低功耗广域网络中用于抗干扰的部分符号恢复
网络与互联网体系结构
2021-09-09 v1 信号处理
摘要
近年来,用于各类物联网(IoT)应用的免授权频段低功耗广域网络(LPWANs)迅速普及。由于极低的发射功率与较长的传输时长,LPWAN 设备不可避免地遭受高功率跨技术干扰(CTI),例如来自同频段共存 Wi-Fi 的干扰。为缓解该问题,本文引入部分符号恢复(PSR)方案以提升 LPWAN 的 CTI 抗扰性。我们以广泛采用的 LPWAN 技术 LoRa 为例验证该思路作为概念证明。在物理(PHY)层,尽管 CTI 功率高得多,但其持续时间相对 LoRa 符号更短,使 LoRa 符号的一部分未受损坏。此外,由于其高冗余性,一个符号内的 LoRa 码片高度相关。这开启了仅利用部分码片检测 LoRa 符号的可能性。通过用时频分析考察 LoRa 符号中独特的频率模式,我们的设计有效检测出无 CTI 的干净 LoRa 码片。这使得 PSR 仅依赖干净 LoRa 码片即可从通信失败中成功恢复。我们在真实世界测试平台(包括 SX1280 LoRa 码片与 USRP B210)上,于 Wi-Fi 干扰下的多种场景中评估了 PSR 设计。大量实验表明,我们的设计提供了可靠的包恢复性能,成功将 LoRa 包接收率从 45.2% 提升至 82.2%,性能增益达 1.8 倍。
引用
@article{arxiv.2109.03488,
title = {Partial Symbol Recovery for Interference Resilience in Low-Power Wide Area Networks},
author = {Kai Sun and Zhimeng Yin and Weiwei Chen and Shuai Wang and Zeyu Zhang and Tian He},
journal= {arXiv preprint arXiv:2109.03488},
year = {2021}
}