[发明专利]一种LoRa空口数据的解调方法

说明书

本发明属于低功耗广域网LoRa技术领域，涉及LoRa物理层的通信链路流程、数据包结构和LoRa扩频技术，具体涉及一种LoRa空口数据的解调方法，包括将从罗德仪表获取的LoRa数据进行同步，提取LoRa空口数据中有效载荷部分的调制数据，并实现解调得有效核载部分的比特流；本发明针对数据包前导的特点，提出LoRa空口数据的同步算法；并使用该同步算法，实现对LoRa空口数据的同步和解调，本方法在误码率低于0.01时，LoRa调制技术扩频因子增加1，抗噪声性能大约提高3dB；纠错码率为4/5，抗噪声性能大约提高1dB，效果最优。

技术领域

本发明属于低功耗广域网LoRa技术领域，涉及LoRa物理层的通信链路和调制解调技术，具体涉及一种LoRa空口数据的解调方法。

背景技术

近年来，智能设备的蜂拥而起，先后涌现了一系列的无线通信技术，被大规模应用于各个行业各种应用场景。其中，在广域网通信技术中，LoRa是一种前景比较好的低功耗广域网(Low Power Wide Area Network，LPWAN)技术，主要应用于具有低功耗、远距离特点的应用场景，如智能抄表、智慧农业等。

LoRa技术是由美国Semtech公司开发的一种扩频技术，融合了数字扩频、数字信号处理及前向纠错编码等技术。与传统扩频技术相比，LoRa技术增加了链路预算和对带内干扰的抗干扰能力，扩大了无线通讯链路的通信范围。

目前，在LoRa设计指南以及一些官方资料中，没有给出物理层LoRa数据包的调制解调技术及详细的通信链路流程，仅有一些文献提到LoRa调制解调技术的原理及物理层通信系统流程框图。但是由于这些理论并没有通过实际的LoRa空口数据去验证，本发明主要结合文献和罗德仪表的LoRa技术，对LoRa物理层进行更详细更完整的说明，并实现对采集罗德仪表的LoRa空口数据实现解调。

发明内容

为了能对LoRa空口数据进行解调，本发明提出一种LoRa空口数据的解调方法，包括将从空口获取的LoRa数据进行同步，提取LoRa数据中Payload(有效核载)部分LoRa调制数据，对Payload数据进行解调得Payload部分的比特数据。

进一步的，根据LoRa数据包前导的功能和特点，并使用同步算法从罗德仪表获取的LoRa空口数据进行同步及解调的具体包括以下步骤：

S1、通过检测信号强度RSSI或检测信号频率突变边缘或者两者的结合来判断LoRa信号的到来；

S2、通过LoRa解调算法，持续解调步骤S1检测到的LoRa空口数据，直到解出3个连续相同的符号，并记录此时的解调K值；

S3、对检测到的数据前移K个点，再继续持续解调信号直到出现3个连续符号为0、同步字1、同步字2，则同步成功并进行步骤S4；否则继续执行步骤S1～S2；

S4、在检测3个连续符号为0、同步字1、同步字2，对同步信号向后偏移2.25个Downchirp信号，得有效载荷Payload部分；

S5、根据罗德仪表配置LoRa数据的参数，计算出Payload及Payload CRC的长度，得到其进行编码后的n个符号；

S6、采用LoRa解调算法，解调计算得到的n个Payload符号。

进一步的，LoRa解调算法包括以下步骤：

在接收端应对先接收数据去载频处理，得基带LoRa调制信号其中包含噪声n(t)；

利用与LoRa调制算法相对的μ为-1时且调制信息K值为0的Downchirp信号对信号进行相乘得信号sr(n)；

对信号sr(n)的码片的行向量进行离散快速傅里叶变化得到其频谱y(n)；