基于线性调频扩频的 LPWAN 物联网波形设计与检测机制——综述
信号处理
2023-04-05 v2
摘要
LoRa 是一种被广泛采用的方法，其在物理（PHY）层利用线性调频扩频（CSS）技术来实现低功耗广域网（LPWAN）连接。通过调整扩频因子，LoRa 可实现多样的频谱与能量效率（EE）水平，使其适用于大量依赖 LPWAN 的物联网（IoT）应用。然而，LoRa 的一个主要缺点是数据速率相对较低。尽管如此，在近期之前，致力于提升 LoRa 数据传输能力的研究十分匮乏，直到近来提出了大量面向 LPWAN 的 LoRa 替代性 CSS 物理层方案。本综述首次对这些在 2019 至 2022 年间提出的基于 CSS 的替代物理层方案的波形设计进行了全面考察。共分析了十五种 LoRa 替代方案。本研究深入探讨了 LoRa 替代方案的波形设计。所研究的 CSS 方案根据非调频符号激活的频移数量分为三类：单线性调频、多线性调频以及带索引调制的多线性调频。这些方案的收发机架构被详尽阐述。此外，我们针对文献中此前未记载的特定方案提出了相干/非相干检测机制。我们还基于各方案性能给出了若干关键见解与建议。方案性能依据 EE、频谱效率、加性白高斯噪声下的误码率（BER），以及存在相位与频率偏移时的 BER 等指标进行评估。最后，我们指出了该领域一些开放的研究问题与未来研究方向。
引用
@article{arxiv.2208.10274,
title = {Chirp Spread Spectrum-based Waveform Design and Detection Mechanisms for LPWAN-based IoT -- A Survey},
author = {Ali Waqar Azim and Ahmad Bazzi and Raed Shubair and Marwa Chafii},
journal= {arXiv preprint arXiv:2208.10274},
year = {2023}
}