號線性擴頻調(diào)制的特點對lora信號的調(diào)頻斜率參數(shù)進行估計，利用估計的參數(shù)進一步對信號剩余參數(shù)進行估計，最后通過lora信號的參數(shù)的限制獲取較為精確的估計值，從而實現(xiàn)對lora信號參數(shù)盲估計的目的。

技術(shù)特征：

1.一種基于線性調(diào)頻特性的lora信號盲估計方法，用于針對lora體制通信系統(tǒng)的信號參數(shù)檢測估計，定義通信系統(tǒng)使用的通信信號帶寬為bw，擴頻因子為sf，發(fā)射信號的載頻為fc，信號的調(diào)頻斜率為k；其特征在于，所述方法包括以下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于信號檢測估計技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是涉及一種基于線性調(diào)頻特性的LoRa信號盲估計方法。本發(fā)明的方法主要是對截獲的LoRa信號使用載頻進行下變頻，利用LoRa信號線性擴頻調(diào)制的特點對LoRa信號的調(diào)頻斜率參數(shù)進行估計，利用估計的參數(shù)進一步對信號剩余參數(shù)進行估計，最后通過LoRa信號的參數(shù)的限制獲取較為精確的估計值，從而實現(xiàn)對LoRa信號參數(shù)盲估計的目的。

技術(shù)研發(fā)人員：張花國,許哲文,劉亮,郭義帆,李博文
受保護的技術(shù)使用者：電子科技大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6