適用于低功耗廣覆蓋網絡下的同步方案設計.pdf

1、低功耗廣覆蓋(LPWA: Low Power Wide Area)網絡目前是物聯(lián)網(M2M:Machine To Machine)研究的一大熱點。LPWA網絡隸屬于無線個域網(WPAN:Wireless Personal Area Network)，具有低功耗、低成本、低速率、廣覆蓋等特點，將廣泛應用于石油天然氣管道監(jiān)控、水泄漏檢測及交通運輸等行業(yè)。目前對于這方面的研究，主要以IEEE TG4工作組提出的低功耗關鍵基礎設施監(jiān)控(LECI

2、M:Low Energy, Critical Infrastructure Monitoring)網絡為代表。LECIM網絡物理層(PHY: Physical Layer)和媒體控制訪問層(MAC: Media Access Control Layer)的相關技術規(guī)范在IEEE802.15.4k標準中進行了詳細介紹，其中物理層采用直接序列擴頻通信(DSSS: Direct Sequence Spreading Spectrum)技術以滿

3、足低接收靈敏度及廣覆蓋的需求。
　　同步是無線通信系統(tǒng)接收端能否正確獲取數據的關鍵，其中載波同步是同步的一個重要環(huán)節(jié)。頻偏估計算法中適用于突發(fā)式通信的常用估計算法有差分Kay算法，相關算法中的Fits算法和L&R等算法。在低信噪比環(huán)境下，Kay算法性能難以得到保證，而Fits算法和L&R算法運算復雜且性能一般，都不大適合LECIM網絡的同步方案實現(xiàn)，因此如何設計LECIM系統(tǒng)同步方案具有很大的研究價值。
　　本文首先深入研究

4、LECIM網絡特點及IEEE802.15.4k協(xié)議，分析得出了同步方案設計的關鍵技術指標。隨后重點介紹了現(xiàn)有頻偏估計算法的基本原理及性能，并對比分析了各算法的優(yōu)缺點?？紤]快速傅立葉變換(FFT: Fast FourierTransform)頻偏估計算法相對于其他突發(fā)式通信系統(tǒng)的頻偏估計算法具有適合工作在低信噪比且復雜度低的優(yōu)點，為了滿足協(xié)議中規(guī)定的低接收靈敏度和廣覆蓋的要求，本文提出了一種基于前導序列的FFT聯(lián)合插值算法來實現(xiàn)準確的頻偏